探討混凝土橋梁在施工中產(chǎn)生裂縫的原因

高曉峰 夏圣余

摘 要：混凝土以其獨特的優(yōu)勢在橋梁建設(shè)工程當(dāng)中占據(jù)主要位置，但是由于施工不當(dāng)?shù)鹊仍蛞矔?dǎo)致橋梁出現(xiàn)裂縫。本文主要就是根據(jù)混凝土橋梁工程中常見裂縫的種類及其成因，主要從設(shè)計、施工兩個方面去闡述怎樣全面防治混凝土橋梁施工產(chǎn)生的裂縫問題，從而確保橋梁的使用安全及其使用壽命。

關(guān)鍵詞：混凝土；橋梁施工；裂縫；產(chǎn)因

混凝土能夠成為工程材料當(dāng)中運用極為廣泛的主要原因，就是因為其具備：取取材廣泛、價格低廉、抗壓強度高、耐火性好、不易風(fēng)化、養(yǎng)護費用低等優(yōu)點，可以預(yù)計隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的迅猛發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域還會進一步拓寬。在應(yīng)用混凝土材料進行建筑結(jié)構(gòu)、公路、橋梁及隧道等工程建設(shè)中，人們也發(fā)現(xiàn)，混凝土開裂是最常見的一種病害，并且已成為影響工程結(jié)構(gòu)使用壽命的重要影響因素之一。在混凝土橋梁結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的各種各樣的裂縫，形成的原因也是千差萬別，因此其危害性也會有顯著的差異。為此，本文首先概述了裂縫的種類和成因，而后從設(shè)計和施工兩個方面闡述了怎樣防治混凝土橋梁的施工裂縫。

一、裂縫的種類及成因分析

1混凝土收縮引起的裂縫

由于混凝土的收縮而產(chǎn)生的裂縫是我們在工程中最常見的一種裂縫的產(chǎn)生形勢，其包括包括塑性收縮、縮水收縮、自生收縮和碳化收縮等，實際中以前兩種收縮裂縫為主。混凝土澆筑4 h～5 h后，水泥水化反應(yīng)激烈，逐漸形成分子鏈，水分急劇蒸發(fā)，骨料下沉，混凝土硬化尚未完成，此時發(fā)生的收縮稱為塑性收縮。骨料下沉中受到鋼筋阻擋，形成沿鋼筋方向的裂縫，此即為塑性收縮裂縫?；炷脸醪接不瓿珊?，表層水分逐漸蒸發(fā)，濕度逐漸降低，混凝土體積逐漸減小，稱為縮水收縮?；炷羶?nèi)外收縮不均勻，表面收縮大，因此會受到內(nèi)部混凝土的約束，表面混凝土將會承受拉力，超過抗拉強度后，便會產(chǎn)生收縮裂縫。

2荷載作用產(chǎn)生的裂縫

鋼筋混凝土橋梁在靜、動荷載以及次應(yīng)力的產(chǎn)生下所產(chǎn)生的裂縫，我們一般稱之為荷載裂縫，當(dāng)然也可以細分為直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。承受拉（軸）力和彎矩的鋼筋混凝土構(gòu)件在橫截面會產(chǎn)生一維的拉應(yīng)力，承受剪力和扭矩及其他復(fù)合受力結(jié)構(gòu)則會出現(xiàn)主拉應(yīng)力，它們都可能會在垂直于主拉應(yīng)力的方向產(chǎn)生裂縫。裂縫一般沿構(gòu)件寬度方向貫通部分截面或全截面。根據(jù)截面形狀的不同，荷載裂縫的形態(tài)也會有所不同。

3溫度變化引起的裂縫

混凝土橋梁屬于大體積混凝土工程，在澆筑過程中，混凝土內(nèi)會產(chǎn)生較大的水化熱，如果采取的措施不當(dāng)，會造成混凝土內(nèi)外的溫差過大，產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力，從而導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。

4基礎(chǔ)變形引起的裂縫

橋梁工程一般跨度大，寬度窄，基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移，即使是很小的數(shù)值也會在結(jié)構(gòu)中引起較大的附加應(yīng)力，一旦超出結(jié)構(gòu)的抗拉能力，就會發(fā)生開裂。基礎(chǔ)沉降變形的主要原因有地質(zhì)差異太大或勘察不詳、結(jié)構(gòu)荷載或基礎(chǔ)類型差別太大等。

5施工工藝質(zhì)量引起的裂縫

1）支架地基未壓實、基礎(chǔ)承載力不夠，澆筑混凝土后支架產(chǎn)生不均勻沉降；2）支架剛度、強度、穩(wěn)定性不足或模板剛度不足，澆筑混凝土中，混凝土自重及側(cè)向壓力迫使模板變形；過早拆?；蛞靶U拆模引起的裂縫；3）混凝土攪拌、運輸時間長，引起混凝土坍落度過低，和易性不好；4）混凝土配合比不符合規(guī)范要求，水泥、碎石、砂、外加劑、外摻料等不符合規(guī)范要求；5）擅自更改設(shè)計水灰比，從而導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化時收縮量增加；6）混凝土未能嚴(yán)格按規(guī)范要求分層、分段澆筑，混凝土澆筑不連續(xù)；施工縫處理不到位；7）混凝土振搗不密實、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞等，削弱了截面承載力，引起鋼筋銹蝕等；8）混凝土養(yǎng)護措施不當(dāng)，使得混凝土的結(jié)構(gòu)強度未達到設(shè)計目標(biāo)。

6鋼筋銹蝕引起的裂縫

一般橋梁結(jié)構(gòu)都處在自然環(huán)境下，若構(gòu)件保護層過薄、密實性較差或防腐措施不當(dāng)，混凝土中的鋼筋就會銹蝕，引起體積膨脹，導(dǎo)致混凝土順筋脹裂。這種先銹后裂的縱向裂縫一旦發(fā)生，就會逐步惡化，最終導(dǎo)致混凝土保護層成片剝落甚至鋼筋銹斷。

7構(gòu)件不能自由伸縮引起的裂縫

現(xiàn)澆橋梁混凝土達到一定強度時支座臨時鎖定未及時解除，造成梁體不能自由伸縮引起的裂縫。除了以上所列的幾種裂縫以外，施工材料缺陷、氣候變化等也會對橋梁裂縫的產(chǎn)生有影響，需要結(jié)合具體工程條件及施工過程中的變化，做好動態(tài)控制的各項準(zhǔn)備。

二、裂縫防治措施

1設(shè)計防裂控制措施

為盡量避免荷載裂縫的出現(xiàn)，應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)突變或斷面突變；如果結(jié)構(gòu)突變不可避免，則應(yīng)做好細部處理，如轉(zhuǎn)角處做圓角，突變處做成漸變過渡，同時加強構(gòu)造配筋或斜向鋼筋等。為防止混凝土收縮和溫度變化引起的裂縫，可增加構(gòu)造配筋，以提高混凝土的抗裂性，尤其是薄壁結(jié)構(gòu)（壁厚20 cm～60 cm）。為防止鋼筋銹蝕引起的裂縫，設(shè)計中應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求控制裂縫寬度，采用足夠的保護層厚度及防腐混凝土。

2施工防裂控制措施

2.1鋼筋綁扎

綁扎鋼筋之前，首先應(yīng)進行徹底的除銹工作以確保使用的鋼筋質(zhì)量。鋼筋在加工場集中加工成型后運至現(xiàn)場進行安裝，安裝時嚴(yán)格把握鋼筋的間距。鋼筋規(guī)格、型號、數(shù)量、間距、幾何尺寸、接頭位置及質(zhì)量等均應(yīng)符合設(shè)計圖紙和施工規(guī)范的要求，并嚴(yán)格做好原材料和接頭試驗。鋼筋層間距對混凝土構(gòu)件的受力性能影響顯著，但鋼筋保護層厚度不夠卻嚴(yán)重影響橋梁的使用壽命，尤其是在復(fù)雜惡劣的腐蝕環(huán)境下，因此，在鋼筋層間應(yīng)留有足夠的間距，鋼筋外層與模板間應(yīng)設(shè)置具備一定厚度的混凝土墊塊。

2.2模板的安裝與拆除

針對具體工程，應(yīng)對模板及其支架的承載能力、剛度和穩(wěn)定性進行校核，不能盲目依照經(jīng)驗和類似工程照搬使用。支架（腳手架或其他夾具）應(yīng)牢固可靠，施工前必須對支架進行預(yù)壓，以消除支架非彈性形變和測出彈性形變值以便立模預(yù)留預(yù)拱度。安裝模板時應(yīng)確保構(gòu)造緊密、不漏漿、不滲水，形狀規(guī)則，能保證混凝土的均勻性。模板及其支架的拆除順序應(yīng)按施工技術(shù)方案執(zhí)行，未達到混凝土預(yù)定強度要求不得拆除。

2.3混凝土的澆筑

澆筑之前首先要對模板及支架、鋼筋及其保護層厚度、預(yù)埋件、預(yù)留孔洞等進行檢查，確認(rèn)無誤后方可進行澆筑?；炷恋陌韬瓦\輸?shù)缺仨殱M足連續(xù)澆筑要求。澆筑中要防止鋼筋、模板、定位筋、墊塊及預(yù)埋管道的移動和變形。大體積混凝土澆筑還要滿足分層澆筑、分層振搗的要求，并應(yīng)采取一定的散熱措施，有效降低混凝土內(nèi)外的溫差，從而減少溫度裂縫的產(chǎn)生。

2.4混凝土的養(yǎng)護

混凝土終凝后應(yīng)及時采用覆蓋、灑水、噴霧或薄膜保濕等措施進行養(yǎng)護，避免急劇干燥、溫度急劇變化、振動以及外力干擾等。對于硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土，養(yǎng)護時間不得少于7 d，對于有抗?jié)B要求或設(shè)計有明確要求的混凝土，養(yǎng)護時間不得少于14 d。冬季施工，不得向裸露部位的混凝土直接澆水養(yǎng)護，應(yīng)用塑料薄膜或其他保溫材料進行保溫、保濕養(yǎng)護。

2.5其他措施

橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中考慮了施工順序?qū)?nèi)力的影響，施工中應(yīng)嚴(yán)格按照制定的方案進行，不得隨意更改施工順序，以免引起不必要的附加應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。施工技術(shù)方案中，應(yīng)做好入?；炷恋臏囟瓤刂?、澆筑后混凝土溫度控制、養(yǎng)護及拆除模板后的養(yǎng)護等措施，施工前做好施工技術(shù)交底，落實各項施工任務(wù)，分配專人進行技術(shù)指導(dǎo)和質(zhì)量監(jiān)督。

三、結(jié)束語

而今，一座座橋梁以其優(yōu)美的身姿聳立在海、江、湖之上，逐漸地成為了人們出行的必備路線，當(dāng)然其從建設(shè)到運營的過程也是很繁復(fù)的，其間涉及到勘察、設(shè)計、施工、驗收以及運營管理等諸多方面，哪個環(huán)節(jié)如若產(chǎn)生了差錯都可能導(dǎo)致使混凝土橋梁發(fā)生開裂的現(xiàn)象，存在嚴(yán)重的安全隱患，影響橋梁使用壽命，危及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和運營安全。因此，嚴(yán)格按照國家相關(guān)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進行勘察、設(shè)計、施工、驗收和運營管理，這是橋梁正常工作的基本保證。