淺談鋼筋混凝土橋梁施工裂縫成因及對(duì)策

摘要：隨著鋼筋混凝土橋梁數(shù)量及規(guī)格的擴(kuò)大，使用年限的增加以及車輛的超載等原因，裂縫成為橋梁的常見病害之一。本文分析了鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)裂縫成因及對(duì)橋梁耐久性的影響，并提出相應(yīng)的對(duì)策。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土;橋梁施工;裂縫成因;耐久性

1""鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)裂縫成因分析

混凝土中裂縫產(chǎn)生的原因有很多，在混凝土制備期間，由于水灰比的不合理、運(yùn)輸過程中混凝土發(fā)生離析、澆筑階段振搗不密實(shí)、各現(xiàn)澆層之間相隔時(shí)間過長等都會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫，養(yǎng)護(hù)不到位也會(huì)使混凝土產(chǎn)生裂縫。由于混凝土在硬化過程中會(huì)產(chǎn)生干縮現(xiàn)象，如果混凝土體積過大將導(dǎo)致使混凝土表層由于干縮的作用而產(chǎn)生裂縫?；炷翗蛄涸谑褂秒A段受到熱脹冷縮和凍融作用也會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生，影響結(jié)構(gòu)的耐久性。混凝土中的裂縫會(huì)對(duì)混凝土的安全運(yùn)營產(chǎn)生極大的影響。裂縫在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中是不可避免的，主要取決于裂縫寬度的大小。當(dāng)裂縫寬度非常小時(shí)，不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成影響，但是如果裂縫過寬將會(huì)嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。因此我國《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB"50010—2002）[1]對(duì)各種環(huán)境下結(jié)構(gòu)的最小裂縫寬度進(jìn)行了規(guī)定，如表1所示。

表1"結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)及最大裂縫寬度限值

注：括號(hào)內(nèi)的數(shù)值是用于年平均相對(duì)濕度小于60%的地區(qū)一類環(huán)境條件下的混凝土受彎結(jié)構(gòu)。

《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG"D62—2004）[2]

中也對(duì)鋼筋混凝土橋梁的裂縫寬度做了相關(guān)的規(guī)定：

（1）鋼筋混凝土構(gòu)件處于Ⅰ類或Ⅱ類環(huán)境中時(shí)，裂縫寬度≤0.20mm;

（2）鋼筋混凝土構(gòu)件處于Ⅲ類或Ⅳ類環(huán)境中時(shí)，裂縫寬度≤0.15mm。

2""裂縫對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響

由于鋼筋的銹蝕會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)沿鋼筋方向的裂縫，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成混凝土保護(hù)層剝落，這樣就會(huì)使Cl—與CO2更多地進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)，加速混凝土碳化的進(jìn)程和鋼筋銹蝕程度，從而使鋼筋混凝土橋梁的耐久性降低[3]。鋼筋混凝土橋梁裂縫對(duì)于其耐久性的影響主要是裂縫的存在加快了混凝土的碳化程度，使得Cl-更快地進(jìn)入鋼筋混凝土內(nèi)部，使得鋼筋銹蝕的進(jìn)程提前。

裂縫走向的不同對(duì)鋼筋混凝土橋梁的影響也大有不同，當(dāng)裂縫是按橫橋向布置時(shí)，裂縫對(duì)于鋼筋混凝土中鋼筋的影響僅限于裂縫與鋼筋的交匯處;當(dāng)裂縫的走向與鋼筋的走向一致時(shí)，裂縫對(duì)其走向范圍內(nèi)的鋼筋都會(huì)產(chǎn)生影響。

2.1"橫向裂縫

一般在裂縫與鋼筋的交匯處會(huì)對(duì)鋼筋產(chǎn)生影響，但是影響比較有限，一般影響的范圍為裂縫兩側(cè)2～5cm，并且當(dāng)裂縫的寬度得到有效控制時(shí)，橫向裂縫對(duì)于鋼筋的影響會(huì)逐漸減弱。專門從事橋梁耐久性研究的耐久性研究協(xié)作組對(duì)全國橋梁的裂縫進(jìn)行調(diào)查后可知，雖然我國許多橋梁存在耐久性的問題，但是因?yàn)闄M向裂縫而造成橋梁安全隱患的情況還沒有出現(xiàn)。由此可見橫向裂縫對(duì)于橋梁耐久性影響的局限性。

2.2"縱向裂縫

縱向裂縫對(duì)橋梁的危害比橫向裂縫要大得多，縱向裂縫對(duì)鋼筋的作用機(jī)理也比較復(fù)雜，一般分為以下兩種情況。

（1）由于施工質(zhì)量、混凝土干縮、凍融等影響使得結(jié)構(gòu)先產(chǎn)生沿鋼筋方向的縱向裂縫，然后縱向裂縫的存在導(dǎo)致鋼筋沿裂縫的方向銹蝕。

（2）由于施工質(zhì)量較差，混凝土保護(hù)層厚度不足或者混凝土的碳化，導(dǎo)致Cl—與CO2等進(jìn)入混凝土內(nèi)部，使鋼筋產(chǎn)生銹蝕。鋼筋銹蝕后由于體積膨脹導(dǎo)致混凝土沿鋼筋方向開裂，這樣就使得鋼筋更多地與外界接觸，導(dǎo)致鋼筋銹蝕的速度加快，由此陷入“銹蝕→開裂→再銹蝕”的循環(huán)，最終導(dǎo)致混凝土保護(hù)層的剝落，嚴(yán)重影響鋼筋混凝土橋梁的耐久性。

隨著縱向裂縫的不斷擴(kuò)展，會(huì)使混凝土對(duì)鋼筋的握裹力大大減弱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致混凝土保護(hù)層產(chǎn)生脫落，這樣鋼筋混凝土橋梁的承載力會(huì)大大降低，因此縱向裂縫的發(fā)展會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性能造成影響，因此對(duì)橋梁縱向裂縫寬度的控制對(duì)于保證橋梁的耐久性和安全性具有重要的作用。

3"""混凝土橋梁裂縫的防范對(duì)策

3.1"混凝土裂縫的控制

混凝土裂縫產(chǎn)生的原因有多種，其實(shí)質(zhì)是由于混凝土受到的拉力大于其抗拉強(qiáng)度造成的[4]。裂縫的寬度是評(píng)價(jià)鋼筋混凝土橋梁耐久性的重要指標(biāo)。因此，要對(duì)混凝土的裂縫進(jìn)行控制，改善橋梁的耐久性。

（1）設(shè)計(jì)措施：要保證混凝土的保護(hù)層厚度;保證混凝土的剛度;橋梁的結(jié)構(gòu)形式合理;鋼筋布置合理。

（2）施工措施：嚴(yán)格施工工藝;控制原材料質(zhì)量;適當(dāng)使用添加劑改善混凝土的性能。

（3）養(yǎng)護(hù)措施：充分濕養(yǎng)護(hù);確定合理拆模時(shí)間。

3.2"施工縫的處理

施工縫的產(chǎn)生是由于后來澆筑的混凝土的時(shí)間在前面澆筑的混凝土初凝之后完成的。施工縫并不是結(jié)構(gòu)受力的要求，也不是構(gòu)造要求，而是對(duì)混凝土澆筑進(jìn)行施工組織時(shí)由于一次不能澆筑過大的混凝土體量而設(shè)置的。施工縫的處理要格外嚴(yán)格，否則會(huì)對(duì)混凝土橋梁的施工質(zhì)量造成極大的影響。因此，為了保證結(jié)構(gòu)的耐久性和使用壽命，必須對(duì)施工縫的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。

（1）混凝土在強(qiáng)度增加的過程中會(huì)產(chǎn)生干縮的現(xiàn)象，先澆筑的混凝土與后澆筑的混凝土之間由于干縮狀況的不同，所以在兩者結(jié)合處也會(huì)產(chǎn)生干縮的差別。如果前后澆筑混凝土的時(shí)間間隔比較短，干縮的差別就會(huì)非常小，不會(huì)影響混凝土的澆筑質(zhì)量。如果前后澆筑混凝土的時(shí)間間隔較長，前后澆筑的混凝土的接縫處就會(huì)產(chǎn)生裂縫。因此在混凝土澆筑的過程中盡量一次澆筑完畢，避免施工縫的產(chǎn)生。如果施工縫不可避免，要對(duì)施工縫進(jìn)行相關(guān)的處理，保證施工縫的施工質(zhì)量。

（2）在對(duì)施工縫進(jìn)行處理時(shí)，一定要對(duì)前面澆筑的混凝土進(jìn)行鑿毛處理，這樣才能保證前后澆筑的混凝土的黏結(jié)性。鑿毛質(zhì)量的好壞會(huì)直接影響施工縫施工質(zhì)量的好壞，鑿毛時(shí)間過早，會(huì)對(duì)前面澆筑的混凝土造成破壞，鑿毛時(shí)間過晚又會(huì)很難施工，所以要對(duì)鑿毛時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格的控制。在進(jìn)行施工縫的施工時(shí)一定要用模板，以保證施工縫的平整度。

（3）在對(duì)施工縫處的混凝土進(jìn)行澆筑前一定要對(duì)接觸面進(jìn)行清洗，一方面使接觸面保持干凈，能夠使新舊澆筑的混凝土黏結(jié)更牢靠;另一方面使先澆筑的混凝土充分吸收水分，而不影響新澆筑的混凝土的水分。同時(shí)，在澆筑混凝土?xí)r要保證模板的固定。

（4）在施工過程中如果對(duì)施工縫的處理不當(dāng)，將會(huì)使接縫處骨料過于集中，導(dǎo)致混凝土變酥，從而使新舊混凝土之間的接縫非常明顯，容易使施工縫處產(chǎn)生裂縫。因此，要對(duì)施工縫的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，以保證混凝土的耐久性。

①施工縫表面鑿毛法

待混凝土達(dá)到終凝后，對(duì)接縫處進(jìn)行鑿毛處理，由于此時(shí)混凝土的強(qiáng)度較低，可以鑿毛20～30mm，既容易施工又能達(dá)到鑿毛效果。鑿毛之后要對(duì)表面進(jìn)行清洗，除去散落的骨料和混凝土碎屑，以保證黏結(jié)效果。為了更好地保證施工縫新舊混凝土之間的黏結(jié)效果，可在接縫處刷一層水泥漿。

②增加粗骨料法

當(dāng)混凝土的厚度過大時(shí)，會(huì)造成施工縫的厚度增大，在進(jìn)行施工縫的處理時(shí)，新舊混凝土之間的黏結(jié)強(qiáng)度就很難保證，對(duì)施工縫表面鑿毛清洗也不能達(dá)到理想的效果。這時(shí)，可以將一定級(jí)配的碎石放入浮漿中，然后將浮漿振搗密實(shí)，再澆筑混凝土，這樣可以保證新舊混凝土之間的黏結(jié)力。

③清除浮漿法

如果混凝土的體量過小，施工縫對(duì)于結(jié)構(gòu)的影響是比較有限的，這時(shí)對(duì)施工縫進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理即可。在前面混凝土澆筑完成后用刷子將先澆筑的混凝土的表面清除干凈，再進(jìn)行新的混凝土的澆筑，這樣就可以保證施工縫的施工質(zhì)量。

④二次振搗法

在新的混凝土澆筑之前，對(duì)原來澆筑的混凝土進(jìn)行二次振搗，可使新舊混凝土之間的整體性得到很好的增強(qiáng)，這種方法對(duì)于改善施工縫的質(zhì)量具有良好的效果。

4""結(jié)束語

裂縫是影響鋼筋混凝土橋梁耐久性的重要因素，它是評(píng)定鋼筋混凝土橋梁耐久性的重要指標(biāo)。本文分析了鋼筋混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生的主要原因，細(xì)致深入地分析了裂縫對(duì)鋼筋混凝土橋梁耐久性的影響，并且結(jié)合我國的具體國情給出了裂縫的防治措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB"50010—2002，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]JTG"D62—2004，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]鐘萬金.改善橋梁耐久性的措施研究[J].中國科技財(cái)富，2009（4）：36.

[4]賈恒瓊.混凝土抗?jié)B防裂性能的試驗(yàn)研究[D].北京：鐵道科學(xué)研究院，2007.