應(yīng)力混凝土箱梁裂縫成因及防治措施

摘要：大部分混凝土箱梁工程都存在不同程度的裂縫問(wèn)題?；炷灵_(kāi)裂現(xiàn)象似乎是混凝土箱梁施工中經(jīng)常發(fā)生的病害之一，因此，通過(guò)何種方式避免裂縫的出現(xiàn)便成為了眾多橋梁工程技術(shù)人員普遍關(guān)注的課題。鑒于此，本文就從各種角度來(lái)具體分析混凝土橋梁裂縫的成因，并從設(shè)計(jì)和施工等方面深入探討防治裂縫的方法，盡量做到防范于未然。

關(guān)鍵詞：箱梁裂縫 裂縫成因 防止措施 處理辦法

在已建成的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋中，當(dāng)跨度超過(guò)40m后，橫截面大多采用箱形截面。箱形截面是一種閉口薄壁截面，其抗扭剛度大，截面效率指標(biāo)較T形截面高，結(jié)構(gòu)在施工和使用過(guò)程中都具有良好的穩(wěn)定性。頂板和底板面積較大，能有效地承擔(dān)正負(fù)彎矩，并能滿足配筋的需要，適應(yīng)具有正負(fù)彎矩的結(jié)構(gòu)，也更適應(yīng)于主要承受負(fù)彎矩的懸臂梁、T形剛構(gòu)等橋型。適應(yīng)現(xiàn)代化施工方法的要求。

預(yù)應(yīng)力箱梁在正常使用極限狀態(tài)下不應(yīng)該出現(xiàn)梁體裂縫，但是已建預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋上的開(kāi)裂情況卻非常普遍，因此我對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋典型裂縫成因進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，望能為混凝土箱梁的設(shè)計(jì)和施工起到一定的參考價(jià)值。

1 裂縫產(chǎn)生的原因

根據(jù)成因，我們可將混凝土裂縫分為兩大類，一類是由外荷載引起的裂縫，即受力裂縫或結(jié)構(gòu)性裂縫；另一類是由變形引起的裂縫，又叫做非結(jié)構(gòu)性裂縫。前者主要是結(jié)構(gòu)承載力產(chǎn)生了重大的問(wèn)題或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求而引起的，這就要求施工人員在施工設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)必須具體分析荷載對(duì)施工活動(dòng)的影響；后者則是因?yàn)榛炷翗?gòu)建達(dá)不到變形的要求而在內(nèi)部出現(xiàn)自應(yīng)力，自應(yīng)力一旦超出限定的范圍，就會(huì)引發(fā)混凝土裂縫。下面幾點(diǎn)是引發(fā)非結(jié)構(gòu)裂縫的主要原因：

1.1 澆筑后的混凝土處在塑性階段，表面失水或骨料沉落會(huì)使混凝土開(kāi)裂。

1.2 混凝土凝固時(shí)由于混凝土收縮而產(chǎn)生裂縫。

1.3 因外部氣溫發(fā)生急劇的變化而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。溫度變化約束了混凝土結(jié)構(gòu)的形成，而出現(xiàn)內(nèi)部的應(yīng)力，如果混凝土抗裂強(qiáng)度達(dá)不到內(nèi)部應(yīng)力的要求，就會(huì)引發(fā)混凝土溫度裂縫。

1.4 因采用不合理的施工方法施工而引發(fā)混凝土裂縫。需要指出的是，在施工中，若采取了科學(xué)的施工方案和工藝流程，而且混凝土坍落度、配合比等各項(xiàng)施工活動(dòng)均能滿足質(zhì)量控制要求，也保證了施工現(xiàn)場(chǎng)最低溫度25℃，則可判定該裂縫屬于溫度裂縫。

1.5 沒(méi)有根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況設(shè)計(jì)支架、模板和移動(dòng)模架等設(shè)備的構(gòu)件結(jié)構(gòu)，也未按施工要求設(shè)計(jì)構(gòu)件的剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形；基礎(chǔ)發(fā)生水平方向的位移，或存在不均勻沉降等問(wèn)題；采用了與施工要求不符的支架預(yù)壓等都可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)主應(yīng)力和附加應(yīng)力增大，進(jìn)而引發(fā)混凝土裂縫。

1.6 如預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)間過(guò)早，張拉過(guò)程中即使保證了強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但混凝土齡期較短，如果彈性模量沒(méi)有同步增長(zhǎng)，就可能對(duì)后期變形產(chǎn)生不利影響。同時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑、構(gòu)件的制備、拆模時(shí)間、運(yùn)輸、堆放、拼裝和吊裝等環(huán)節(jié)，采用了不符合施工規(guī)范的工藝流程也可能破壞工程質(zhì)量，最終引發(fā)縱、橫、斜方向的裂縫。

1.7 混凝土屬于脆性材料，不具有較強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度，澆筑后如果采用了不科學(xué)的措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，或未及時(shí)減小結(jié)構(gòu)內(nèi)外部溫差，極易引發(fā)收縮裂縫或溫度裂縫；如果后期養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，對(duì)混凝土干濕度把握不到位，造成混凝土表面發(fā)生干縮變形，也會(huì)引發(fā)混凝土裂縫。所以，施工時(shí)應(yīng)注意及時(shí)減小內(nèi)外部溫差，盡量避免混凝土收縮。

2 防止裂縫的措施

因變形引發(fā)的混凝土裂縫主要包括沉陷（塑性）收縮裂縫、干縮裂縫和濕度裂縫。針對(duì)其成因，施工單位可采取相應(yīng)的防治措施加以整治。在預(yù)制箱梁的施工中，我們主要通過(guò)以下途徑來(lái)整治裂縫。

2.1 原材料和配合比。

2.1.1 原材料：施工中，必須對(duì)混凝土原材料的質(zhì)量及技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，施工人員往往不重視粗細(xì)骨料的含泥量的控制，用于現(xiàn)場(chǎng)施工的原材料都在采石場(chǎng)和使用前沖洗過(guò)一次，同時(shí)用優(yōu)質(zhì)湖州華陽(yáng)青石及江西贛江中粗砂，使其含泥量不超過(guò)1%，以此來(lái)提升混凝土抗拉性能，從而對(duì)微裂縫等質(zhì)量缺陷進(jìn)行有力的控制。

2.1.2 配合比：設(shè)計(jì)混凝土配合比的過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)施工設(shè)計(jì)使用浙江新都高標(biāo)號(hào)水泥和江蘇建材所的增強(qiáng)劑，以減少水泥用量，避免施工過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)多的水化熱，且水灰比也不宜過(guò)高，注意適當(dāng)增加混凝土初凝時(shí)間，避免混凝土產(chǎn)生收縮現(xiàn)象。

2.2 施工工藝改進(jìn)?？刂苹炷恋某鰴C(jī)溫度和澆筑溫度：集料要先用冷水沖洗再投入使用，注意原材料溫度不宜過(guò)高，以免混凝土出機(jī)溫度過(guò)高；如果當(dāng)?shù)貧鉁剡^(guò)高，則要選在早晨或上午進(jìn)行混凝土的澆筑，最好在上午10點(diǎn)之前結(jié)束澆筑。

2.3 振動(dòng)工藝。采用兩次振搗技術(shù)提高混凝土強(qiáng)度和抗裂性能，且澆筑的壁厚最好是均勻的。通過(guò)二次振搗，混凝土強(qiáng)度、密實(shí)度和抗?jié)B性能都有所改善，且內(nèi)部微裂現(xiàn)象也減少了許多。注意兩次振搗之間的時(shí)間間隔大約是1h，也就是二次振搗必須在混凝土初凝前完成，否則，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)受到影響。

2.4 養(yǎng)護(hù)工藝。保持合適的適度和溫度是養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵。在養(yǎng)護(hù)階段，可用雙層白色土工布覆蓋混凝土表面，定時(shí)灑水確?；炷帘砻鏉駶?rùn)，內(nèi)模頂板及肋極采用噴霧機(jī)噴霧養(yǎng)生，適當(dāng)延長(zhǎng)外模、底模的拆模時(shí)間?？蓽p少混凝土表面的熱擴(kuò)散，避免表層產(chǎn)生過(guò)高的溫差，從而阻止表面裂縫的產(chǎn)生。因?yàn)樯釙r(shí)間較長(zhǎng)，能充分發(fā)揮混凝土強(qiáng)度及其松弛作用，使混凝土總溫差產(chǎn)生的拉力小于混凝土的抗拉強(qiáng)度。適當(dāng)?shù)某睗駰l件可防止混凝土表面脫水而產(chǎn)生收縮裂縫。同時(shí)可使水泥水化充分，提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。

3 裂縫的處理方法

出現(xiàn)裂縫以后，施工人員要實(shí)時(shí)觀測(cè)其發(fā)展情況，盡快找出裂縫產(chǎn)生的根源，并根據(jù)分析結(jié)果采取科學(xué)的施工方案。而且在施工中，應(yīng)堅(jiān)持“治本為主，治表為輔，表本結(jié)合，綜合治理”的原則，通過(guò)合理的方法來(lái)處理裂縫，以確保施工質(zhì)量。大部分施工單位都通過(guò)表面修補(bǔ)法和注縫法來(lái)修補(bǔ)裂縫。這里只詳細(xì)介紹第一種方法。表面修補(bǔ)法一般是將膠水拌合的水泥漿涂抹在裂縫表面來(lái)修補(bǔ)裂縫，該方法主要用于修補(bǔ)箱梁混凝土表層程度較小的龜裂，它最大的作用是美化建筑物外觀，內(nèi)部鋼筋并不會(huì)因裂紋的產(chǎn)生而銹蝕。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于混凝土施工而言，裂縫病害一般都不可避免，箱梁混凝土施工同樣如此。裂縫一旦產(chǎn)生，箱梁的抗?jié)B能力和材料的耐久性會(huì)受到影響，也將導(dǎo)致鋼筋的銹蝕，同時(shí)使混凝土碳化，最終會(huì)縮短箱梁的使用壽命。所以，建設(shè)單位在進(jìn)行混凝土施工時(shí)，首先要掌握混凝土裂縫的成因及其造成的危害，針對(duì)其特點(diǎn)采取相應(yīng)的科學(xué)的防治措施來(lái)防止裂縫危害進(jìn)一步蔓延，確?；炷翝仓|(zhì)量，使工程建設(shè)達(dá)到穩(wěn)定、安全、耐久的設(shè)計(jì)要求。