橋梁施工裂縫成因和預防措施

曾勇霖　付　新

摘要：本文對混凝土橋梁施工裂縫的種類和產(chǎn)生的原因作了分析，供廣大工程技術(shù)人員參考。

關(guān)鍵詞：橋梁施工；施工裂縫；施工質(zhì)量

1 前言

隨著現(xiàn)代橋梁工程施工工藝的飛速發(fā)展．各種管理手段的不斷完善與加強．橋梁工程的內(nèi)在施工質(zhì)量已經(jīng)有了長足的提高，外觀質(zhì)量已成為反映施工企業(yè)技術(shù)水平的最重要的一面。橋梁施工過程中．很容易出現(xiàn)裂縫。裂縫的出現(xiàn)不僅僅影響工程質(zhì)量甚至會導致橋梁垮塌。如何提高混凝土的外觀質(zhì)量減少裂縫亦成為建設(shè)單位、監(jiān)理部門及施工企業(yè)要解決的重點問題。隨著現(xiàn)代橋梁工程施工工藝的飛速發(fā)展．各種管理手段的不斷完善與加強。

2 荷載引起的裂縫

荷載裂縫產(chǎn)生的原因在于施工過程中，不加限制地堆放施工機具、材料；不了解預制結(jié)構(gòu)受力特點，隨意翻身、起吊、運輸、安裝，不按設(shè)計圖紙施工，擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序，改變結(jié)構(gòu)受力模式；不對結(jié)構(gòu)做機器振動下的疲勞強度驗算等。

3 溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應(yīng)力可以達到甚至超出活載應(yīng)力。溫度裂縫區(qū)別于其他裂縫的最主要特征是隨溫度變化而擴張或合攏。引起溫度變化的主要施工因素有：

水化熱。出現(xiàn)在施工過程中，大體積混凝土(厚度超過2．0m)澆筑之后由于水泥水化放熱，致使內(nèi)部溫度很高，內(nèi)外溫差太大，致使表面出現(xiàn)裂縫。施工中應(yīng)根據(jù)實際情況，盡量選擇水化熱低的水泥品種，限制水泥單位用量，減少骨料人模溫度，降低內(nèi)外溫差，并緩慢降溫，必要時可采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)進行內(nèi)部散熱，或采用薄層連續(xù)澆筑以加快散熱。

蒸汽養(yǎng)護或冬季施工時施工措施不當，混凝土驟冷驟熱，內(nèi)外溫度不均，易出現(xiàn)裂縫。

4 收縮引起的裂縫

在實際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因。

塑性收縮。發(fā)生在施工過程中、混凝土澆筑后4～5h左右，此時水泥水化反應(yīng)激烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮，同時骨料因自重下沉，因此時混凝土尚未硬化，稱為塑性收縮。塑性收縮所產(chǎn)生量級很大，可達1％左右。在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫。

縮水收縮(干縮)?；炷两Y(jié)硬以后，隨著表層水分逐漸蒸發(fā)，濕度逐步降低，混凝土體積減小，稱為縮水收縮(干縮)。因混凝土表層水分損失很快，內(nèi)部損失慢，因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當表面混凝土承受拉力超過其抗拉強度時，便產(chǎn)生收縮裂縫。

5 施工工藝質(zhì)量引起的裂縫

在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣，容易產(chǎn)生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進的和貫穿的各種裂縫，特別是細長薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)。裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生的原因而異，比較典型常見的有：

混凝土保護層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負彎矩的受力筋保護層加厚，導致構(gòu)件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。

混凝土振搗不密實、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點。

混凝土澆筑過快，混凝土流動性較低，在硬化前因混凝土沉實不足，硬化后沉實過大，容易在澆筑數(shù)小時后發(fā)生裂縫，既塑性收縮裂縫。

混凝土攪拌、運輸時間過長，使水分蒸發(fā)過多，引起混凝土塌落度過低，使得在混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

混凝土初期養(yǎng)護時急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

用泵送混凝土施工時，為保證混凝土的流動性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，導致混凝土凝結(jié)硬化時收縮量增加，使得混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。

混凝土分層或分段澆筑時，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土和施工縫之間出現(xiàn)裂縫。如混凝土分層澆筑時，后澆混凝土因停電、下雨等原因未能在前澆混凝土初凝前澆筑，引起層面之間的水平裂縫；采用分段現(xiàn)澆時，先澆混凝土接觸面鑿毛、清洗不好，新舊混凝土之間粘結(jié)力小?；蚝鬂不炷琉B(yǎng)護不到位，導致混凝土收縮而引起裂縫。

混凝土早期受凍，使構(gòu)件表面出現(xiàn)裂紋，或局部剝落，或脫模后出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象。

施工時模板剛度不足，在澆筑混凝土時，由于側(cè)向壓力的作用使得模板變形．產(chǎn)生與模板變形一致的裂縫。

施工時拆模過早．混凝土強度不足，使得構(gòu)件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫。

施工前對支架壓實不足或支架剛度不足，澆筑混凝土后支架不均勻下沉，導致混凝土出現(xiàn)裂縫。

安裝順序不正確．對產(chǎn)生的后果認識不足，導致產(chǎn)生裂縫。如鋼筋混凝土連續(xù)梁滿堂支架現(xiàn)澆施工時，鋼筋混凝土墻式護欄若與主梁同時澆筑，拆架后墻式護欄往往產(chǎn)生裂縫；拆架后再澆筑護欄，則裂縫不易出現(xiàn)。

施工質(zhì)量控制差。任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料計量不準，結(jié)果造成混凝土強度不足和其他性能(和易性、密實度)下降，導致結(jié)構(gòu)開裂。

6 橋梁混凝土裂縫的施工防治措施

6.1 材料的控制

施工工藝是保證混凝土構(gòu)件質(zhì)量的關(guān)鍵、除施工的施工操作應(yīng)嚴格按照施工技術(shù)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定進行，對原材料(鋼筋、水泥、砂、碎石、水等)都應(yīng)進行嚴格的抽樣檢驗。對混凝土配合比應(yīng)進行對比試驗．在高溫下或雨后施工對砂、碎石應(yīng)進行含水量實驗，及時調(diào)整施工配合比，確?；炷恋氖┕べ|(zhì)量。

6.2 溫度的控制

改善骨料級配，采用干硬性混凝土、加添加劑等措施以減少混凝土中的水泥用量；拌和混凝土時用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；規(guī)定合理的拆模時問，氣溫驟降時進行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度變化；施工中長期暴露的混凝土澆筑體表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采用保溫等措施。

合理地分縫分塊，避免基礎(chǔ)過大起伏；合理地安排施工工序，避免過大的高差和側(cè)面長期暴露。另外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力．防止表面干縮。特別是保證混凝土的質(zhì)量對防止裂縫十分重要。應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的。因此施工中應(yīng)以預防其貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

6.3 非結(jié)構(gòu)性裂縫防止措施

防止塑性沉降裂縫的措施有基礎(chǔ)處理、支架搭設(shè)進行科學設(shè)計、嚴格施工．對支架進行全面積預壓以消除非彈性變形；砼中加減水劑減少砼泌水，確保砼保護層厚度、砼施工時進行二次抹面。防止塑性收縮裂縫的措施有加強早期砼養(yǎng)護以降低砼中水份蒸發(fā)速率．方法是結(jié)構(gòu)外露面覆蓋麻袋、海綿等澆水濕治養(yǎng)護。防止溫差裂縫的措施有合理安排砼澆注順序及澆筑速度，在砼澆注的過程中消除部分溫差。夏季施工時骨料要灑水降溫．冬季施工時砼表面應(yīng)覆蓋保溫。

防止干縮裂縫的措施有設(shè)計部門布設(shè)足夠的控制裂縫的分布筋．施工配合比設(shè)計時減小水灰比．盡量增加骨料用量、增大骨料粒徑．施工完成后加強砼的濕治養(yǎng)護。防止龜裂的措施有配合比設(shè)計時水泥用量不宜過多．振搗要密實而不過振，砼表面泌水及浮漿要及時清除并注意及時養(yǎng)護。

結(jié)束語

一座橋梁從建成到使用，牽涉到設(shè)計、施工、監(jiān)理、運營管理等各個方面。由上述可知，設(shè)計疏漏、施工低劣、監(jiān)理不力，均可能使混凝土橋梁出現(xiàn)裂縫。因此，嚴格按照國家有關(guān)規(guī)范、技術(shù)標準進行設(shè)計、施工和監(jiān)理．是保證結(jié)構(gòu)安全耐用的前提和基礎(chǔ)。在運營管理過程中，進一步加強巡查和管理，及時發(fā)現(xiàn)和處理問題，也是相當重要的一個環(huán)節(jié)。