淺析城市高架橋梁混凝土裂縫與處理

浙江諸暨銘泰園林建設(shè)有限公司 浙江諸暨 311800

目前我國(guó)房地產(chǎn)業(yè)熱度依舊，雖在國(guó)家各項(xiàng)措施和規(guī)條的約束下，行業(yè)態(tài)勢(shì)已趨向緩和，但是隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進(jìn)，各地建筑項(xiàng)目仍然如火如荼同時(shí)各項(xiàng)配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)逐步跟進(jìn)。圍繞著新建的人口密集住宅區(qū)的各項(xiàng)大型市政工程也齊頭并進(jìn)。城市大型高架橋建設(shè)一定程度上緩解了人口密集城市交通壓力。近兩年來新聞?lì)l爆高架橋的坍塌、大的斷裂等事故，又使人們對(duì)城市高架橋建設(shè)利弊產(chǎn)生重大懷疑。這個(gè)我從我專業(yè)出發(fā)淺談下我對(duì)道路橋梁混凝土裂縫一點(diǎn)看法。

一、常見的裂縫及其部位

1、結(jié)構(gòu)性裂縫

根據(jù)鋼筋、混凝土本身材質(zhì)和力學(xué)性能上他們的結(jié)合就容易產(chǎn)生無可避免的小裂縫，通常也稱作正常裂縫。實(shí)踐證明，在正常條件下，裂縫寬度小于0.3mm時(shí)，鋼筋不致生銹。為確保安全，允許裂縫寬度還應(yīng)小一些?，F(xiàn)場(chǎng)中常見的幾種結(jié)構(gòu)性裂縫部位：①鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的跨中截面附近下緣受拉區(qū)的豎向裂縫，是最常見的結(jié)構(gòu)性裂縫。在正常設(shè)計(jì)和使用情況下，裂縫寬度不大，間距較密，分布均勻。若豎直裂縫寬度過大，預(yù)示結(jié)構(gòu)正截面承載力不足。②鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的支點(diǎn)（或腹板寬度變化處）附近截面由主拉應(yīng)力引起的斜裂縫，在正常設(shè)計(jì)和使用情況下很少出現(xiàn)斜裂縫，即使出現(xiàn)裂縫寬度也很小。若斜裂縫寬度過大，預(yù)示結(jié)構(gòu)的斜截面承載力不足，存在發(fā)生斜截面脆性破壞的潛在危險(xiǎn)，應(yīng)引起足夠的重視。③另外，鋼筋混凝土墩柱受壓構(gòu)件由于縱向壓力過大引起的縱向裂縫、預(yù)應(yīng)力筋錨固區(qū)由于局部應(yīng)力過大引起的劈裂裂縫等都屬于結(jié)構(gòu)性裂縫。

2、非結(jié)構(gòu)性裂縫（外界因素影響）

非結(jié)構(gòu)性裂縫的產(chǎn)生，受混凝土材料組成、澆筑方法，養(yǎng)護(hù)條件和使用環(huán)境等等多種因素影響。非結(jié)構(gòu)性裂縫可以分為三種：收縮裂縫、溫度裂縫和鋼筋銹蝕引起的裂縫。收縮裂縫：在實(shí)際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮。

收縮裂縫常見部位：①在構(gòu)件豎向變截面處如T梁、箱梁腹板與頂?shù)装褰唤犹庬樃拱宸较虻牧芽p；②對(duì)板類構(gòu)件多沿短邊方向，均勻分布于相鄰兩根鋼筋之間，方向與鋼筋平行；③對(duì)高度較大的鋼筋混凝土梁，由于腰部水平鋼筋間距過大，在腰部（或腹板）產(chǎn)生豎向收縮裂縫，但多集中在構(gòu)件中部，中間寬兩頭細(xì)，至梁的上、下緣附近逐漸消失，梁底一般沒有裂縫；④大體積混凝土在平面部位收縮裂縫較多，側(cè)面也有所見。收縮裂縫對(duì)構(gòu)件承載力影響不大，主要影響影響結(jié)構(gòu)外觀和耐久性。溫度裂縫：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)隨著溫度變化將產(chǎn)生熱脹冷縮變形，這種溫度變形受到約束時(shí)，在混凝土內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力達(dá)到混凝土的抗拉強(qiáng)度極限值時(shí)，即會(huì)引起混凝土裂縫，這種裂縫稱為溫度裂縫。混凝土溫度裂縫常見部位：①在板上時(shí)，多為貫穿裂縫；發(fā)生在梁上多為表面裂縫。②梁板式結(jié)構(gòu)或長(zhǎng)度較大的結(jié)構(gòu)，裂縫多是平行于短邊。③大面積結(jié)構(gòu)（例如橋面鋪裝）裂縫多是縱橫交錯(cuò)。④裂縫寬度大小不一，且沿結(jié)構(gòu)全長(zhǎng)沒有多大變化。鋼筋銹蝕引起的裂縫：混凝土中鋼筋產(chǎn)生銹蝕后，由于銹皮會(huì)吸濕產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而膨脹，其體積將增大2～4倍，從而脹裂砼保護(hù)層。

二、產(chǎn)生裂縫的原因

1、荷載引起的裂縫

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，歸納起來主要有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有：① 設(shè)計(jì)計(jì)算階段，結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)不計(jì)算或部分漏算；計(jì)算模型不合理；結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實(shí)際受力不符；荷載少算或漏算；內(nèi)力與配筋計(jì)算錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不考慮施工的可能性；設(shè)計(jì)斷面不足；鋼筋設(shè)置偏少或布置錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)剛度不足；構(gòu)造處理不當(dāng)；設(shè)計(jì)圖紙交代不清等。2、施工階段，不加限制地堆放施工機(jī)具、材料；不了解預(yù)制結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，隨意翻身、起吊、運(yùn)輸、安裝；不按設(shè)計(jì)圖紙施工，擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序，改變結(jié)構(gòu)受力模式；不對(duì)結(jié)構(gòu)做機(jī)器振動(dòng)下的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算等。3、使用階段，超出設(shè)計(jì)載荷的重型車輛過橋；受車輛、船舶的接觸、撞擊；發(fā)生大風(fēng)、大雪、地震、爆炸等。

2、溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超出活載應(yīng)力。溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。

3、收縮引起的裂縫

在實(shí)際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮。塑性收縮。發(fā)生在施工過程中、混凝土澆筑后4～5小時(shí)左右，此時(shí)水泥水化反應(yīng)激烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮，同時(shí)骨料因自重下沉，因此時(shí)混凝土尚未硬化，稱為塑性收縮。塑性收縮所產(chǎn)生量級(jí)很大，可達(dá)1%左右。在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫。在構(gòu)件豎向變截面處如T梁、箱梁腹板與頂?shù)装褰唤犹?，因硬化前沉?shí)不均勻?qū)l(fā)生表面的順腹板方向裂縫。為減小混凝土塑性收縮，施工時(shí)應(yīng)控制水灰比，避免過長(zhǎng)時(shí)間的攪拌，下料不宜太快，振搗要密實(shí)，豎向變截面處宜分層澆筑。

三、裂縫分析與控制

1、按著裂紋起因大致可分如下幾種：

①由外荷載（靜、動(dòng)荷載）直接應(yīng)力和次應(yīng)力引起的裂紋；②由于變形變化引起的裂紋，它包括結(jié)構(gòu)因溫度濕度變化、收縮、膨脹、不均勻沉陷等原因引起的裂紋。③鋼筋銹蝕引起的裂紋。④凍脹、施工材料質(zhì)量、施工工藝質(zhì)量引起的結(jié)構(gòu)變形變化，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂紋。

2、控制裂紋的措施：

①優(yōu)化混凝土原料的配合比：要控制原材料的配合比，應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)定砂、石含水量。要嚴(yán)格按投放制度投料，先投放細(xì)骨料、水泥和礦物摻合料，再加水，粗骨料，外加劑。②嚴(yán)把混凝土的施工工藝。一是模板必須有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。二是施工時(shí)應(yīng)控制水灰比。三是嚴(yán)禁混凝土在生產(chǎn)、運(yùn)輸過程中加水進(jìn)行二次攪拌等。四是施工時(shí)保證新拌混凝土能及時(shí)并有連續(xù)長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。五是灑水養(yǎng)護(hù)的間隔時(shí)間應(yīng)以實(shí)際情況確定，必須保持混凝土表層始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)，并保證養(yǎng)護(hù)用水與混凝土表面溫差不大于15度。③經(jīng)常進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)并采取不同施工方法。

四、結(jié)束語(yǔ)

合理的施工工藝、可靠的技術(shù)性是防治橋梁混凝土裂縫重要施工措施，裂縫雖一定程度上不能完全避免，但盡可能避免大裂縫的產(chǎn)生。產(chǎn)生的裂縫對(duì)建筑物的外表、結(jié)構(gòu)的整體性和剛度有著直接的影響，同時(shí)會(huì)加快鋼筋的銹蝕，加速混凝土的碳化，降低混凝土的使用耐久性和抗疲勞、抗?jié)B能力。因此我們必須加大對(duì)混凝土各項(xiàng)性能方面的研究，結(jié)合目前我國(guó)建筑行業(yè)科技水平采取較為科學(xué)合理的施工工藝和方法，同時(shí)加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)各環(huán)節(jié)的監(jiān)管，杜絕因錯(cuò)誤施工而產(chǎn)生的裂紋問題。