淺析橋梁施工中混凝土裂縫問(wèn)題

殷克儉

摘 要：在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物及橋梁的建設(shè)和使用過(guò)程中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物及橋梁出現(xiàn)裂縫是一種非常普遍的現(xiàn)象，這不僅對(duì)構(gòu)筑物外觀產(chǎn)生較大影響，同時(shí)對(duì)構(gòu)筑物的使用功能和耐久性產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時(shí)對(duì)構(gòu)筑物的安全性構(gòu)成威脅，甚至于完全喪失其使用功能。目前，裂縫問(wèn)題引起了人們的廣泛關(guān)注。因此，探討鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生原因和預(yù)防措施及其補(bǔ)救措施是很有必要的。本文分析了鋼筋混凝土裂縫類(lèi)型及產(chǎn)生原因，從材料因素、設(shè)計(jì)因素和外界因素等方面論述了預(yù)防裂縫的具體方法。提出了比較常用的裂縫處理措施。并結(jié)合實(shí)例分析了裂縫的產(chǎn)生原因及處理方法。本文分析了混凝土橋梁工程中常見(jiàn)裂縫的種類(lèi)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：混凝土結(jié)構(gòu)物及橋梁；裂縫成因；預(yù)防措施；處理方法

中圖分類(lèi)號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）20-0113-02

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)今已經(jīng)普遍用于橋梁、公路以及涵洞、工業(yè)和民用建筑中。在建筑工程施工過(guò)程中，混凝土是城市建設(shè)中廣泛使用的結(jié)構(gòu)材料，但是伴隨這類(lèi)材料的生產(chǎn)研究與應(yīng)用，混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問(wèn)題一直受到人們關(guān)注?；炷潦菓?yīng)用最廣泛最重要的工程材料之一，具有取材廣泛、價(jià)格低廉、抗壓強(qiáng)度高、耐火性好、不易風(fēng)化、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)今世界建筑結(jié)構(gòu)中使用最廣泛的建筑材料。在應(yīng)用混凝土材料進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)、公路、橋梁及隧道等工程建設(shè)中，混凝土開(kāi)裂是最常見(jiàn)的一種病害，并且已成為影響工程結(jié)構(gòu)使用壽命的重要影響因素之一。但大部分裂縫都可以通過(guò)修補(bǔ)使混凝土結(jié)構(gòu)物恢復(fù)原有功能，保證結(jié)構(gòu)安全和使用壽命。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫不僅種類(lèi)繁多，形態(tài)各異，而且較普遍，尤其是樓板的裂縫，輕者影響建筑物美觀，造成滲漏水，重者降低建筑結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性和整體性，甚至還會(huì)導(dǎo)致整體倒塌的重大質(zhì)量事故。這類(lèi)裂縫是在現(xiàn)有施工技術(shù)條件下較難克服的質(zhì)量通病之一，特別是民用建筑工程結(jié)構(gòu)樓面出現(xiàn)裂縫，往往會(huì)引起業(yè)主對(duì)工程質(zhì)量提出異議，從而引發(fā)投訴、糾紛以及索賠等情況。而在橋梁上發(fā)生的裂縫事故多為重大事故、并且難以維修，因此，正確分析裂縫產(chǎn)生原因，切實(shí)加以防治十分必要，十分迫切。因此研究混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫產(chǎn)生原因及控制具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義?，F(xiàn)根據(jù)多年來(lái)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，從設(shè)計(jì)配筋、商品混凝土選用及施工控制等方面，著重闡述鋼筋混凝土裂縫的原因及綜合防治措施。混凝土開(kāi)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。在混凝土橋梁產(chǎn)生的各種裂縫，形成的原因不同，因此其危害性有顯著的差異。本文首先概述了裂縫的種類(lèi)和成因，然后從設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)方面分析了防治混凝土橋梁的施工裂縫問(wèn)題。

1 裂縫的種類(lèi)及成因分析

1.1 荷載產(chǎn)生的裂縫

構(gòu)件承受的不同性質(zhì)的荷載作用，其裂縫形狀也不同，通常裂縫方向大致是與主拉應(yīng)力的方向正交。結(jié)構(gòu)受載后產(chǎn)生裂縫的因素很多，在施工中和使用中都可能出現(xiàn)裂縫。例如早期受地震，脫模過(guò)早或方法不當(dāng)，構(gòu)件堆放、運(yùn)輸、吊裝時(shí)的墊塊或吊點(diǎn)位置不當(dāng)，施工超載。在大跨徑橋梁中，超載特別是超重車(chē)軸荷載的作用，對(duì)橫向的影響比縱向更大，這是因?yàn)榭v向彎矩中，自重占絕大部分；而橫向彎矩主要受活載的影響，軸重超過(guò)規(guī)范時(shí)，很容易出現(xiàn)頂板下緣的縱向裂縫，張拉預(yù)應(yīng)力值過(guò)大等均可能產(chǎn)生裂縫。

此外，因設(shè)計(jì)、材料、施工及使用等原因引起的裂縫，由于涉及的面很廣，內(nèi)容多，限于篇幅本文不作闡述。

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(chēng)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。

1.2 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(jiàn)的一種裂縫，包括塑性收縮、縮水收縮等?；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(chēng)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(chēng)為縮水收縮。混凝土內(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(guò)抗拉強(qiáng)度后，便會(huì)產(chǎn)生收縮裂縫。

1.3 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(guò)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(guò)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。

1.4 基礎(chǔ)變形引起的裂縫

當(dāng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)沉降不均勻時(shí)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到強(qiáng)迫變形，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物中構(gòu)件與構(gòu)件之間產(chǎn)生斜拉和剪切作用，從而是的結(jié)構(gòu)構(gòu)件開(kāi)裂，隨著不均勻沉降的進(jìn)一步發(fā)展，裂縫會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。這類(lèi)裂縫的大小、形狀、方向取決于地基變形的情況。由于地基變形造成的應(yīng)力一般較大，因此裂縫寬度較大、多呈45°，并且通常是貫穿性的。而在橋梁中這常常是為支座形式不正確導(dǎo)致的。墩上正確橫向支座布置應(yīng)該是一個(gè)固定，一個(gè)滑動(dòng)，才可避免因溫度或活荷載 作用時(shí)出現(xiàn)縱向裂縫。但是現(xiàn)在的設(shè)計(jì)，很注意縱向支座的固定或滑動(dòng)類(lèi)型，有時(shí)不注意橫向，往往把橫向兩個(gè)支座都布置成固定的，這樣在荷載、收縮及徐變作用下就很容易導(dǎo)致開(kāi)裂。

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，便會(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，便會(huì)發(fā)生開(kāi)裂。基礎(chǔ)沉降變形的主要原因有地質(zhì)、勘察不詳、結(jié)構(gòu)荷載或基礎(chǔ)類(lèi)型差別太大等。

1.5 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(guò)旱拆?；蛞靶U拆模引起的裂縫；（3）混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間，引起混凝土坍落度過(guò)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?chē)?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、麻面、空洞等，削弱了截面承載力，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)。

1.6 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(guò)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。

1.7 構(gòu)件不能自由伸縮引起的裂縫

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(guò)程中的變化，做好動(dòng)態(tài)控制的各項(xiàng)準(zhǔn)備。

2 裂縫防治措施

2.1 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(guò)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。

2.2 施工防裂控制措施

（1）鋼筋綁扎：綁扎鋼筋前，首先應(yīng)進(jìn)行徹底的除銹，然后加工成型后運(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。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(lèi)似工程照搬使用。支架應(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(wú)誤后方可進(jìn)行澆筑。混凝土的拌和運(yùn)輸?shù)缺仨殱M(mǎn)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(mǎn)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?；炷聊芴畛涞礁鱾€(gè)角落，同時(shí)也要避免過(guò)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。養(yǎng)護(hù)時(shí)間必須符合實(shí)際工程要求。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，以免引起附加應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。施工方案中，應(yīng)做好入?；炷恋臏囟瓤刂?、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(zhuān)人進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)和質(zhì)量監(jiān)督。

3 結(jié)語(yǔ)

在橋梁施工過(guò)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。

參考文獻(xiàn)

[1]周獻(xiàn)祥.品味鋼筋混凝土—設(shè)計(jì)常遇的混凝土結(jié)構(gòu)機(jī)制機(jī)理分析[M].中國(guó)水利水電出版知識(shí)產(chǎn)權(quán)出版社，2006，（17）：23-24.