橋梁工程施工中混凝土裂縫控制探究

【摘 要】近年隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，交通基礎(chǔ)建設(shè)得到迅猛發(fā)展，各地興建了大量的公路橋梁。但是混凝土的裂縫較為普遍，在各種結(jié)構(gòu)工程中裂縫幾乎無所不在，困擾著公路橋梁工程技術(shù)人員。本文主要針對公路橋梁施工中的混凝土裂縫的危害與種類、公路橋梁工程施工中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析以及路橋工程施工混凝土裂縫的防治與處理措施進行簡要分析。

【關(guān)鍵詞】橋梁工程施工；混凝土裂縫；控制措施

一、橋梁施工中混凝土裂縫概述

一般來講，橋梁施工中混凝土裂縫可分為溫度引起的裂縫、收縮引起的裂縫、鋼筋銹蝕引起的裂縫、沉降引起的裂縫、凍脹引起的裂縫、施工材料質(zhì)量引起的裂縫及施工裂縫等。

1、溫度變化引起的裂縫?；炷辆哂袩崦浝淇s性質(zhì)，當外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時.混凝土將發(fā)生變形，一旦變形受阻，則會在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生拉應力.當拉應力超過混凝土抗拉強度時，即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中。溫度應力可以達到甚至超出活載應力。

2、收縮引起的裂縫。收縮裂縫是混凝土因收縮而發(fā)生的體積變化，它主要包括塑性收縮裂縫和干縮裂縫。塑性收縮裂縫主要發(fā)生在初凝開始，進行養(yǎng)護之前.此時水泥水化反應劇烈，會出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮。收縮時，表層受到深層混凝土以及模板、鋼筋的制約，使由軟變硬中的塑態(tài)混凝土產(chǎn)生拉應力，從而形成微裂縫。而干縮裂縫則多發(fā)生在混凝土硬化前后.此時混凝土表層水分散發(fā)快，內(nèi)部散發(fā)慢，因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮。表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束.致使表面混凝土承受拉力，當表面混凝土受到的拉應力超過其抗拉強度時，就會產(chǎn)生收縮裂縫。

3、沉降引起的裂縫。由于基礎(chǔ)產(chǎn)生豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應力。當其超過混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強度時，結(jié)構(gòu)開裂。

4、鋼筋銹蝕引起的裂。由于混凝土質(zhì)量較差或保護層厚度不足，混凝土保護層受二氧化碳侵蝕碳化至鋼筋表而，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介人.鋼筋中鐵離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞。鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約24倍，從而對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應力，導致保護層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱。結(jié)構(gòu)承載力下降，并將誘發(fā)其他形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導致結(jié)構(gòu)破壞。

5、凍脹引起的裂縫?；炷翗?gòu)件是非勻質(zhì)密實構(gòu)件，其內(nèi)部存在各種空隙，當處于吸水飽和狀態(tài)的混凝土溫度低于0℃時，內(nèi)部水分凍結(jié)，體積膨脹9%，使混凝土因膨脹而產(chǎn)生拉應力導致裂縫出現(xiàn)。冬季施工時，對預應力孔道灌漿后若不采取保溫措施，也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。溫度低于0℃和混凝土吸水飽和，是發(fā)生凍脹破壞的必要條件。另外，當混凝土中骨料空隙多、吸水性強，骨料中含泥土等雜質(zhì)過多；混凝土水灰比偏大、振搗不密實；養(yǎng)護不足使混凝土早期受凍等，均可能導致混凝土凍脹裂縫。

二、公路橋梁工程施工中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析

1、溫度變化.我國大部分地區(qū)，四季分明，春夏和秋冬之交晝夜溫差極大、降水較少、風沙較大、空氣相對干燥。公路橋梁工程施工過程中容易受到外界環(huán)境氣候的影響，溫度變化導致的混凝土裂縫主要是表面裂縫，走向無規(guī)律性。如體積較大的混凝土柱，澆筑完成后水泥水化會放熱，內(nèi)部溫度會升高，導致內(nèi)外溫差較大產(chǎn)生裂縫。晝夜溫差大和炎熱干燥的天氣會導致混凝土凝固速度不一，水分蒸發(fā)過快也容易造成路面或其他部位開裂。而深層貫穿裂縫則是由于公路橋梁結(jié)構(gòu)溫差較大，受外界約束產(chǎn)生形變，應力不足被拉裂。公路橋梁工程施工過程中混凝土板、柱澆筑完成后需要盡快進行澆水養(yǎng)護，而有時因為季節(jié)和地區(qū)特點，氣候炎熱干燥，風沙也較多，對工程養(yǎng)護帶來了較大困難，容易造成混凝土結(jié)構(gòu)裂縫、麻面或蜂窩。

2、橋梁荷載.橋梁荷載引起的裂縫主要包括直接應力裂縫和次應力裂縫。在橋梁受力部位大量堆放施工材料及工具、未按照圖紙施工、改變施工順序?qū)е聵蛄航Y(jié)構(gòu)受力改變等均會引起橋梁直接應力裂縫；而施工中開槽、鑿洞等操作由于難以準確進行計算和受力模擬，容易造成開孔部位集中受力，產(chǎn)生次應力裂縫。

3、地基變形.公路橋梁工程施工過程中混凝土澆筑受到重力作用，一方面產(chǎn)生基礎(chǔ)和支架的不均勻下沉，導致混凝土局部形變；另一方面混凝土中較重的顆粒沉降，導致混凝土結(jié)構(gòu)不均勻，都會在于模板的相互作用下產(chǎn)生裂縫。公路橋梁工程施工過程中由于地基基礎(chǔ)發(fā)生垂直沉降導致公路橋梁產(chǎn)生形變，超過混凝土結(jié)構(gòu)本身的抗拉能力后就會開裂。一般混凝土澆筑后10min到3h內(nèi)會出現(xiàn)。

4、施工材料質(zhì)量及施工工藝問題.公路橋梁工程施工過程中由于使用質(zhì)量存在問題的混凝土或由于施工工藝落后導致混凝土保護層厚度不足，導致混凝土內(nèi)部鋼筋受到侵蝕氧化。鋼筋銹蝕后體積會膨脹，對周圍混凝土產(chǎn)生擠壓，形成沿鋼筋縱向的混凝土裂縫。當然，使用存在質(zhì)量問題的施工材料也是導致工程適量問題的必然因素。

三、公路橋梁施工中的混凝土裂縫控制

1、優(yōu)選材料

（1）水泥。在選用水泥品種時應兼顧水泥水化熱和收縮作用，應盡量選用低水化熱、低收縮的水泥，由于水泥礦物內(nèi)發(fā)熱速率最快且發(fā)熱量最大的是鋁酸三鈣，并且水泥越細則其發(fā)熱速率越快，但其不影響最終發(fā)熱量，因此在選用水泥時應盡量選用礦渣硅酸鹽水泥和火山灰水泥，同時應充分利用其后期強度以減少水泥用量，由于橋梁混凝土尤其是大體積混凝土施工工期較長，施工后不可能在28d內(nèi)施加荷載，因此可將混凝土標準強度的齡期適當延長，即充分利用其后期強度。

（2）骨料。橋梁混凝土所采用的粗骨料應采用連續(xù)級配、粒徑良好、低彈性模量的骨料，細骨料應控制其細度模數(shù)在2.7～3.1范圍內(nèi)，且應控制其含泥量最低，砂率最佳值為0.33，以免因砂率過高形成粗骨料多、細骨料少而增加收縮，宜導致開裂同時應盡量降低砂石的吸水率以利于降低收縮。

（3）粉煤灰。在混凝土內(nèi)摻加粉煤灰可減少水泥用量即水泥水化熱量，并可改善混凝土和易性，利于增加其密實度，提高抗?jié)B能力，并可降低混凝土的最終收縮值，混凝土內(nèi)的粉煤灰主要起物理填充作用并可增強粉末效應，因此可增強密實度及減少沁水和離析現(xiàn)象，同時其尚可延緩水化熱峰值出現(xiàn)時間及降低溫度峰值。

（4）外加劑。在混凝土內(nèi)摻加適量減水劑可改善混凝土的和易性，并可降低水灰比以減少水泥用量；摻加緩凝劑可延緩混凝土放熱峰值出現(xiàn)時間而利于減少裂縫出現(xiàn)的概率；摻加膨脹劑來代替水泥并使混凝土產(chǎn)生適度膨脹，適度膨脹可抵消混凝土內(nèi)部分拉應力而減少裂縫生成的可能性。

2、施工期間預防控制

（1）首先，嚴格按照澆筑順序進行施工，振搗時間應均勻一致，不得出現(xiàn)施工冷縫，同時分排進行施工澆筑，施工縫留在后澆帶處。其次，模板、預埋件等在施工中無損壞或變形現(xiàn)象，必須保護措施得當，同時必須根據(jù)振搗棒的鋪料間歇時間、有效震動長度來確定澆筑時間。再次，澆注完畢后，表面要抹平、壓實，排除泌水，清除多余灰漿。最后，必須在定漿后進行二次抹壓、二次復振，以防止出現(xiàn)表面與松頂干縮裂縫的產(chǎn)生。

（2）應考慮高溫，高蒸發(fā)引起拌和物塌落度的損失，適當調(diào)整混凝士配合比增加用水量，加大水灰比，為避免混凝土下降可添加適量的高效減水劑。這些是混凝土配合比設(shè)計應該考慮的問題。

（3）在高溫下必須采取遮陽灑水措施來降低砂、石料的使用溫度，因為砂、碎石等材料在混凝土中所占比例大約為80%。

（4）為緩解混凝土急劇收縮可適當摻入緩凝劑。因為普通硅酸鹽水泥是橋梁工程常用的水泥，而普通硅配鹽水泥水化熱高，混凝土蒸發(fā)收縮凝固較快，這樣就會使混凝土表面產(chǎn)生裂縫。

（5）當遭遇酷暑高溫的時候，可以在夜間施工，以避免高溫烈日?；蛘邽榱烁纳苹炷翝沧⒑鬁囟冗^高，可在水中加冰塊降低混凝土拌合用水的溫度，因為當酷暑高溫，混凝土拌合用水均在30攝氏度以上。

3、施工中裂縫補修控制

（1）嵌縫補修。嵌縫修補是在混凝土的裂縫處進行開槽，將止水材料填充進開好的槽里，這樣不但可以保證裂縫外觀平整，還可以封堵裂縫。

（2）表面補修。表面補修有時可以使用環(huán)氧膠泥進行涂抹，通常是在裂縫的表面涂上水泥漿進行修補；也可在裂縫表面粘附一些玻璃纖維布以確保修補的完整性，這是在混凝土的裂縫繼續(xù)開裂的情況下可以采取的方法。

（3）結(jié)構(gòu)加固補修。在公路橋梁施工中，有些裂縫可能會使混凝土的結(jié)構(gòu)性能發(fā)生改變。此時必須采取結(jié)構(gòu)加固法來進行混凝土加固。這種方法可以采取增加混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積、加固支點增加混凝土結(jié)構(gòu)的預應力及混凝土補強措施。

（4）灌漿補修。當裂縫較深較寬而對橋梁結(jié)構(gòu)有嚴重影響時，或者橋梁對防滲有一定要求時必須采取灌漿修補。當裂縫比較嚴重時，可用甲基丙烯酸醋及聚氨醋等作為漿質(zhì)料；

通常情況下，漿質(zhì)材料一般采用水泥漿或環(huán)氧聚合物。這種方法主要是將漿質(zhì)料用真空壓力裝置壓進裂縫之中，并且隨著時間的推移而不斷硬化，混凝土與漿質(zhì)料形成穩(wěn)定的整體，從而消除混凝土裂縫。

結(jié)語

總之，公路橋梁工程施工中混凝土裂縫的防治是一項系統(tǒng)而又復雜的工作。以上筆者從混凝土的結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性的裂縫這兩個方面進行的論述。作為現(xiàn)代施工企

業(yè)應在注重效益的同時注重施工質(zhì)量的控制，尤其是混凝土裂縫的控制尤為重要。

參考文獻：

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