公路橋梁混凝土施工裂縫與控制

中交一公局海威工程建設(shè)有限公司萬利高速萬利六分部 404024

摘要：引起公路橋梁混凝土裂縫的原因多種多樣。為了便于鑒別工程中發(fā)生的裂縫，根據(jù)裂縫產(chǎn)生的原因，將常見裂縫分為荷載引起的裂縫、溫度應(yīng)力引起的裂縫、地基基礎(chǔ)變形引起的裂縫、原材料引起的裂縫、凍脹引起的裂縫、施工不當(dāng)引起的裂縫等幾大類。從嚴(yán)監(jiān)管每一施工環(huán)節(jié)，客觀分析施工條件和環(huán)境，綜合考慮多方面因素，提出了支?？刂?、集料控制、攪拌控制、溫度控制以及養(yǎng)護控制幾個方面提出混凝土裂縫防控措施，才能達到預(yù)防混凝土施工裂縫之目地，才能使混凝土施工裂縫得到控制。

關(guān)鍵詞：公路橋梁；混凝土裂縫；成因；防控措施；處理技術(shù)

1概述

我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，在很大程度上帶動了交通運輸行業(yè)的快速發(fā)展。國內(nèi)各省份之間的聯(lián)系越來越密切，不管是省份之間頻繁的物質(zhì)交流還是旅游資源的共享都急需交通運輸業(yè)的迅猛發(fā)展。在此背景下，我國的公路橋梁建設(shè)已經(jīng)進入了一個嶄新的發(fā)展時期。與過去相比，現(xiàn)在的公路橋梁建設(shè)要求不僅在等級上不斷提高，對公路建設(shè)的技術(shù)要求也更加嚴(yán)格?；炷两Y(jié)構(gòu)因為廣泛的材料來源、低廉的價格、較高的抗壓強度、耐火性能好、不易風(fēng)化以及養(yǎng)護費用低等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用在公路橋梁建造中[1，2]。

2混凝土裂縫成因分析

2.1荷載引起的裂縫

載荷變化引起裂縫的產(chǎn)生一般是指的混凝土橋梁受到的靜力載荷、動力載荷以及受到的次應(yīng)力頻繁發(fā)生變化而造成裂縫的現(xiàn)象。由于載荷變化而引起的裂縫種類可以分為：彎曲裂縫、扭曲裂縫、剪切裂縫以及局部應(yīng)力裂縫。這些荷載裂縫由于荷載種類的不同而表現(xiàn)出不同特點。此類裂縫多發(fā)生在橋梁受拉地方、剪應(yīng)力較大的地方以及橋梁振動嚴(yán)重的地方。

2.2溫度應(yīng)力引起的裂縫

表面溫度裂縫多由于溫差較大引起的。混凝土澆筑初期，水泥在水化過程中產(chǎn)生大量水化熱，使混凝土的溫度迅速上升。但由于混凝土表面散熱條件較好，熱量可以向大氣中散發(fā)，因此溫度上升較少；而混凝上內(nèi)部由于散熱條件較差，熱量散發(fā)慢，水泥散發(fā)的熱量不易散失，導(dǎo)致溫度上升較多。水泥水化熱引起的溫度變化與混凝土的品質(zhì)有關(guān)，如水泥和粉煤灰的用量，單位體積水泥水化放熱量，并隨混凝土的齡期按指數(shù)關(guān)系增長，一般在3-5天達到最高溫度。隨著齡期的增長，彈性模量的增高，對混凝土內(nèi)部降溫收縮的約束也愈來愈大，以至產(chǎn)生了很大的拉應(yīng)力，當(dāng)混凝土抗拉強度不足以抵抗這種拉應(yīng)力時，便開始出現(xiàn)溫度裂縫。在冬季施工時，過早除掉保溫層，或受寒潮襲擊，都會導(dǎo)致混凝土因早期強度低而產(chǎn)生裂縫。此外當(dāng)預(yù)制構(gòu)件采用蒸汽養(yǎng)護時，由于降溫過快或構(gòu)件急于出池，急速揭蓋，均使混凝土表面收縮，產(chǎn)生裂縫。深層貫穿裂縫多由于結(jié)構(gòu)降溫差值大，受外界的約束而引起。如現(xiàn)澆橋臺混凝土或大體積剛性擴大基礎(chǔ)，澆筑在堅硬的地基上，未采取隔離等放松約束措施或收縮縫間距過大。在混凝土澆筑時，溫度很高，加上水泥水化熱的溫度升高很大，使溫度更高。當(dāng)混凝土冷卻收縮時，全部或部分受到地基或其他外部結(jié)構(gòu)的約束，在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)很大拉應(yīng)力，進而產(chǎn)生降溫收縮裂縫，這類裂縫有時成貫穿狀。

2.3地基變形引起的裂縫

地質(zhì)勘察精度不夠、試驗資料不準(zhǔn)；地基地質(zhì)差異太大，地基土由于不同壓縮性引起不均勻沉降；在地質(zhì)條件基本一致情況下，各部分基礎(chǔ)荷載差異太大時，有可能引起不均勻沉降；在原有橋梁基礎(chǔ)附近新建橋梁時，如分期修建的高速公路左右半幅橋梁，新建橋梁荷載或基礎(chǔ)處理時引起地基土重新固結(jié)，均可能對原有橋梁基礎(chǔ)造成較大沉降；因此地基的冰凍或融化均可造成不均勻沉降；橋梁建成以后，大多數(shù)天然地基和人工地基浸水后，尤其是素填土、黃土、膨脹土等特殊地基土，土體強度遇水下降，壓縮變形加大；在軟土地基中，因人工抽水或干旱季節(jié)導(dǎo)致地下水位下降，地基土層重新固結(jié)下沉。

3混凝土裂縫防控措施

3.1支?？刂屏芽p措施

支模是混凝土施工中的第一道程序，應(yīng)該嚴(yán)格施工要求。為有效預(yù)防混凝土裂縫發(fā)生，模板最好選用鋼模板支架，有利于散熱，同時支模一定要穩(wěn)定，確保不發(fā)生移動、位移和滑動等問題，要充分考慮相鄰混凝土施工的整體性，盡可能的減少相鄰結(jié)構(gòu)澆筑混凝土的時間間隔，越短越好，不宜太長，避免相互的約束性[3]。

3.2集料控制裂縫措施

砂石、水泥都是混凝土的原材料，其質(zhì)量是否符合要求，都會直接影響混凝土的施工質(zhì)量，要預(yù)防混凝土施工裂縫的發(fā)生，就必需嚴(yán)把原材料質(zhì)量關(guān)。在混凝土工程施工中，原材料應(yīng)選用當(dāng)?shù)夭馁|(zhì)優(yōu)良，產(chǎn)地知名的水泥和集料，嚴(yán)格控制砂的粒徑（中、粗、細砂），并根據(jù)不同工程要求，按規(guī)范規(guī)定合理采用，同時要從嚴(yán)監(jiān)控砂石的含泥量，確保砂石料質(zhì)量檢驗滿足混凝土工程施工要求，以達到預(yù)防因集料不合格，而引起混凝土的施工裂縫。

3.3攪拌控制裂縫措施

進料的配合比、水灰比能否滿足混凝土工程施工要求，也同樣影響混凝土施工裂縫的發(fā)生，因此，進料前對砂石、水泥做到抽樣檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果及時調(diào)整配合比，同時，要嚴(yán)格把握混凝土的攪拌時間（規(guī)范規(guī)定2min），常規(guī)施工攪拌時間不宜過短，也不宜過長，否則會使碎石摩損，破壞材料的結(jié)構(gòu)，改變混凝土的配合比。運料地點和時間要規(guī)范選定，運料與等待的時間一般在15min～20min左右即可。

3.4溫度控制裂縫的措施

溫度應(yīng)力是引起混凝土施工裂縫的最直接的原因，要預(yù)防混凝土施工裂縫就必須嚴(yán)格控制混凝土施工溫度，要達到控制混凝土施工溫度應(yīng)力要求，就必須采取以下措施，首先將入模溫度控制在30℃～36℃之內(nèi)，混凝土內(nèi)溫控制在50℃內(nèi)。二是熱天澆筑混凝土?xí)r要減少混凝土澆筑的厚度，充分利用澆筑層面散熱，氣溫下降時注意表面保濕。三是采用冷水冷卻碎石（卵石），以達到降低混凝土澆筑溫度之目的。四是可在混凝土的骨料中加塑化劑等，以改善水泥用量。五是在澆注混凝土的過程中，可采用邊澆筑，邊降溫的方法，即在澆注混凝土的同時，在鋼模上噴冷水降溫，以防混凝土內(nèi)部溫度過高，而引起混凝土施工裂縫。其次，施工的時段及環(huán)境也應(yīng)有相對的選擇，施工時段最好采用早、晚施工，環(huán)境可根據(jù)當(dāng)天的環(huán)境對應(yīng)確定，同時應(yīng)采用正確的合理的分塊和分縫。

4混凝土裂縫處理技術(shù)

4.1表面修補法

表面修補法是一種簡單、常見的修補方法，它主要適用于穩(wěn)定和對結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂，通?？梢圆捎迷诹芽p的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

4.2灌漿嵌縫封堵法

灌漿法主要適用于對結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補，它是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入混凝土的裂縫中，膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而起到封堵加固的目的。常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學(xué)材料。嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等；常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿[4]。此法應(yīng)用范圍廣，從細微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。

4.3結(jié)構(gòu)加固法

因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長時間不處理導(dǎo)致的混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成裂縫，當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時，就要考慮采取加固法對混凝土結(jié)構(gòu)進行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法：加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積，在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點加固以及噴射混凝土補強加固。

5結(jié)語

要使混凝土施工不產(chǎn)生裂縫，就必須結(jié)合工程現(xiàn)狀，施工環(huán)境，認(rèn)真分析施工條件，嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān)，規(guī)范支模、配料、運料、攪拌、振搗、拆模等施工環(huán)節(jié)，控制混凝土入料溫度，按要求及時養(yǎng)護，進而達到提高混凝土施工技術(shù)之目的，有效控制混凝土施工裂縫發(fā)生，確?；炷潦┕M足工程質(zhì)量要求，使混凝土施工達到峻工驗收時的優(yōu)良工程。

參考文獻：

[1]吳國雄，易志堅，何兆益.水泥混凝土路面開裂過程研究[J].公路，2001，10：141-143.

[2]劉虎躍.水泥混凝土路面裂縫原因分析與處治研究[D].長沙理工大學(xué)，2010.

[3]劉松平.鋼筋混凝土橋梁裂縫成因分析與加固措施研究[D].浙江大學(xué)，2012.

[4]劉勇剛，彭曉光.混凝土橋梁施工裂縫產(chǎn)生的原因及防治措施[J].交通科技，2009，S1：21-22.