連續(xù)箱梁裂縫傷害的淺析與防治建議

孫 偉

隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，我國公路建設(shè)成績也突飛猛進，隨著工程及環(huán)保的需要，鋼筋混凝土橋梁的數(shù)量也隨之增多。其中，普通鋼筋混凝土橋梁中，連續(xù)箱梁橋型以其結(jié)構(gòu)簡單，自重輕，承重大等原因，常被我們采用到混凝土橋梁中來，但隨之而來的箱梁裂縫傷害卻一直是讓建設(shè)者頭痛的問題，不管哪座現(xiàn)澆連續(xù)箱梁都存在不同程度的裂縫問題，因此裂縫問題不容忽視?，F(xiàn)就裂縫問題作以下分析，供橋梁建設(shè)者們參考。

1 連續(xù)箱梁裂縫傷害產(chǎn)生原因淺析

1.1 材料自身差異導(dǎo)致的裂縫

根據(jù)材料的理論強度和斷裂強度性質(zhì)的定義可以知道，材料的強度可以簡單定義為拉開相鄰原子所需要的力值。而在實際應(yīng)用中，鋼筋與混凝土的組成結(jié)構(gòu)中，就因為其本身變形、原子約束等一系列內(nèi)在原因，造成混凝土構(gòu)件本身存在著眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫，正是由于這些先天材料的特性的存在才使鋼筋混凝土呈現(xiàn)出一些非均質(zhì)的特性，導(dǎo)致連續(xù)箱梁構(gòu)件都是帶縫工作的。近代科學(xué)研究和大量的混凝土工程實踐證明，在混凝土工程中特別是裂縫問題是不可避免的，在我們公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范中，也允許存在一定程度的裂縫。

1.2 水泥混凝土成型時的干縮裂縫

混凝土是由氣、液、固三相組成的假固體(指澆筑過程到保養(yǎng))，其中尚有未水化的水泥顆粒，還要吸收周圍的水分。液固相間的膠凝體，因水分散失，體積會縮小，引起干縮裂縫。干縮裂縫多出現(xiàn)在橋梁工程施工中混凝土養(yǎng)護結(jié)束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。相對濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產(chǎn)生。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細裂縫，寬度基本小于0.2 mm，在連續(xù)箱梁平面部位多見，而較薄的梁肋中多沿其短向分布。干縮裂縫通常會影響混凝土的抗?jié)B性，引起鋼筋的銹蝕從而影響連續(xù)箱梁的耐久性、承載力等。

1.3 地基沉降及支架系統(tǒng)變形引起的裂縫

對于連續(xù)箱梁來說早期影響較大的裂縫主要是由兩方面引起的，首先是地基沉降差異導(dǎo)致的裂縫。其成因是由于橋梁結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟，或回填土不實或浸水而造成橋梁整體不均勻沉降所致;或者因為連續(xù)梁體模板剛度不足，模板支撐間距過大或支撐底部松動等導(dǎo)致。在冬季施工中，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降，致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。此類裂縫多為深進或貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關(guān)，較大的沉陷裂縫，往往有一定的錯位，裂縫寬度往往與沉降量成正比關(guān)系。其次是支架系統(tǒng)變形產(chǎn)生的裂縫，其成因主要是由于支撐立桿(或立柱)不均勻分布，各部分剛度分布不一致，使其桿件的彈性變形不均勻，導(dǎo)致早期裂縫以及支架的地基不均勻沉降引起現(xiàn)澆箱梁的早期裂縫。

1.4 化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致裂縫

在連續(xù)箱梁制造過程中，可能由于使用的骨料中含有泥性硅物質(zhì)與堿性物質(zhì)相遇，則水、硅、堿反應(yīng)生成膨脹的膠質(zhì)，吸收水后造成局部膨脹和拉應(yīng)力，造成混凝土酥松、膨脹開裂，在潮濕的地方較為多見。其次在混凝土箱梁澆筑過程中，水泥外加劑含氯量超過規(guī)定后，容易引起混凝土內(nèi)鋼筋的銹蝕，在一段時間后沿鋼筋方向產(chǎn)生裂縫。

1.5 溫度變形引起的裂縫

溫度裂縫多發(fā)生在現(xiàn)澆連續(xù)箱梁的表面或溫差變化較大地區(qū)的連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)中?；炷翝仓?，在硬化過程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱，由于現(xiàn)澆連續(xù)箱梁的體積較大，大量的水化熱聚積在梁體內(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，而連續(xù)箱梁梁體表面散熱較快，這樣就形成內(nèi)外的較大溫差，較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使梁體表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度極限時，梁體表面就會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在橋梁澆筑的中后期。連續(xù)箱梁的溫度裂縫的走向多平行于短邊。裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫通常是中間粗兩端細，而冷縮裂縫的粗細變化不太明顯。此種裂縫的出現(xiàn)會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等。

2 連續(xù)箱梁裂縫傷害的防治建議

1)材料自身差異導(dǎo)致的裂縫首先需要在設(shè)計階段計算好鋼筋及混凝土調(diào)配比例，做到科學(xué)配筋。其次，在選用混凝土材料時，針對連續(xù)箱梁工程現(xiàn)狀，應(yīng)使用水化熱較低的硅酸鹽水泥，不應(yīng)使用水化熱較高的水泥。必須選用材質(zhì)堅硬、干凈的中粗砂;粗骨料的最大粒徑、級配、強度均要滿足規(guī)范要求，并要嚴格控制含泥量。2)水泥混凝土成型時的干縮裂縫的主要防治措施:a.根據(jù)連續(xù)箱梁工程需要，盡量選用收縮量較小的水泥，例如采用中低熱水泥和粉煤灰水泥，并降低水泥的用量。b.混凝土的配合比設(shè)計中應(yīng)盡量控制好水灰比的選用，同時摻加合適的減水劑。c.加強大體積連續(xù)箱梁的早期養(yǎng)護，并適當(dāng)延長養(yǎng)護時間。冬季施工時要適當(dāng)延長梁體保溫覆蓋時間，并涂刷養(yǎng)護劑養(yǎng)護。3)地基沉降原因的裂縫防治措施主要是做好地質(zhì)勘測，在施工前做好地基處理。連續(xù)箱梁澆筑前做好沉降觀測。而支架系統(tǒng)變形引起的裂縫防治則應(yīng)首先對支架的地基要處理均勻，并對下臥層的不良土層進行處理;其次支架設(shè)計時應(yīng)盡量分布均勻，其桿件的剛度應(yīng)盡量保持一致，并進行預(yù)壓，設(shè)計合理的預(yù)拱度。4)化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致裂縫防治主要是做好材料進場前檢驗及施工中材料的抽檢，做到盡量不用堿集料反應(yīng)性骨料，絕不使用氯離子含量不符合國標的外加劑。5)應(yīng)對溫度變形引起的連續(xù)箱梁裂縫，首先應(yīng)盡量選用低熱或中熱水泥，降低水灰比，改善骨料級配，摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量，降低水化熱。其次是改善混凝土的攪拌加工工藝，采取措施降低混凝土澆筑時溫度，在混凝土中摻加一定量的具有減水、緩凝等作用的外加劑，改善混凝土拌合物的流動性、保水性，降低水化熱，推遲熱峰的出現(xiàn)時間。再次是在北方高溫季節(jié)澆筑箱梁時盡量在夜間進行也可以采用搭設(shè)遮陽板等輔助措施控制混凝土的溫升，降低澆筑混凝土的環(huán)境溫度。再者，連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)尺寸較大，溫度應(yīng)力也大，因此要合理安排施工工序，分層、分塊澆筑，以利于散熱，減小約束，在梁體內(nèi)部設(shè)置冷卻管道，通冷水或者冷氣冷卻，減小混凝土的內(nèi)外溫差，加強混凝土溫度的監(jiān)控，及時采取冷卻、保護措施。最后是注重加強連續(xù)箱梁梁體養(yǎng)護，混凝土澆筑后，及時用濕潤的草簾、麻片等覆蓋，并注意灑水養(yǎng)護，適當(dāng)延長養(yǎng)護時間，保證梁體表面緩慢冷卻。在寒冷季節(jié)，梁體表面應(yīng)設(shè)置保溫措施，以防止寒潮襲擊。

3 結(jié)語

在鋼筋混凝土連續(xù)橋梁中裂縫傷害是大體積箱梁結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，它的出現(xiàn)不僅會降低梁體的抗?jié)B能力，影響梁體的使用功能，而且會引起梁體內(nèi)鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低橋梁的耐久性，影響橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力，因此要對連續(xù)箱梁裂縫成因進行認真研究、區(qū)別對待，采用合理的方法進行處理，并在設(shè)計、施工以及運營維護中采取各種有效的預(yù)防措施來預(yù)防裂縫傷害的出現(xiàn)和發(fā)展，保證橋梁結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定地為我國公路事業(yè)服務(wù)。

[1] 孫向英.32 m預(yù)測混凝土箱梁裂縫成因測試分析與研究[J].山西建筑 ，2008 ，34(13):324-325.