摘要：在桥梁建设中，预应力简支梁占了相当大的比例，如何在设计、施工、后期维护中预防预制梁病害的发生，延长混凝土预制梁的使用寿命，成为摆在工程技术人员面前的重要课题。只有对预制梁的主要病害进行分类，分析病害产生原因及特点，才能做到有的放矢，针对性防治预制梁产生的病害。本文对预应力混凝土简支梁病害分析与防治进行研究。
关键词：预应力简支梁；病害；防治
一、预应力简支梁裂缝缺陷及原因
1、干缩裂缝
跨度大小不同的桥梁上均会产生裂缝，尺寸相对较小。宽度数值约为0.03～0.05mm，用手触摸结构的表面，会有凸凹的感觉，表面由于混凝土的收缩引发表面层出现龟裂。如果混凝土表面层由于缺少水分导致内部损失较小，可能导致表面层产生较大的收缩。内部收缩出现不均匀性，内部的收缩对表面层的收缩产生限制作用。表面混凝土的结构受到拉力的作用进一步发生龟裂，导致网状结构出现裂缝。
2、骨料膨胀裂缝
骨料膨胀引起的裂缝可以分为两类：第一类，混凝土碱骨料反应。是指骨料中特定内部成分在一定条件下与混凝土中的水泥、外加剂、掺合剂等中的碱物质进一步发生化学反应，导致混凝土结构产生膨胀、开裂甚至破坏的现象，严重的会使混凝土结构崩溃。混凝土碱骨料反应根据反应机制可分为碱硅酸盐反应和碱碳酸盐反应。第二类，含有氧化镁骨料、硫酸盐骨料、生石灰等活性物质。此类物质遇水发生化学反应，并产生膨胀。此类病害的发生一般是由外界的水分经由混凝土中的毛细孔渗入到混凝土内与活性物质发生化学反应。骨料膨胀病害产生的条件有三点：（1）混凝土骨料中含有一定量的碱硅酸活性物质，例如蛋白石、玻璃质二氧化硅等；或碱碳酸活性物质，例如菱形白云石等。当有害物质超过一定量时，会对混凝土构件产生损害；（2）混凝土中的碱；（3）混凝土中存在的液态水。这两类病害一旦发生，结果不可逆，对结构物危害极大。
3、温度应力裂缝
温度应力裂缝是混凝土箱梁早期开裂的主要原因，温度应力与混凝土凝结硬化时的水化热、养护制度、撤除蒸汽养护罩及拆模时的环境温度、结构的约束情况等密切相关。混凝土浇筑完成后的初凝阶段，水泥水化反应快速释放大量的热量，但热量积聚在混凝土内难以散发，导致混凝土内部温度迅速升高，而表面温度低，因此造成混凝土芯部与表层、表层与外部环境形成内外温差。当混凝土内外温差较大，其产生的不均匀的温度应变在受到混凝土结构件本身约束和外界约束时，将在混凝土硬化过程中产生较大的温度应力。当混凝土产生的这种温度应力达到一定程度而超过混凝土抗拉强度时，混凝土结构就会开裂。在降温阶段，由于混凝土较差的导热性，且结构内外降温速率不同。当混凝土受自身的非线性温度场约束，或混凝土内外形成较陡的温差梯度时，外部混凝土的收缩明显大于内部混凝土的收缩，内部混凝土对外部混凝土的收缩提供了约束，产生了混凝土表面的约束拉应力。当约束拉应力超过混凝土抗拉极限时，梁体就会产生裂缝。因此，温度裂缝是造成箱梁开裂的主要因素之一，尤其降温阶段应作为重点关注的问题。
4、梁侧的水平裂缝
水平方向裂缝出现的原因多是由于施工中操作不当而产生，包括：在分层浇筑阶段，间隔时间过长；分层浇筑厚度过大，导致混凝土振捣不到位容易出现水纹，严重的会导致梁体产生水平裂缝。
5、端部出现裂缝
这种裂缝的产生原因有以下几点：保护层过度；氯盐进入保护层；梁体张拉后产生上拱没有及时从模板上提梁，导致梁体、梁端不均匀受力；梁体张拉时，梁端混凝土强度不足。
二、预应力简支梁钢筋锈蚀缺陷及原因
1、钢筋的钝化膜
钢筋在碱性环境下其表面生成一层致密、难溶解的化合物，从而阻止钢筋锈蚀，这层氧化物膜称为钝化膜（主要成分是三氧化二铁和四氧化三铁）。
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2、钢筋锈蚀原因
混凝土中钢筋的锈蚀首先就是对钢筋钝化膜的破坏，其锈蚀主要是因为以下两点：
（1）在潮湿的条件下，空气中的二氧化碳由外向内逐渐中和混凝土中的氢氧化钙称为混凝土的碳化。当碳化深度达到钢筋保护层时，开始侵蚀钢筋的钝化膜。一旦钝化膜被破坏，在潮湿空气中，钢铁表面会吸附一层薄薄的水膜。纯水是弱电解质，它能电离出少量的H+和OH-，同时由于空气里CO2的溶解，使水里的H+增多。结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液薄膜，它跟钢铁的铁和少量的碳（或其它杂质）恰好构成了原电池，从而使钢筋产生锈蚀。
（2）混凝土中或外部渗透进入的氯离子也会形成对钢筋钝化膜的破坏。氯离子是极强的去钝化剂，对钢筋的锈蚀起到催化作用。综上所述，钢筋腐蚀与混凝土的碳化（混凝土碱性的丧失）、氯离子侵蚀以及水分和氧的存在条件是分不开的。
三、预应力简支梁常见病害的防治要点
（1）在大多数情况下，预应力简支梁的病害并非由于单一因素造成，常常是多种病害共同作用的结果。预防病害的发生要比病害的治理更重要。在小缺陷发生后应及早处理，防止小缺陷逐步演变成大的病害。
（2）好的开始是成功的一半，科学、严谨的设计是桥梁是否成功的基本保证。只有以科学合理的设计为基础，才能生产出优质的预应力简支梁。
（3）设计时应合理的配置构造筋，避免结构断面突变而产生应力集中。把结构断面的突变段设计成渐变段，在应力集中的薄弱环节合理的配筋，可以有效提高桥梁的抗裂能力。选取构造筋的数量、直径要适宜。
（4）设置合理的保护层厚度，提升钢筋混凝土保护层的密实度，可以有效阻止外部有害物质（如氯离子和水）对混凝土预制梁的侵蚀，延缓混凝土的碳化速度。
（5）掺入优质的掺合料，可以有效提高混凝土的密实度，改变混凝土的内部孔隙结构，阻止混凝土中有害物质如氯离子的扩散。混凝土模板要具有良好的刚度和稳定性，拼接严密；混凝土振捣要到位，可以有效防止混凝土出现蜂窝、麻面等质量缺陷。
（6）严格控制混凝土中有害物质含量。混凝土中碱含量一般控制在3.0kg/m3以内。采取以下措施：选择含低碱的水泥（≯0.6%），不使用碱活性的集料可以有效防止出现碱骨料反应。控制混凝土中氯离子含量，可以防止钢筋因氯离子扩散而出现锈蚀。
（7）及时对混凝土进行养护，控制混凝土内外温差可以有效防止混凝土出现早期裂缝。混凝土的养护时间不低于14天，避免混凝土结构内外温差过大。首先，要降低混凝土的入模温度，不应高于30℃，使混凝土凝固时其内部在较低的温度起升点升温，从而避免混凝土内部温度过高；其次，采取延长拆模时间和外保温等措施，使内外温差控制在15℃之内，降低水化热降温引起的拉应力，减少温度裂缝。
（8）严格的原材料质量控制，砂石料级配合理。应用设计允许的最小水泥用量和能满足和易性要求的最小用水量，不要用过大的坍落度，可以有效的控制混凝土出现干缩现象。
（9）一般病害的发生是以水为载体，桥梁防水是桥梁结构防腐的第一道屏障。有效的防水层和排水系统，精心设计的结构细部，可以延缓桥梁结构出现钢筋锈蚀、有害物质侵蚀等病害的发生。
结束语
综上所述，结合实际的施工项目，合理制定施工方法并妥善分析，针对常见病害进行分类，明确导致病害产生的影响因素。进一步细致的分析，结合工程建设的实际环境条件以及建设状况，明确需要采取的施工手段和病害防治措施，实现病害发生概率的降低。针对已经存在的问题及时采取有效的解决办法，实现工程建设质量的稳步提高。
参考文献：
［1］吴超.高速公路桥梁病害维修加固策略［J］.华东公路，2017（06）：12-14.
［2］孙金更.铁路箱梁静载试验开裂原因分析及及控制措施［J］.铁道标准设计，2015（06）：84-88.
论文作者:胡雪梨
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/18
标签：混凝土论文; 病害论文; 裂缝论文; 骨料论文; 钢筋论文; 应力论文; 锈蚀论文; 《基层建设》2019年第26期论文;