橋梁施工中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析及改善措施

劉平

【摘 要】分析了混凝土橋梁工程中常見裂縫的種類及成因，論述了怎樣全面防治混凝土橋梁施工裂縫，以確保橋梁使用安全及使用壽命。

【關(guān)鍵詞】混凝土；橋梁；裂縫

引言：混凝土開裂已成為影響工程結(jié)構(gòu)使用壽命的重要影響因素之一。在混凝土橋梁結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的各種各樣的裂縫，形成的原因也是千差萬別，因此其危害性也會(huì)有顯著的差異。為此，本文首先概述了裂縫的種類和成因，而后從設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)方面論述了怎樣防治混凝土橋梁的施工裂縫。

一、裂縫的種類及成因分析

（一）荷載作用產(chǎn)生的裂縫

鋼筋混凝土橋梁在常規(guī)靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，又可細(xì)分為直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。承受拉（軸）力和彎矩的鋼筋混凝土構(gòu)件在橫截面會(huì)產(chǎn)生一維的拉應(yīng)力，承受剪力和扭矩及其他復(fù)合受力結(jié)構(gòu)則會(huì)出現(xiàn)主拉應(yīng)力，它們都可能會(huì)在垂直于主拉應(yīng)力的方向產(chǎn)生裂縫。裂縫一般沿構(gòu)件寬度方向貫通部分截面或全截面。根據(jù)截面形狀的不同，荷載裂縫的形態(tài)也會(huì)有所不同。

（二）混凝土收縮引起的裂縫

混凝土收縮所產(chǎn)生的裂縫是最常見的一種裂縫，包括塑性收縮、縮水收縮、自生收縮和碳化收縮等，實(shí)際，以前兩種收縮裂縫為主?；炷翝仓?～5h后，水泥水化反應(yīng)激烈，逐漸形成分子鏈，水分急劇蒸發(fā)，骨料下沉，混凝土硬化尚未完成，此時(shí)發(fā)生的收縮稱為塑性收縮。骨料下沉，受到鋼筋阻擋，形成沿鋼筋方向的裂縫，此即為塑性收縮裂縫?；炷脸醪接不瓿珊?，表層水分逐漸蒸發(fā)，濕度逐漸降低，混凝土體積逐漸減小，稱為縮水收縮?；炷羶?nèi)外收縮不均勻，表面收縮大，因此會(huì)受到內(nèi)部混凝上的約束，表面混凝土將會(huì)承受拉力，超過抗拉強(qiáng)度后，便會(huì)產(chǎn)生收縮裂縫。

（三）溫度變化引起的裂縫

混凝土橋梁屬于大體積混凝土工程，在澆筑過程中，混凝土內(nèi)會(huì)產(chǎn)生較大的水化熱，如果采取的措施不當(dāng)，會(huì)造成混凝土內(nèi)外的溫差過大，產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力，從而導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。

（四）基礎(chǔ)變形引起的裂縫

橋梁工程一般跨度大，寬度窄，基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移，即使是很小的數(shù)值也會(huì)在結(jié)構(gòu)中引起較大的附加應(yīng)力，一旦超出結(jié)構(gòu)的抗拉能力，就會(huì)發(fā)生開裂。基礎(chǔ)沉降變形的主要原因有地質(zhì)差異太大或勘察不詳、結(jié)構(gòu)荷載或基礎(chǔ)類型差別太大等。

（五）施工工藝質(zhì)量引起的裂縫

1、支架地基未壓實(shí)、基礎(chǔ)承載力不夠，澆筑混凝土后支架產(chǎn)生不均勻沉降；

2、支架剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性不足或模板剛度不足，澆筑混凝土中，混凝土自重及側(cè)向壓力迫使模板變形；過旱拆模或野蠻拆模引起的裂縫；

3、混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間民，引起混凝土坍落度過低，和易性不好；

4、混凝土配合比不符合規(guī)范要求，水泥、碎石、砂、外加劑、外摻料等不符合規(guī)范要求；

5、擅自更改設(shè)計(jì)水灰比，從而導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化時(shí)收縮量增加；

6、混凝土未能嚴(yán)格按規(guī)范要求分層、分段澆筑，混凝土澆筑不連續(xù)；施工縫處理不到位；

7、混凝土振搗不密實(shí)、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻而、空洞等，削弱了截而承載力，引起鋼筋銹蝕等；

8、混凝土養(yǎng)護(hù)措施不當(dāng)，使得混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。

（六）鋼筋銹蝕引起的裂縫

一般橋梁結(jié)構(gòu)都處在自然環(huán)境下，若構(gòu)件保護(hù)層過薄、密實(shí)性較差或防腐措施不當(dāng)，混凝土中的鋼筋就會(huì)銹蝕，引起體積膨脹，導(dǎo)致混凝土順筋脹裂。這種先銹后裂的縱向裂縫一旦發(fā)生，就會(huì)逐步惡化，最終導(dǎo)致混凝土保護(hù)層成片剝落甚至鋼筋銹斷。

（七）構(gòu)件不能自由仲縮引起的裂縫

現(xiàn)澆橋梁混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)支座臨時(shí)鎖定未及時(shí)解除，造成梁體不能自由伸縮引起的裂縫。除了以上所列的幾種裂縫以外，施工材料缺陷、氣候變化等也會(huì)對(duì)橋梁裂縫的產(chǎn)生有影響，需要結(jié)合具體工程條件及施工過程中的變化，做好動(dòng)態(tài)控制的各項(xiàng)準(zhǔn)備。

二、裂縫防治措施

（一）設(shè)計(jì)防裂控制措施

為盡量避免荷載裂縫的出現(xiàn)，應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)突變或斷面突變；如果結(jié)構(gòu)突變不可避免，則應(yīng)做好細(xì)部處理，如轉(zhuǎn)角處做圓角，突變處做成漸變過渡，同時(shí)加強(qiáng)構(gòu)造配筋或斜向鋼筋等。為防止混凝土收縮和溫度變化引起的裂縫，可增加構(gòu)造配筋，以提高混凝土的抗裂性，尤其是薄壁結(jié)構(gòu)。為防止筋銹蝕引起的裂縫，設(shè)計(jì)中應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求控制裂縫寬度，采用足夠的保護(hù)層厚度及防腐混凝土。

（二）施工防裂控制措施

1、鋼筋綁扎：綁扎鋼筋之前，首先應(yīng)進(jìn)行徹底的除銹上作以確保使用的鋼筋質(zhì)量。鋼筋在加上場(chǎng)集，加上成型后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，安裝時(shí)嚴(yán)格把握鋼筋的間距。鋼筋規(guī)格、型號(hào)、數(shù)量、間距、幾何尺寸、接頭位置及質(zhì)量等均應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖紙和施工規(guī)范的要求，并嚴(yán)格做好原材料和接頭試驗(yàn)。鋼筋層間距對(duì)混凝土構(gòu)件的受力性能影響顯著，但鋼筋保護(hù)層厚度不夠卻嚴(yán)重影響橋梁的使用壽命，尤其是在復(fù)雜惡劣的腐蝕環(huán)境下，因此，在鋼筋層間應(yīng)留有足夠的間距，鋼筋外層與模板間應(yīng)設(shè)置具備一定厚度的混凝土墊塊。

2、模板的安裝與拆除：針對(duì)具體工程，應(yīng)對(duì)模板及其支架的承載能力、剛度和穩(wěn)定性進(jìn)行校核，不能盲目依照經(jīng)驗(yàn)和類似工程照搬使用。支架（腳手架或其他火具）應(yīng)牢固可靠，施工前必須對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓，以消除支架非彈性形變和測(cè)出彈性形變值以便立模預(yù)留預(yù)拱度。安裝模板時(shí)應(yīng)確保構(gòu)造緊密、不漏漿、不滲水，形狀規(guī)則，能保證混凝上的均勻性。模板及其支架的拆除順序應(yīng)按施工技術(shù)方案執(zhí)行，未達(dá)到混凝土預(yù)定強(qiáng)度要求不得拆除。

3、混凝土的澆筑：澆筑之前首先要對(duì)模板及支架、鋼筋及其保護(hù)層厚度、預(yù)理件、預(yù)留孔洞等進(jìn)行檢查，確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行澆筑。混凝土的拌和運(yùn)輸?shù)缺仨殱M足連續(xù)澆筑要求。澆筑還要防止鋼筋、模板、定位筋、墊塊及預(yù)理管適的移動(dòng)和變形。大體積混凝土澆筑還要滿足分層澆筑、分層振搗的要求，并應(yīng)采取一定的散熱措施，有效降低混凝土內(nèi)外的溫差，從而減少溫度裂縫的產(chǎn)生。振搗要密實(shí)，確保混凝土能填充到各個(gè)角落，同時(shí)也要避免過振引起塑性裂縫和干縮裂縫。

4、混凝土的養(yǎng)護(hù)：混凝土終凝后應(yīng)及時(shí)采用覆蓋、灑水、噴霧或薄膜保濕等措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，避免急劇干燥、溫度急劇變化、振動(dòng)以及外力干擾等。對(duì)于硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于7天，對(duì)于有抗?jié)B要求或設(shè)計(jì)有明確要求的混凝土，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14 天。冬季施工，不得向裸露部位的混凝土直接澆水養(yǎng)護(hù)，應(yīng)用塑料薄膜或其他保溫材料進(jìn)行保溫、保濕養(yǎng)護(hù)。

5、其他措施：橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中考慮了施工順序?qū)?nèi)力的影響，施工中應(yīng)嚴(yán)格按照制定的方案進(jìn)行，不得隨意更改施工順序，以免引起不必要的附加應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。施工技術(shù)方案中，應(yīng)做好入模混凝土的溫度控制、澆筑后混凝土溫度控制、養(yǎng)護(hù)及拆除模板后的養(yǎng)護(hù)等措施，施工前做好施工技術(shù)交底，落實(shí)各項(xiàng)施工任務(wù)，分配專人進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)和質(zhì)量監(jiān)督。

三、結(jié)束語

在橋梁施工過程中，嚴(yán)格控制好材料質(zhì)量、施工工藝、以及現(xiàn)場(chǎng)的施工管理，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，材料特點(diǎn)，氣溫等多種因素，采取合理的措施，就能有效地控制裂縫的產(chǎn)生，確保工程質(zhì)量。

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