淺談橋梁混凝土裂縫的施工控制技術(shù)

林婷玉

摘要： 對于混凝土橋梁在建造和使用過程中， 因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量。特別是有些裂縫在使用荷載或外界物理、化學(xué)因素的作用下， 不斷的生和擴(kuò)展， 引起混凝土碳化、保護(hù)層剝落、鋼筋腐蝕， 使混凝土的強(qiáng)度和剛度受到削弱， 耐久性降低， 嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生垮塌事故， 危害結(jié)構(gòu)的正常使用，必須加以控制。我國現(xiàn)行公路、鐵路、建筑、水利等部門設(shè)計(jì)規(guī)范均采用限制構(gòu)件裂縫寬度的辦法來保障混凝土結(jié)構(gòu)的正常使用。工程實(shí)踐證明很多裂縫是可以克服和控制的。

關(guān)鍵詞： 橋梁； 混凝土； 裂縫； 施工控制

前言

隨著現(xiàn)代橋梁工程施工工藝的飛速發(fā)展，各種管理手段的不斷完善與加強(qiáng)， 橋梁工程的內(nèi)在施工質(zhì)量已經(jīng)有了長足的提高， 外觀質(zhì)量已成為反映施工企業(yè)技術(shù)水平的最重要的一面， 如何提高砼的外觀質(zhì)量減少裂縫亦成為建設(shè)單位、監(jiān)理部門及施工企業(yè)要解決的重點(diǎn)問題。四會市黃田大橋新建工程位于黃田鎮(zhèn)白石咀渡口，路線全長0.776km，其中大橋長0.386km，引道長0.390km。全線按二級公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，計(jì)算行車速度60 km/h，橋涵設(shè)計(jì)荷載：公路—Ⅱ級，設(shè)計(jì)洪水頻率：1/100，路基寬度：12米，橋涵與路基同寬，工程概算總投資1914.2萬元。下面本人結(jié)合黃田大橋新建工程的實(shí)際施工情況，談?wù)剬蛄夯炷亮芽p的形成及施工控制的看法。

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(shí)采用的結(jié)構(gòu)型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(shí)針對這種形式設(shè)置了預(yù)拱， 但在荷載作用下， 預(yù)拱后梁底抗拉區(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(gè)范圍， 那么裂縫就不正常了， 就需要對其成因及安全性作進(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、錨墊板后螺旋盤沒有頂牢錨墊板、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)度時(shí)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順序不當(dāng)或落架時(shí)間過長引起的， 因?yàn)橐宦?lián)箱梁落架不可能在瞬間完成， 有一個(gè)從簡支梁到連續(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)在簡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(shí)左右， 此時(shí)水泥水化反應(yīng)激烈， 分子鏈逐漸形成， 出現(xiàn)沁水和水分蒸發(fā)， 混凝土失水收縮， 同時(shí)骨料因自重下沉，因此時(shí)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沿鋼筋方向的裂縫。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?因硬化前沉實(shí)不均勻?qū)l(fā)生表面的順腹板方向裂縫。為減小混凝土塑性收縮， 施工時(shí)應(yīng)控制水灰比， 避免過長時(shí)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(shí)散發(fā)到空氣中， 故在初始24h 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(shí)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(shí)， 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(shí)產(chǎn)生的裂縫。通常來講， 干縮指混凝土結(jié)硬以后， 隨著表層水分逐步蒸發(fā)， 溫度逐步降低， 混凝土體積減小。因混凝土表層水分損失快， 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)生一般是由于相對溫度低、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。

2 橋梁混凝土裂縫的施工控制技術(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（ 鋼筋、水泥、砂、碎石、水等） 都應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的抽樣檢檢驗(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(shí)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、加添加劑等措施以減少混凝土中的水泥用量。由于橋面施工時(shí)剛好是夏季，氣溫較高，當(dāng)時(shí)均要求施工隊(duì)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；澆筑混凝土?xí)r減少澆筑硬度， 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(shí)間， 氣溫驟降時(shí)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)，而其它在寒冷季節(jié)施工的結(jié)構(gòu)則采用保溫等措施。

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)生貫穿裂縫， 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)生為主。

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(shí)后發(fā)生裂縫，即塑性收縮裂縫。（ 2） 混凝土應(yīng)嚴(yán)格按配合比計(jì)量投料， 拌和時(shí)間不應(yīng)小于1～2min， 使和易性好， 不離析， 不析水， 運(yùn)輸時(shí)間短， 澆注時(shí)分層澆注， 分層厚度不應(yīng)大于30cm。振搗時(shí)應(yīng)讓振搗棒插入前層5～10cm， 振搗時(shí)間為1min 左右， 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， 工具保證不滲露， 不析水避免日曬雨淋， 在運(yùn)輸過程中， 混凝土不能離析， 運(yùn)輸時(shí)間不應(yīng)大于30min， 在高溫下運(yùn)輸應(yīng)及時(shí)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(shí)調(diào)整坍落度。（ 5） 混凝土分層或分段澆筑時(shí)， 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(shí)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)語

綜上所述， 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(gè)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(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問題， 也是相當(dāng)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。