混凝土橋梁施工裂縫成因分析及預(yù)防措施

摘要：混凝土裂縫是橋梁施工以及后期養(yǎng)護(hù)中常見的問題，本文擬據(jù)筆者多年的施工經(jīng)驗談?wù)劻芽p產(chǎn)生的原因，以及有效的預(yù)防和控制措施，最大力度的預(yù)防和控制裂縫，保障民生安全。

關(guān)鍵詞：橋梁裂縫種類；形成原因；預(yù)防措施；裂縫處理

一、鋼筋混凝土裂縫的原因分析

鋼筋混凝土裂縫形成的原因較多，也比較復(fù)雜。常規(guī)裂縫機(jī)理有：干縮裂縫、地基下沉裂縫、應(yīng)力集中裂縫、荷載引起的裂縫、鋼筋銹蝕引起的裂縫等。造成裂縫的因素有時不是單一原因造成的，現(xiàn)結(jié)合多年的施工質(zhì)量管理經(jīng)驗，主要從以下幾方面分析裂縫形成的原因。

1、混凝土原材料方面：

（1）水泥凝結(jié)時間或膨脹不正常，如水泥安定性不穩(wěn)定，水泥中含有生石灰或氧化鎂，這些成分和水化合后產(chǎn)生體積膨脹，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。

（2）骨料中含泥量過大，則隨著混凝土的干燥，會導(dǎo)致不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫。

（3）堿—骨料反應(yīng)：玄武巖、輝綠巖等堿性骨料可能與堿性很強(qiáng)的水泥起化學(xué)反應(yīng)，生成有膨脹能力的堿—硅凝膠而引起混凝土膨脹破壞，產(chǎn)生裂縫。

（4）水泥水化熱，大體積混凝土澆筑后1～2周出現(xiàn)等距離規(guī)則的直線裂縫，有表面的也有貫通的。

（5）混凝土的硬化、干縮、澆筑兩三個月逐漸出現(xiàn)及發(fā)展，在窗口及梁柱端角出現(xiàn)斜裂紋，在細(xì)長梁、樓板、墻等處出現(xiàn)等距離垂直裂紋。

（6）接槎處理不好，從混凝土內(nèi)部裂縫，潮濕地方比較多。

2、施工質(zhì)量方面

（1）混凝土施工過分振搗，模板干燥?；炷琳駬v后，粗骨料下沉擠出水分和空氣，造成表面砂漿層，它比下面混凝土有較大的干縮性，待水分蒸發(fā)后，易形成凝縮裂縫。

（2）混凝土振搗后過分抹平壓光會使混凝土的細(xì)骨料過多的浮到表面，形成含水量很大的水泥砂漿層，水泥漿中的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣，引起混凝土表面碳化收縮。

（3）由于施工工藝不當(dāng)引起，致使支座處負(fù)彎矩筋下陷，造成保護(hù)層過大。固定支座變成塑性鉸支座，使板上部沿梁支座處產(chǎn)生裂縫。施工中混凝土強(qiáng)度未達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度，過早拆模，或者在混凝土未達(dá)到終凝前就上荷載，造成混凝土表面的彈性變形及支座處的負(fù)彎矩，致使混凝土在強(qiáng)度低或無強(qiáng)度時，承受彎、拉、壓應(yīng)力，導(dǎo)致樓板產(chǎn)生內(nèi)傷或斷裂。

（4）后澆帶施工不慎造成露面裂縫。為了解決混凝土收縮變形或溫度應(yīng)力，規(guī)范要求采用后澆帶施工法，有些后澆帶施工不能完全按規(guī)范要求施工，如板的后澆帶未獨立設(shè)置支撐系統(tǒng)，大梁兩邊的樓板不均勻沉降都可能造成樓板的裂縫。

（5）露面墊層內(nèi)鋪設(shè)的安裝水管、電線套管鋪設(shè)不當(dāng)，如水管、電線套管鋪設(shè)不夠牢靠、集中鋪設(shè)、上下交疊鋪設(shè)致使水管、電線套管上皮在墊層厚度1/3以內(nèi)，保護(hù)層不足都可能造成板面沿管線長度方向產(chǎn)生裂縫。

（6）目前在主體結(jié)構(gòu)的施工過程中，普遍存在著質(zhì)量與工期的較大矛盾。一般主體結(jié)構(gòu)的樓層施工速度平均5-7天左右一層，最快甚至不足5天一層。因此當(dāng)樓層混凝土澆筑完畢不足24小時的養(yǎng)護(hù)時間，就忙著進(jìn)行鋼筋綁扎、材料吊運等施工活動，這就給大開間部位的房間樓板容易產(chǎn)生裂縫。

二、預(yù)防混凝土橋梁產(chǎn)生裂縫的措施

1、控制好混凝土原材料的質(zhì)量和混凝土配合比的選擇水泥。

1）選擇合適的原材料，如選擇中低熱水泥、緩凝型減水劑、摻用纖維、采用低熱高性能混凝土。水泥應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)。選用水泥時，應(yīng)以能使所配制的混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求、收縮性小、和易性好和節(jié)約水泥為原則。同時應(yīng)注意其特性對混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、耐久性和使用條件是否有不利影響；對于砂石材料應(yīng)控制其級配、含泥量、針片狀含量、壓碎值指標(biāo)、有害物質(zhì)含量在規(guī)范允許范圍。

2）有針對性地進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計，如減少混凝土單位水泥用量、適當(dāng)增加粉煤灰或磨細(xì)礦渣的摻量、適當(dāng)摻加高效緩凝減水劑，可以有效降低混凝土的總水化熱和熱化熱釋放的峰值，從而減小混凝土因水化熱導(dǎo)致幾外溫差過大而產(chǎn)生的裂縫；在滿足施工要求的情況下，盡可能降低混凝土的坍落度，減少膠凝材料總量，以減少混凝土的干縮裂縫。在配制混凝土配合比時應(yīng)考慮施工季節(jié)、結(jié)構(gòu)形狀、模板形式、混凝土強(qiáng)度等級等因素對橋梁結(jié)構(gòu)抗裂性能的影響。在施工中，大多施工單位往往只注重混凝土強(qiáng)度而忽視其變形特性和工作性，而混凝土變形特性和工作性恰好是混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因所在。

2、加強(qiáng)夏季高溫和冬季低溫時混凝土橋梁結(jié)構(gòu)施工的保護(hù)措施。

橋梁在夏季和冬季施工中最容易出現(xiàn)裂縫問題，因此要積極巡查，發(fā)現(xiàn)小的裂縫及時處理，不留隱患；另外在夏季和冬季施工過程中也要研究制定妥善方案，確保工程的順利施工。

低溫情況下，在大平面混凝土施工時，有時晚上澆注的混凝土，到了早上混凝土表面會出現(xiàn)與鋼筋網(wǎng)片相呼應(yīng)的裂縫，縫間砼面下陷。一般情況下，混凝土入模溫度越高，外界溫度越低就越明顯，但是澆注的時候又不能覆蓋。此問題可以在澆注完后先刮平，等略有強(qiáng)度時用抹子壓實后就迅速通蒸汽，一般溫度不超過零下20度時一天后就可以不用蒸汽而直接表面覆蓋保養(yǎng)，不會出問題。

3、施工過程中的控制措施

混凝土施工中采取相應(yīng)的措施，如降低混凝土的澆筑溫度，無筋或少筋混凝土中埋放塊石、混凝土早期升溫階段采取散熱降溫措施、混凝土降溫階段采取保溫措施、合理設(shè)置施工縫、采取二次抹面、加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)等措施；進(jìn)行混凝土溫度應(yīng)力計算，對薄弱部位采取加強(qiáng)措施。

4、混凝土原材料方面

（1）盡量不使用或少使用高早強(qiáng)水泥，不使用民辦小廠生產(chǎn)的水泥，水泥投入使用前認(rèn)真對水泥標(biāo)號及安定性進(jìn)行實驗。對于大體積混凝土應(yīng)采用水化熱的礦渣水泥、粉煤灰水泥，以降低水化熱。

（2）采取嚴(yán)把原材料進(jìn)貨關(guān)、認(rèn)真地對進(jìn)場砂石骨料進(jìn)行檢驗，嚴(yán)格控制砂的粒徑及含泥量。

（3）嚴(yán)格控制混凝土施工的水灰比。嚴(yán)格控制水和水泥用量，選擇級配良好的石子，減小孔隙率和砂率以減少收縮量，提高混凝土的抗裂強(qiáng)度。

（4）采用外加劑和摻合料：混凝土中摻有減水、塑化、引氣、緩凝作用的外加劑，不僅可以改善混凝土拌合物的工作性能，由于水灰比的降低，對提高泵送混凝土強(qiáng)度，減少混凝土收縮、裂縫都有積極作用。

5、施工質(zhì)量

（1）對不同的混凝土構(gòu)件，應(yīng)有針對性的采用相應(yīng)的澆筑工藝；澆筑大體積混凝土首先應(yīng)制定詳細(xì)的澆筑施工方案，采取切實可行的措施；對大面積樓板混凝土澆筑應(yīng)事先進(jìn)行合理的分縫分塊，安排合理的澆筑順序，減少施工冷縫。

（2）混凝土樓板澆筑完畢后，混凝土終凝前分兩次抹壓，第一遍普通搓毛抹壓，第二遍時應(yīng)重點對出現(xiàn)裂縫的部分進(jìn)行拍打，使其二次液化，彌合裂縫，達(dá)到消除收縮裂縫和沉降裂縫的目的。

（3）嚴(yán)格控制板面負(fù)筋的保護(hù)層厚度：現(xiàn)澆板負(fù)筋一般放置在支座梁鋼筋上面，與梁筋應(yīng)綁扎在一起；其下面應(yīng)按適當(dāng)間距用鋼筋馬凳撐起，并用鋼絲固定或混凝土墊塊等措施固定負(fù)筋的位置，保證在施工過程中板面鋼筋不再下沉。

（4）后澆帶的施工應(yīng)認(rèn)真領(lǐng)會設(shè)計意圖，制定施工方案，杜絕在后澆處出現(xiàn)混凝土不密實、不按圖紙要求留企口縫，以及施工中鋼筋被踩彎等現(xiàn)象。同時更要杜絕在未澆筑混凝土前就將部分模板，支柱拆除而導(dǎo)致梁板形成懸臂，造成變形。

（5）預(yù)埋線管處的裂縫防治：線管在敷設(shè)時盡量避免立體交叉穿越，交叉布線處可采用線盒，原則上不允許線管三只交疊，保證線管在混凝土的中間位置。線管盡量順著受力鋼筋的方向布置。同時在多根線管的集散處宜采用放射性分布，盡量避免緊密平行排列，以確保線管底部的混凝土澆筑順利和振搗密實。

（6）材料吊卸區(qū)域的露面裂縫防治：嚴(yán)格施工操作程序，不盲目趕工，杜絕過早上荷載和過早拆模。主體結(jié)構(gòu)的施工速度不能強(qiáng)求過快，樓層混凝土澆筑完后的必要養(yǎng)護(hù)必須獲得保證。主體結(jié)構(gòu)階段的樓層施工速度宜控制在8-9天一層為宜，以確保樓面混凝土獲得最起碼的養(yǎng)護(hù)時間。科學(xué)安排樓層施工作業(yè)時間，在樓層混凝土澆筑完畢的24小時以前，可限于做測量、定位、彈線等準(zhǔn)備工作，避免沖擊振動。24小時以后，多層綁扎構(gòu)造柱鋼筋，高層可先吊運少量暗柱和剪力墻鋼筋進(jìn)行綁扎活動，做到輕卸輕放，以控制和減小沖擊動力。

三、混凝土橋梁裂縫的修補

混凝土裂縫是最常見的工程病害，但大部分裂縫都可以通過修補使混凝土結(jié)構(gòu)物恢復(fù)原有功能。常見的修補方法有：表面涂抹水泥砂漿法、表面涂抹環(huán)氧膠泥法、表面鑿槽嵌補法、表面貼條法、壓力注漿法、開槽填補法等。隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多的新的修補材料，如混凝土修補膠、注縫膠、混凝土快速修補劑等，使裂縫修補的效果更好，工藝更簡單，費用更省。這些新材料、新機(jī)具和修補方法經(jīng)過近十來年的現(xiàn)場考驗，證明耐久性令人滿意，目前這幾種方法已經(jīng)在許多維修改建加固項目中得到推廣應(yīng)用。

修補混凝土裂縫的工序如下：裂縫清理→粘貼注漿咀和封閉裂縫→試漏→配制注漿液→壓力注漿→二次注漿→清理表面。

1）裂縫清理：縫中如被泥土粉塵堵塞，可用小型工業(yè)吸塵器吸出。沿裂縫兩邊約5cm的混凝土表面要用濕布擦去塵土，但要注意縫中不得進(jìn)水。

2）粘貼注漿咀和封閉裂縫：注漿咀宜用粘咀用漿騎縫粘貼，注漿咀的間距與裂縫寬度有關(guān)，其間距參考表2。當(dāng)裂縫數(shù)量較多時，具體作法如下。首先，在預(yù)計要貼咀的裂縫位置貼上醫(yī)用白膠布，再用窄毛制將封縫用漿沿裂縫來回涂刷，使裂縫封閉。大約10分鐘后，揭去膠布條，露出小縫。然后，用粘咀用漿將注漿咀在預(yù)留的小縫處騎縫粘上，整個底座都要用粘咀用漿包嚴(yán)，固化后周邊可能有裂口，必須反復(fù)用封縫用漿補上，以免注漿時漏漿。

3）試漏：試漏要逐條裂縫進(jìn)行。每條連通的裂縫，先將注漿咀用鋁鉚釘堵上，留一個咀用補縫器壓氣，在封閉的裂縫上涂肥皂水進(jìn)行試漏。對于有經(jīng)驗的操作者，也可不必試漏。

4）配制注漿液：注漿操作一般在粘咀的第二天進(jìn)行，氣溫在30℃以上時，半天時間就可注漿。注漿前先配注漿液，在塑料杯中分別倒入注縫膠甲液和乙液，按重量比甲液：乙液=2：1混合均勻備用。

5）注漿：用補縫器吸取注漿液，插入注漿咀，用手推動補縫器活塞，使?jié){液通過注漿咀壓入裂縫，當(dāng)相鄰的咀中流出漿液時，就可以拔出補縫器，堵上鋁鉚釘，將補縫器移到相鄰注漿咀重復(fù)注漿。垂直縫，一般由下往上注漿，水平縫，從一端向另一端逐個注漿。如果裂縫較細(xì)時，可以使用補縫器上的彈力裝置對注漿液自動加壓，此時，一個人可以同時照看若干個補縫器。

6）二次注漿：為了保證漿液充滿，在注漿后約半小時，可以對每個注漿咀再次補漿。

7）檢查：注縫膠的強(qiáng)度發(fā)展與環(huán)境溫度有很大關(guān)系，一般情況（20～25℃）1天后開始固化，1個月后達(dá)到要求強(qiáng)度。檢查注縫質(zhì)量可以用小型空心鉆機(jī)，跨縫鉆取芯樣，進(jìn)行檢查。

四、結(jié)語

綜上所述，混凝土橋梁出現(xiàn)裂縫是難以避免卻又有措施可以預(yù)防的，因此，一定要加大施工監(jiān)管力度嚴(yán)格執(zhí)行國家規(guī)定的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保工程項目的順利安全完工，并在施工過程中不斷加強(qiáng)監(jiān)督檢查，有效預(yù)防并從源頭控制裂縫產(chǎn)生，發(fā)現(xiàn)問題及時研究并處理，保障國計民生的利益。

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