橋梁混凝土裂縫的分析與施工技術(shù)

劉志欽

（河南省濮陽市清豐縣公路管理局，河南 濮陽 457300）

1 橋梁混凝土裂縫分析

裂縫可分為結(jié)構(gòu)性裂縫及非結(jié)構(gòu)性裂縫兩大類型。其中結(jié)構(gòu)性裂縫可分為設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)性裂縫及施工結(jié)構(gòu)性裂縫，非結(jié)構(gòu)性裂縫可分為塑性裂縫、溫差裂縫、長期干裂縫、龜裂縫及其它侵害性裂縫。

1.1 結(jié)構(gòu)性裂縫的形成原因

設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)裂縫是指設(shè)計(jì)時采用的結(jié)構(gòu)式在荷載作用下必然會產(chǎn)生的裂縫，如非預(yù)應(yīng)力的預(yù)制梁板及非預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆連續(xù)箱梁等。雖然在施工時針對這種形式設(shè)置了預(yù)拱，但在荷載作用下，預(yù)拱消失后梁底抗拉區(qū)的砼最終還是要開裂的。非預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆連續(xù)箱梁還在梁頂負(fù)彎矩區(qū)產(chǎn)生裂縫。這種裂縫是正常的，安全的，但裂縫的寬度應(yīng)小于0.20mm或設(shè)計(jì)規(guī)定的范圍，若超過這個范圍，那么裂縫就不正常了，就需要對其成因及安全性作用進(jìn)一步分析和鑒定。施工結(jié)構(gòu)性裂縫是指由于施工原因造成的結(jié)構(gòu)性裂縫，如預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的張拉裂縫，普通鋼筋砼連續(xù)箱梁支架拆除過程中產(chǎn)生的裂縫等等。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的張拉裂縫一般是由于錨墊板位置沒按設(shè)計(jì)位置布置、錨墊板后螺旋筋沒有頂牢錨墊板、錨墊板砼不密實(shí)或砼強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)或規(guī)范規(guī)定的張拉強(qiáng)度進(jìn)進(jìn)行張拉等原因造成的，普通鋼筋砼連續(xù)箱梁拆架過程中產(chǎn)生的裂縫是由于落架不可能在瞬間完成，有一個從筒支梁到連續(xù)梁的受力體系以接近設(shè)計(jì)受力體系的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，那么連續(xù)梁的負(fù)彎矩區(qū)在筒支過程中梁底是肯定要產(chǎn)生橫向裂縫的。

1.2 非結(jié)構(gòu)性裂縫的形成原因

1.2.1 塑性裂縫

塑性收縮發(fā)生在施工過程中，混凝土澆筑后四到五小時左右，此時水泥水化反應(yīng)激烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)沁水和水分急劇蒸發(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(dá)1%左右。在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋便形成尚鋼筋方向的裂縫。在構(gòu)件豎向變截面處如T梁、箱梁腹板與頂?shù)装宸纸犹帲蛴不俺翆?shí)不均勻?qū)l(fā)生表面的順腹板方面裂縫。為減小混凝土塑性收縮，施工時應(yīng)控制水灰比，避免過長時間的攪拌，下料不宜太快，振搗要密實(shí)，豎向變截面處宜分層澆筑。

1.2.2 溫差裂縫

溫差裂縫，即由于混凝土自體的溫度變化及混凝土自體溫度與環(huán)境溫度的差異使混凝土自體收縮不均而產(chǎn)生的裂縫，由于早期混凝土構(gòu)件被模板等材料隔離，水泥水化所產(chǎn)生的熱量無法及時散發(fā)到空氣中，故在初始24小時內(nèi)混凝土溫度將升高，過幾天后隨著熱量的散發(fā)混凝土將變冷，此時混凝土?xí)a(chǎn)生收縮，這種收縮受結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋及外部模板等約束會使混凝土開裂，當(dāng)砼冬季施工時，由于砼散熱快，其內(nèi)部溫度較高，而表面溫度受環(huán)境影響變得較低，表面砼的收縮率大于砼內(nèi)部的收縮率，從而使表面砼產(chǎn)生裂縫。

1.2.3 長期干縮裂縫

長期干縮裂縫，即混凝土長期暴露于不飽和的空氣中由于物理的、化學(xué)的失水使砼體積縮小，當(dāng)縮小受到約束時產(chǎn)生的裂縫。通常來講，干縮指混凝土結(jié)硬以膈，隨著表層水分逐步蒸發(fā)，濕度逐步降低，混凝土何積減少。因混凝土表層水層損失快，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變形，受到內(nèi)部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力。

1.2.4 龜裂縫

龜裂縫，即砼表面形狀不規(guī)則的微細(xì)裂紋。它的產(chǎn)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(xué)反應(yīng)，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混、外加劑、地下水中的堿發(fā)生膨化反應(yīng)、硫酸鹽與水泥水化時產(chǎn)生的鋁酸鈣反應(yīng)、由于鋼筋保護(hù)層不足導(dǎo)致氯離子侵蝕使鋼筋銹蝕產(chǎn)生氧化鐵和氫氧化物等都會因體積膨脹而使砼產(chǎn)生很高的局部拉應(yīng)力，最終導(dǎo)致砼裂縫。

2 橋梁混凝土裂縫的施工技術(shù)

2.1 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，對原材料都應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的抽樣檢驗(yàn)。對混凝土配合比應(yīng)進(jìn)行對比試驗(yàn)，在高溫下或雨后施工對砂、碎石應(yīng)進(jìn)行含水量實(shí)驗(yàn)，及時調(diào)整施工配合比，確?；炷恋氖┕べ|(zhì)量。

2.2 溫度的控制

2.2.1 改善骨料級配，采用干硬性混凝土、加添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)定合理的拆模時間，氣溫驟降時進(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。

2.2.2 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)一貫穿裂縫，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)生為止。

2.3 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、裂縫的寬度因產(chǎn)生的原因而異。比較常見的有：1、混凝土振搗過快，混凝土流動性較低，在硬化前因混凝土沉實(shí)不足，硬化后沉實(shí)過大，容易澆筑數(shù)小時后發(fā)生裂縫，既塑性收縮裂縫。2、混凝土應(yīng)嚴(yán)格按配合比計(jì)量投料，拌和時間不應(yīng)小于1-2MIN，使和易性好，不離析，不析水，運(yùn)輸時間短，澆注時分層澆注，分層厚度不應(yīng)大于30CM，振搗時應(yīng)振搗棒插入前層5-10cm，振搗時間為1MIN，直至排出氣泡為止。3、混凝土保護(hù)層過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)輸過程中，混凝土不能離板。運(yùn)輸時間不應(yīng)大于30MIN，在高溫下運(yùn)輸應(yīng)及時檢測混凝土坍落度，以確保由于蒸發(fā)而造成的水分損失，并及時調(diào)整坍落，以確保由于蒸發(fā)而造成的水分損失，并及時調(diào)整坍落。5、混凝土分層或分段澆筑時，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、施工時拆模過早，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。以上問題在施工中應(yīng)加以注意，可以避免裂縫的發(fā)生。

3 結(jié)束語

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(shè)計(jì)和施工措施來克服和控制大的裂縫產(chǎn)生，是每一個工程技術(shù)人員應(yīng)該深入探討的課題。因此，嚴(yán)格按照國家有關(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)營管理過程中，進(jìn)一步加強(qiáng)巡查和管理，及時發(fā)現(xiàn)和處理問題，也是相當(dāng)重要的一個環(huán)節(jié)。

[1]陳志.橋梁混凝土裂縫的主要成因及控制研究[J].中國西部科技，2009-04-25.