關于橋梁施工裂縫成因的分析

閆建軍

摘要對混凝土橋梁在施工過程中產生裂縫的原因作了較全面的分析、總結，以便施工中做出行之有效的控制辦法，保證工程的質量。

關鍵詞橋梁施工裂縫原因分析

中圖分類號：TU99文獻標識碼：A文章編號：1671—7597(2009)0410082—01

橋梁施工過程中，很容易出現(xiàn)裂縫。裂縫的出現(xiàn)不僅會影響工程質量，甚至會導致橋梁垮塌。混凝土開裂經常困擾著橋梁工程技術人員。其實，如果采取有效的施工措施，很多裂縫是可以避免和控制的?；炷两Y構裂縫的成因復雜而繁多，為了盡量避免工程中出現(xiàn)危害較大的裂縫，文章對混凝土橋梁在施工過程中產生裂縫的原因作了較全面的分析、總結，以便施工中做出行之有效的控制辦法，保證工程的質量。

一、溫度裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質，當外部環(huán)境或結構內部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結構內將產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。引起溫度變化的主要施工因素有：(1)水化熱。出現(xiàn)在施工過程中，大體積混凝土(厚度超過2，嘶)澆筑之后由于水泥水化放熱，致使內部溫度很高，內外溫差太大，致使表面出現(xiàn)裂縫。施工中應根據實際情況，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)進行內部散熱，或采用薄層連續(xù)澆筑以加快散熱。(2)蒸汽養(yǎng)護或冬季施工時施工措施不當，混凝土驟冷驟熱，內外溫度不均，易出現(xiàn)裂縫。(3)預制T梁時橫隔板安裝，支座預埋鋼板與調平鋼板焊接時，若焊接措施不當，鐵件附近混凝土容易燒傷開裂。試驗研究表明，由火災等原因引起高溫燒傷的混凝土強度隨溫度的升高而明顯降低，鋼筋與混凝土的黏結力隨之下降，混凝土溫度達到300c后抗拉強度下降50％，抗壓強度下降60％，光圓鋼筋與混凝土的黏結力下降80％；由于受熱，混凝土體內游離水大量蒸發(fā)也可產生急劇收縮。

二、干縮裂縫

干縮裂縫，即混凝土長期暴露于不飽和的空氣中由于物理的、化學的失水使砼體積縮小，當縮小受到約束時產生的裂縫?；炷两Y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，內部損失慢，因此產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內部混凝土的約束，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，便產生收縮裂縫。混凝土硬化后收縮主要就是縮水收縮。如配筋率較大的構件(超過3％)，鋼筋對混凝土收縮的約束比較明顯，混凝土表面容易出現(xiàn)龜裂裂紋。

三、荷載裂縫

混凝土橋梁在靜、動荷載及次應力下產生的裂縫稱荷載裂縫。主要有直接應力裂縫、次應力裂縫兩種。直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產生的裂縫；次應力裂縫是指由外荷載引起次生應力產生裂縫。荷載裂縫產生的原因在于施工過程中，不加限制地堆放施工機具、材料；不了解預制結構受力特點，隨意翻身、起吊、運輸、安裝：不按設計圖紙施工，擅自更改結構施工順序，改變結構受力模式；不對結構做機器振動下的疲勞強度驗算等。

四、鋼筋銹蝕引起的裂縫

由于混凝土質量較差或保護層厚度不足，混凝土保護層受侵蝕炭化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氧化物介入，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，其銹蝕物氧化鐵體積比原來增長約2倍，從而對周圍混凝土產生膨脹應力，導致保護層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結構承載力下降，并將誘發(fā)其他形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導致結構破壞。要防止鋼筋銹蝕，施工時應控制混凝上的水灰比，加強振搗，保證混凝土的密實性，防止氧氣侵入，同時嚴格控制含氯鹽的外加劑用量，沿海地區(qū)或其他存在腐蝕性強的空氣、地下水地區(qū)尤其應慎重。

五、地基礎變形引起裂縫

由于基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結構中產生附加應力，超出混凝土結構的抗拉能力，導致結構開裂。

六、施工材料質量引起的裂縫

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量不合格，可能導致結構出現(xiàn)裂縫。砂石粒徑太小、級配不良、空隙率大，將導致水泥和拌和水用量加大，影響混凝土的強度，使混凝土收縮加大，如果使用超出規(guī)定的特細砂，后果更嚴重。砂石中云母的含量較高，將削弱水泥與骨料的粘結力，降低混凝土強度。砂石中含泥量高，不僅將造成水泥和拌和水用量加大，而且還降低混凝土強度和抗凍性、抗?jié)B性。砂石中有機質和輕物質過多，將延緩水泥的硬化過程，降有機質和輕物質過多，將延緩水泥的硬化過程，降有機質和輕物質過多，將延緩水泥的硬化過程，降有機質和輕物質過多，將延緩水泥的硬化過程，降高時對鋼筋銹蝕有較大影響。

七、施工工藝引起的裂縫

在混凝土結構澆筑、構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理、旆工質量低劣，容易產生縱向的、橫向等各種裂縫、特別是懸壁結構更容易出現(xiàn)裂縫。

八、龜裂縫

即砼表面形狀不規(guī)則的微細裂紋。它的產生一般是由于相對濕度低、模板的滲透性低、砼中水泥用量過大等原因造成的。侵害性裂縫是由于有害的化學反應、混凝土中的鋼筋生銹等原因造成的。如混凝土骨料中的活性硅與水泥、外加劑、地下水中的堿發(fā)生膨化反應、硫酸鹽與水泥水化時產生的鋁酸鈣反應、由于鋼筋保護層不足導致氯離子侵蝕使鋼筋銹蝕產生氧化鐵和氫氧化物等都會因體積膨脹而使砼產生很高的局部拉應力，最終導致砼裂縫。

九、凍脹裂縫

大氣氣溫低于零度時，吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍，游離的水轉變成冰，體積膨脹，因而混凝土產生膨脹應力。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。當混凝土中骨料空隙多、吸水性強：骨料中含泥土等雜質過多；混凝土水灰比偏大、振搗不密實：養(yǎng)護不力使混凝土早期受凍等。均可能導致混凝土凍脹裂縫。冬季施工時，采用電氣加熱法、暖棚法、地下蓄熱法、蒸汽加熱法養(yǎng)護以及在混凝土拌和水中摻入防凍劑(但氯鹽不宜使用)，可保證混凝土在低溫或負溫條件下硬化。

十、結語

混凝土橋梁發(fā)生裂縫的主要原因有以上幾種，如何采取一定的設計和施工措施來克服和控制大的裂縫產生，是每一個工程技術人員應該遵循的原則。只要選擇合格的材料，并改進現(xiàn)澆混凝土的施工工藝，根據混凝土主要技術指標及現(xiàn)場條件，選擇合適的水泥和集料，并嚴格控制水灰比，就可以有效地控制由于施工材料質量而引發(fā)的裂縫。因此，嚴格按照國家有關規(guī)范、技術標準進行設計、施工和監(jiān)理，是保證結構安全耐用的前提和基礎。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。