淺析橋梁混凝土施工裂縫的控制技術(shù)

魏　巍

中圖分類號(hào)：TU528文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673—0992(2009)03—076—02

摘要：在橋梁施工過(guò)程中，因出現(xiàn)裂縫而影響混凝土外觀甚至工程質(zhì)量導(dǎo)致橋梁混凝土報(bào)廢的情況屢見(jiàn)不鮮，給施工單位的名譽(yù)和經(jīng)濟(jì)都造成了很大損失。成為施工單位必須解決的重要問(wèn)題之一。大量的工程實(shí)踐和理論分析表明，在施工過(guò)程中如果采取一定的措施，很多裂縫是可以克服和控制的，為了進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)橋梁混凝土裂縫的認(rèn)識(shí)，盡量避免工程中出現(xiàn)危害較大的裂縫，本文盡可能對(duì)橋梁混凝土裂縫的種類和產(chǎn)生的原因作較全面的分析、總結(jié)，以方便施工找出控制裂縫的可行技術(shù)，達(dá)到防患于未然的作用。

關(guān)鍵詞：橋梁；混凝土；裂縫；控制技術(shù)

作為現(xiàn)代建筑材料之一的混凝土，在現(xiàn)代化公路橋梁工程中混凝土對(duì)整個(gè)工程質(zhì)量和成本的影響，起著舉足輕重的作用。它是目前世界上生產(chǎn)量最大的人造材料，具有耐久、防滲、保溫、耐火、防腐蝕、節(jié)約能耗、減少環(huán)境污染、成本低等特點(diǎn)。由于混凝土是一種彈性小，脆性大，收縮性強(qiáng)，抗變形能力差的非均質(zhì)材料，在施工過(guò)程中受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境氣候，施工工藝水平等因素的影響，在工程中，幾乎所有的混凝土構(gòu)件都是帶裂縫工作的，只是有些裂縫太細(xì)(縫寬小于0.05 mm)，對(duì)構(gòu)件無(wú)大的危害：但有些裂縫在使用荷載或外界物理化學(xué)因素的作用下，不斷擴(kuò)展，使混凝土的強(qiáng)度和剛度受到削弱，耐久性降低，甚至發(fā)生事故，因此必須加以控制。

一、橋梁混凝土施工裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因。混凝土橋梁裂縫的種類，就其產(chǎn)生的原因，大致可劃分如下幾種：

1荷載引起的裂縫

混凝土橋梁在常規(guī)靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，歸納起來(lái)主要有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。實(shí)際工程中，次應(yīng)力裂縫是產(chǎn)生荷載裂縫的最常見(jiàn)原因。次應(yīng)力裂縫多屬?gòu)埨⑴?、剪切性質(zhì)。次應(yīng)力裂縫也是由荷載引起，僅是按常規(guī)一般不計(jì)算，但隨著現(xiàn)代計(jì)算手段的不斷完善，次應(yīng)力裂縫也是可以做到合理驗(yàn)算的。

2溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，在結(jié)構(gòu)內(nèi)易產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫區(qū)別其他裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。

3收縮引起的裂縫

實(shí)際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫最常見(jiàn)。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，另外還有自生收縮和炭化收縮。

4基礎(chǔ)變形引起的裂縫

由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力。超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。

5鋼筋銹蝕引起的裂縫

由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足，混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，鋼筋周圍氯離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng)，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來(lái)增長(zhǎng)約2～4倍，從而對(duì)周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開(kāi)裂、剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面。

6凍脹引起的裂縫

氣溫低于零度時(shí)，吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍，游離的水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹9％，因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力；同時(shí)混凝土凝膠孔中的過(guò)冷水在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布引起滲透壓，使混凝土中膨脹力加大，混凝土強(qiáng)度降低，并導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。尤其是混凝土初凝時(shí)受凍最嚴(yán)重，成齡后混凝土強(qiáng)度損失可達(dá)30％～50％。冬季施工時(shí)對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。溫度低于零度和混凝土吸水飽和是發(fā)生凍脹破壞的必要條件。

7施工材料質(zhì)量引起的裂縫

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質(zhì)量不合格，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

8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(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過(guò)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(jìn)的和貫穿的各種裂縫，特別是細(xì)長(zhǎng)薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)。

二、橋梁混凝土施工裂縫的控制技術(shù)

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(yán)格按照施工技術(shù)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，對(duì)原材料(鋼筋、水泥、砂、碎石、水等)都應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的抽樣檢驗(yàn)。對(duì)混凝土配合比應(yīng)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，在高溫下或雨后施工對(duì)砂、碎石應(yīng)進(jìn)行含水量實(shí)驗(yàn)，及時(shí)調(diào)整施工配合比，確?；炷恋氖┕べ|(zhì)量。

2溫度的控制

(1)改善骨料級(jí)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?xí)r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?xí)r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(shí)問(wèn)，氣溫驟降時(shí)進(jìn)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(zhǎng)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。

(2)合理地分縫分塊，避免基礎(chǔ)過(guò)大起合理地安排施工工序，避免過(guò)大的高差和側(cè)面長(zhǎng)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(duì)防止裂縫十分重要。應(yīng)特別注意避免嚴(yán)生裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的。因此施工中應(yīng)以預(yù)防其貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

(3)防止施工工藝質(zhì)量低劣引發(fā)的裂縫

在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、拼裝及吊裝過(guò)程中，若施工工藝不合理，施工質(zhì)量低劣，容易產(chǎn)生各種裂縫。比較常見(jiàn)的有：①混凝土振搗過(guò)快，混凝土流動(dòng)性較低，在硬化前因混凝土沉實(shí)不足，硬化后沉實(shí)過(guò)大，容易澆筑數(shù)小時(shí)后發(fā)生裂縫，既塑性收綻裂縫。②混凝土應(yīng)嚴(yán)格按配合比計(jì)量投料，拌攪時(shí)間不應(yīng)小于2min，使和易性好，不離析，析水，運(yùn)輸時(shí)間短，澆注時(shí)分層澆注，分層厚度不應(yīng)大于30cm。振搗時(shí)應(yīng)讓振搗棒插入前層5～10cm，振搗時(shí)間為1min左右，直至排出氣泡為止。③混凝土保護(hù)層過(guò)厚或上層鋼筋被踩壓變位，使承受負(fù)彎矩的受力鋼筋保護(hù)層加厚，導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減少，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。④混凝土運(yùn)輸是混凝土施工過(guò)程中的一道工序，運(yùn)輸工具保證不滲露，不析水，避免日曬雨淋，在運(yùn)輸過(guò)程中，混凝土不能離析，運(yùn)輸時(shí)間不應(yīng)大于30 min，在高溫下運(yùn)輸應(yīng)及時(shí)檢測(cè)混凝土坍落度，以確保由于蒸發(fā)而造成的水分損失，并及時(shí)調(diào)整坍落度。⑤混凝土分層或分段澆筑時(shí)，接頭部位處理不當(dāng)，易在新舊混凝土和施工縫之間出現(xiàn)裂縫。⑥施工模板剛度不足，在澆筑混凝土?xí)r，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。⑦施工時(shí)拆模過(guò)早，混凝土強(qiáng)度不足，使構(gòu)件在自重或施工荷載作用下，產(chǎn)生裂縫。⑧施工前對(duì)支架壓實(shí)不足，或支架剛度不足，澆筑混凝土后支架不均勻下沉，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。以上問(wèn)題在施工中應(yīng)加以注意，可以避免裂縫的發(fā)生。

三、結(jié)束語(yǔ)

可以看出，只要選擇合格的材料，并改進(jìn)現(xiàn)澆混凝土的施工工藝，根據(jù)混凝土主要技術(shù)指標(biāo)及現(xiàn)場(chǎng)條件，選擇合適的水泥和集料，并嚴(yán)格控制水灰比，就可以有效地控制由于施工材料質(zhì)量而引發(fā)的裂縫。因此，嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、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(yùn)營(yíng)管理過(guò)程中，進(jìn)一步加強(qiáng)巡查和管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問(wèn)題。