淺析大體積連續(xù)梁裂紋產(chǎn)生原因與控制措施

晁旭江

摘要：本文系統(tǒng)分析了連續(xù)梁施工裂紋產(chǎn)生的原因，從大體積鋼筋砼連續(xù)梁實(shí)際施工出發(fā)，總結(jié)了控制施工裂紋的控制措施。

關(guān)鍵詞：連續(xù)梁；施工裂紋；控制措施

1、前言

橋梁建設(shè)中大體積鋼筋混凝土連續(xù)梁是較為常見(jiàn)的一種梁型，鋼筋混凝土連續(xù)梁橋雖然在力學(xué)性能上優(yōu)于簡(jiǎn)支梁和懸臂梁，適用于更多跨徑的橋型方案，但是由于使用的混凝土本身是多種材料組成的一種混合體，且結(jié)構(gòu)為無(wú)預(yù)應(yīng)力體系，從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)方面來(lái)看均存在出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂紋情況，從而影響使用年限。目前我國(guó)在設(shè)計(jì)上對(duì)混凝土裂紋有一定范圍規(guī)定，在施工驗(yàn)收規(guī)范和工程施工中都是不允許混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)有明顯裂紋的。為此，如何有效控制施工裂紋的產(chǎn)生是施工人員碰到的一個(gè)難題。本文通過(guò)對(duì)施工裂紋產(chǎn)生原因的分析，結(jié)合伊通河特大橋崔家營(yíng)子道岔區(qū)連續(xù)梁施工，具體從各施工工序著手，闡述探討施工裂紋控制的技術(shù)措施。

2、施工技術(shù)控制措施

2.1工程概況

昌寧高速龍頭二特大橋連續(xù)梁為鋼筋砼實(shí)體連續(xù)箱梁，共三聯(lián)：第一聯(lián)和第二聯(lián)孔跨布置為（18.98+2×20+18.98）m雙幅連續(xù)梁，第一、第二聯(lián)左幅橋梁頂采用等寬1580cm，第一聯(lián)右幅橋梁頂寬由1350cm漸變至1175cm，第二聯(lián)右幅橋梁項(xiàng)寬由1175cm漸變至1010cm；第三聯(lián)孔跨布置為（14.05+9×20+14.05）m單幅連續(xù)梁，梁頂寬由2020cm漸變至1340cm。連續(xù)梁跨中梁高135cm，支座附近梁高205cm。單側(cè)懸臂長(zhǎng)170cm，懸臂端部厚20cm，懸臂根部厚40cm，采用C40混凝土，共10590m3。第一、二聯(lián)采用滿堂支架，第三聯(lián)采用樁基礎(chǔ)鋼管柱支架法施工。

2.2工程特點(diǎn)

3.2.1 無(wú)預(yù)應(yīng)力體系、多跨度，每聯(lián)連續(xù)梁跨度均達(dá)到或超過(guò)5跨。梁體鋼筋布置密度大，抗拉通長(zhǎng)主筋采用對(duì)焊施工，難度大。

3.2.2現(xiàn)澆混凝土數(shù)量大，單聯(lián)混凝土最少為1160m3，第三聯(lián)混凝土為4558m3，對(duì)支架強(qiáng)度、剛度要求高；混凝土澆注面積大，澆注時(shí)間長(zhǎng)，質(zhì)量控制和施工組織有一定難度。

3.2.3地處北方干燥地區(qū)，對(duì)混凝土配合比及養(yǎng)護(hù)要求高。

3、施工裂紋產(chǎn)生原因分析

3.1地基基礎(chǔ)沉降差異產(chǎn)生的裂紋

支架的地基不均勻沉降引起現(xiàn)澆箱梁的早期裂紋。

3.2支架系統(tǒng)變形產(chǎn)生的裂縫

由于支撐立桿不均勻分布，各部分剛度分布不一致，使其桿件的彈性變形不均勻，導(dǎo)致早期裂縫。

3.3混凝土收縮引起的裂紋

在實(shí)際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見(jiàn)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?；炷潦湛s裂縫的特點(diǎn)是大部分屬表面裂縫，裂縫寬度較細(xì)，且縱橫交錯(cuò)，成龜裂狀，形狀沒(méi)有規(guī)律。

3.4溫度變化引起的裂紋

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(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。

3.5混凝土施工工藝質(zhì)量引起的裂紋

在混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，若施工工藝不合理、施工質(zhì)量控制不嚴(yán)，容易產(chǎn)生多向的、水平的、表面的、深進(jìn)的和貫穿的各種裂縫，特別是細(xì)長(zhǎng)薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)。裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生的原因而異，比較典型常見(jiàn)的有：

（1）混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質(zhì)量不合格，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂紋。

（2）混凝土保護(hù)層過(guò)厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負(fù)彎矩的受力筋保護(hù)層加厚，導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。

（3）混凝土振搗不密實(shí)、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點(diǎn)。

（4）混凝土澆筑過(guò)快，混凝土流動(dòng)性較低，在硬化前因混凝土沉實(shí)不足，硬化后沉實(shí)過(guò)大，容易在澆筑數(shù)小時(shí)后發(fā)生裂縫，即塑性收縮裂縫。

（5）混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，使水分蒸發(fā)過(guò)多，引起混凝土塌落度過(guò)低，使得在混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

（6）用泵送混凝土施工時(shí)，為保證混凝土的流動(dòng)性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化時(shí)收縮量增加，使得混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。

（7）混凝土分層或分段澆筑時(shí)，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土和施工縫之間出現(xiàn)裂縫。如混凝土分層澆筑時(shí)，后澆混凝土因停電、下雨等原因未能在前澆混凝土初凝前澆筑，引起層面之間的水平裂縫；采用分段現(xiàn)澆時(shí)，先澆混凝土接觸面鑿毛、清洗不好，新舊混凝土之間粘結(jié)力小，或后澆混凝土養(yǎng)護(hù)不到位，導(dǎo)致混凝土收縮而引起裂縫。

4 混凝土施工工藝控制

（1）控制骨料級(jí)配和含泥量，砂、石的含泥量超過(guò)規(guī)定，不僅降低混凝土的強(qiáng)度和抗?jié)B性，還會(huì)使混凝土干燥時(shí)產(chǎn)生不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋。

（2）使用減水劑，降低水灰比，可以改善水泥漿的稠度，減少混凝土泌水，減少沉縮變形。提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力，提高的混凝土抗裂性能。

（3）混凝土中摻加粉煤灰降低水泥用量，減少水化熱，并降低砼溫升，從而可以降低砼所受的拉應(yīng)力。

（4）嚴(yán)格定位鋼筋，保證鋼筋的保護(hù)層厚度，避免保護(hù)層過(guò)小或過(guò)大引起沿鋼筋縱向或豎方向的裂縫

（5）混凝土泵送施工時(shí)采用“分段定點(diǎn)，一個(gè)坡度，薄層澆筑，循序推進(jìn)，一次到頂”的方法。混凝土專人劃分片區(qū)搗固，確保混凝土振搗密實(shí)、均勻。

（6）現(xiàn)場(chǎng)安排專職試驗(yàn)員跟蹤監(jiān)控混凝土質(zhì)量，及時(shí)調(diào)整混凝土塌落度，控制水灰比。

5 溫度裂紋控制措施

為了防止裂縫，減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手?？刂茰囟鹊拇胧┤缦拢?/p>

（1）嚴(yán)格控制混凝土出機(jī)溫度，降低入模溫度。根據(jù)熱工計(jì)算及設(shè)計(jì)要求，對(duì)混凝土攪拌、運(yùn)輸、澆筑所需溫度進(jìn)行計(jì)算，分析對(duì)比原材料理論溫度與實(shí)際溫度，并采取相應(yīng)的處理措施。夏季施工時(shí)對(duì)澆筑前的砂石用冷水降溫。在攪拌過(guò)程中向混凝土中添加冰水，可以有效的降低混凝土的入模溫度。澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱，有利于加快混凝土內(nèi)部的熱量散發(fā)。

（2）規(guī)定合理的拆模時(shí)間，當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時(shí)間，以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑早期拆模，在表面引起很大的拉應(yīng)力，出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發(fā)，表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力，此時(shí)表面溫度亦較氣溫為高，此時(shí)拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應(yīng)力，與水化熱應(yīng)力迭加，再加上混凝土干縮，表面的拉應(yīng)力達(dá)到很大的數(shù)值，就有導(dǎo)致裂縫的危險(xiǎn)。

（3）加強(qiáng)測(cè)溫工作，及時(shí)掌握混凝土內(nèi)部溫升與表面溫度的變化值，澆注混凝土前埋設(shè)測(cè)溫管?；炷翝沧⑼戤吅竺刻彀?h一次測(cè)溫，直到內(nèi)部溫度穩(wěn)定為止。按規(guī)范中大體積混凝土內(nèi)芯部溫度最高不超過(guò)65℃的原則，根據(jù)實(shí)測(cè)溫度情況采取相關(guān)措施。

6混凝土收縮裂紋控制措施

混凝土收縮裂紋主要影響因素體現(xiàn)在混凝土表面的處理上。為此，一是及時(shí)對(duì)新澆注混凝土采取抹面、磨光處理，同時(shí)注意抹面時(shí)造成的表面滲水，過(guò)度鏝抹或過(guò)早鏝抹均會(huì)使水灰比增加，造成脆弱面層收縮可能性增大。二是抹面處理后立即著手養(yǎng)護(hù)，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，也使水泥水化作用順利進(jìn)行，以期達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗裂能力。對(duì)于東北干燥地區(qū)，必須及時(shí)補(bǔ)充水分，保持混凝土表面濕潤(rùn)。

認(rèn)真分析施工裂紋產(chǎn)生原理，結(jié)合相應(yīng)預(yù)防處理措施貫穿于施工全過(guò)程，實(shí)踐應(yīng)用結(jié)果表明施工裂紋控制效果良好。

參考文獻(xiàn)：

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