橋梁工程混凝土裂縫的成因及其解決對(duì)策分析

唐 力

(廣西桂通工程咨詢有限公司，廣西 南寧 530028)

0 引言

隨著各地經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，橋梁工程在我國(guó)的交通建設(shè)中處于不斷增加的態(tài)勢(shì)。從以往的橋梁工程建設(shè)實(shí)施來看，最為常見的就是混凝土裂縫問題。裂縫的出現(xiàn)一方面會(huì)嚴(yán)重影響橋梁的使用質(zhì)量，另一方面還會(huì)對(duì)人民生命及財(cái)產(chǎn)的安全產(chǎn)生威脅，帶來一些不良的社會(huì)影響。為此，在橋梁的施工中，必須要通過技術(shù)的提升和施工材料的質(zhì)量控制等一系列措施來強(qiáng)化混凝土施工質(zhì)量，加強(qiáng)橋梁施工的過程監(jiān)管，盡可能避免裂縫問題出現(xiàn)，提升橋梁工程實(shí)施的安全性和投入使用后的壽命。

1 橋梁工程實(shí)施中的常見混凝土裂縫成因

從裂縫的發(fā)生成因來分析，主要存在結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)性兩種類型。結(jié)構(gòu)性裂縫的產(chǎn)生，一方面是設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致的，另一方面是在施工中直接引起的結(jié)構(gòu)裂縫。而非結(jié)構(gòu)性裂縫出現(xiàn)的原因則是多方面的，常見的有材料塑性問題、溫差因素、混凝土保養(yǎng)不當(dāng)或者受到外界條件的干擾等導(dǎo)致的。以下將主要針對(duì)這兩種裂縫進(jìn)行詳細(xì)的成因分析。

1.1 結(jié)構(gòu)性裂縫的成因分析

(1)一般情況下，設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)性裂縫主要是設(shè)計(jì)中所選用的結(jié)構(gòu)形式在受到實(shí)際荷載力作用的影響下，必然產(chǎn)生的一種裂縫問題。比如非預(yù)應(yīng)力部分的預(yù)制梁板，非預(yù)應(yīng)力的連續(xù)橋梁澆筑等。在施工中，雖然已經(jīng)針對(duì)此類裂縫問題做好了對(duì)應(yīng)的預(yù)拱設(shè)置，但是一旦受到荷載力作用，還是不可避免地在預(yù)拱消失后，梁底的抗拉區(qū)混凝土發(fā)生開裂現(xiàn)象。非預(yù)應(yīng)力下的連續(xù)澆灌使得梁頂負(fù)彎區(qū)產(chǎn)生裂縫問題。這種結(jié)構(gòu)性的裂縫問題只要其裂縫寬度不超過設(shè)計(jì)范圍，或者在0.2 mm以下，技術(shù)上認(rèn)為這類裂縫是相對(duì)安全和正常的，但只要裂縫超出了正常范圍，就必須要對(duì)其進(jìn)行認(rèn)真的成因分析和進(jìn)一步的安全補(bǔ)救措施實(shí)施。

(2)橋梁施工中的結(jié)構(gòu)裂縫主要是在施工中導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)裂縫。常見的有預(yù)應(yīng)力張拉導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)裂縫；普通的鋼筋混凝土連續(xù)箱梁拆除過程中導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)裂縫等。預(yù)應(yīng)力中的裂縫出現(xiàn)一般是因?yàn)殄^墊板位置與實(shí)際的設(shè)計(jì)位置之間存在偏差導(dǎo)致的。錨墊板的后螺旋筋沒做好錨墊板的牢固固定支撐，錨墊板所處位置的混凝土密實(shí)度不夠，混凝土的強(qiáng)度與實(shí)際的設(shè)計(jì)強(qiáng)度之間存在偏差等導(dǎo)致張拉強(qiáng)度問題。另外由于連續(xù)箱梁的落架處理不可能瞬間完成，連續(xù)的負(fù)彎矩區(qū)或者梁底正彎矩區(qū)在支架拆除過程中就可能會(huì)出現(xiàn)橫向裂縫，這一過程中也會(huì)由于落架不當(dāng)或者時(shí)間過長(zhǎng)而出現(xiàn)混凝土裂縫問題。

1.2 非結(jié)構(gòu)性的成因分析

1.2.1 塑性及收縮裂縫

混凝土處于可塑狀態(tài)下產(chǎn)生的一些裂縫，主要是沉降裂縫和收縮裂縫兩種形式。沉降裂縫發(fā)生的原因，是具有可塑狀態(tài)的混凝土，其基礎(chǔ)部分和支架部分均有不均勻的沉降，從而導(dǎo)致局部混凝土因其發(fā)生了變形約束從而發(fā)生裂縫。另一方面還會(huì)存在外力的作用導(dǎo)致混凝土中顆粒分離，較重顆粒下沉，水泥上浮，這就導(dǎo)致混凝土因鋼筋及模板拉桿作用產(chǎn)生裂縫。收縮裂縫的出現(xiàn)主要是因?yàn)榛炷潦┕そY(jié)束后，受到環(huán)境及溫度的影響，內(nèi)部水分蒸發(fā)速度高于及泌水速度，從而形成一些作用力大于混凝土自身的抗拉能力而導(dǎo)致裂縫。

1.2.2 溫差裂縫

溫差裂縫主要是混凝土內(nèi)部外的溫度差異，及混凝土體表溫度與環(huán)境溫度之間的差異而引起的混凝土自身伸縮性裂縫。初期的混凝土材料因被模板隔離，24 h內(nèi)其內(nèi)部熱量隨著溫度的升高而增加，而后幾個(gè)小時(shí)內(nèi)隨著熱量的散發(fā)而出現(xiàn)混凝土的收縮，這種熱脹冷縮必然會(huì)使得混凝土發(fā)生一定的開裂。另外，在冬季進(jìn)行混凝土施工時(shí)，混凝土表面上收縮速度快，而內(nèi)部溫度較高，也就是其外部表面收縮率大于其內(nèi)部收縮率，這時(shí)也會(huì)使得混凝土表面出現(xiàn)干縮裂縫。

1.2.3 長(zhǎng)期的干縮裂縫

當(dāng)橋梁施工中的混凝土長(zhǎng)期暴露在空氣中時(shí)，其物理及化學(xué)結(jié)構(gòu)上的一些變化使得混凝土的體積發(fā)生改變，從而出現(xiàn)的一些裂縫。一般情況下，這種長(zhǎng)期因素導(dǎo)致的干縮裂縫，其裂縫速率是非常小的。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一些松動(dòng)也能夠?qū)@部分的應(yīng)變進(jìn)行抵消。通常情況下，混凝土設(shè)計(jì)的體積與實(shí)際的表面積比值之間、鋼筋布置及混凝土配合比例、環(huán)境溫度及濕度等方面都會(huì)導(dǎo)致干縮裂縫的出現(xiàn)。

2 橋梁工程實(shí)施中避免混凝土裂縫的相關(guān)對(duì)策

2.1 加強(qiáng)混凝土質(zhì)量控制

混凝土結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定的前提就是施工工藝的標(biāo)準(zhǔn)性和施工材料質(zhì)量的可靠性。這就要求混凝土的施工必須嚴(yán)格按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)工藝進(jìn)行，同時(shí)要做好原材料的嚴(yán)格質(zhì)量監(jiān)管和抽樣檢查。并根據(jù)施工需要進(jìn)行混凝土的標(biāo)準(zhǔn)配置，確保各配置比例的嚴(yán)格性。遇到高溫或者雨雪天氣，要對(duì)砂石或者碎石等的含水量進(jìn)行校驗(yàn)，不符合要求時(shí)必須重新調(diào)整，以合適的施工配備來確保混凝土的良好質(zhì)量。

2.2 合理進(jìn)行溫度控制

(1)優(yōu)化骨料配制。以干硬性混凝土或者外加劑來降低水泥的用量?；炷琳{(diào)制中先用水進(jìn)行碎石的冷卻，來降低混凝土的總體澆筑溫度。通過分層澆筑形式進(jìn)行大體積混凝土的澆筑實(shí)施，提升混凝土層的散熱效果。將冷水管通入混凝土的內(nèi)部，降低混凝土內(nèi)部溫度。

(2)對(duì)拆模時(shí)間進(jìn)行明確的規(guī)定，遇到氣溫驟降時(shí)，必須及時(shí)進(jìn)行混凝土表面的保溫處理，避免混凝土表面因發(fā)生溫度變化而改變結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

(3)要做好施工中容易長(zhǎng)期暴露在外的混凝土結(jié)構(gòu)部分的保護(hù)工作，特別是寒冷季節(jié)的表面保溫處理。

(4)進(jìn)行混凝土的合理分縫和分塊，避免起伏較大。

(5)合理安全施工工序，避免混凝土的長(zhǎng)期暴曬，改善混凝土的防裂性能和表面易干縮性，避免混凝土的貫穿式裂縫出現(xiàn)，保證整體的結(jié)構(gòu)完整性。

2.3 合理預(yù)防非結(jié)構(gòu)性裂縫

要做好非結(jié)構(gòu)性裂縫的預(yù)防工作，必須做好基礎(chǔ)處理及支架的搭設(shè)設(shè)計(jì)，并嚴(yán)格控制施工程序，做好支架的全面預(yù)壓，降低其彈性空間。在混凝土中增加減水劑來降低其含水量，合理把控混凝土保護(hù)層的厚度和施工工序，并控制好混凝土澆筑過程的溫差，在夏季進(jìn)行骨料的灑水降溫處理，冬季做好混凝土表面的覆蓋保溫處理。另外，對(duì)于混凝土裂縫的預(yù)防上，還需要設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行足夠的分布筋控制，適當(dāng)減小水灰配比，增加骨料用量和粒子直徑，及時(shí)做好施工后期的養(yǎng)護(hù)工作。在混凝土龜裂的防治上，還要講究設(shè)計(jì)過程中的水泥用量，不應(yīng)該過多，配制中的振搗作業(yè)要保證密實(shí)但不過量振動(dòng)。混凝土表面分泌出的水和浮漿要及時(shí)進(jìn)行清理，然后再緊跟上合理的養(yǎng)護(hù)處理。

3 橋梁工程混凝土裂縫的治理措施

3.1 表面修補(bǔ)處理方式

這種方式比較簡(jiǎn)單可行，也是最為常見的一種修補(bǔ)方法。表面修補(bǔ)處理方式是對(duì)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)還相對(duì)穩(wěn)定、承載力沒有發(fā)生變化的表面裂縫或深度裂縫進(jìn)行修補(bǔ)處理，具體的施工方法就是針對(duì)裂縫的表面，進(jìn)行水泥漿或者環(huán)氧膠泥的涂抹，再結(jié)合瀝青、油漆等防腐材料進(jìn)行表面的修補(bǔ)處理。為有效做好裂縫的修補(bǔ)處理，還常常在裂縫的表面用玻璃纖維布來粘貼，避免裂縫的繼續(xù)加重加深。

3.2 嵌縫或者灌漿法

灌漿法主要用于混凝土的整體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化或者是具有較高的防滲要求的混凝土裂縫修補(bǔ)。施工中主要借助一定的壓力設(shè)備進(jìn)行漿液的灌入。灌入的膠結(jié)材料與混凝土能夠融合為一個(gè)穩(wěn)定的整體，從而也就起到了較好的封堵和加固效果。在當(dāng)前的市場(chǎng)中，主要用于封堵的材料有水泥砂漿、環(huán)氧樹脂或者甲基丙烯酸醋等一些化學(xué)材料。嵌縫法是在裂縫處理中使用最為廣泛的一種，一般是沿著裂縫進(jìn)行塑性或者剛性的材料注入，待材料灌注與原有的混凝土結(jié)構(gòu)形成良好的吻合性，就能夠達(dá)到有效的裂縫封閉目的。經(jīng)常被用來進(jìn)行灌封處理的材料有聚氯乙烯膠泥、丁基橡膠及塑性油膏等。目前針對(duì)橋梁工程中的裂縫進(jìn)行的這幾種修補(bǔ)措施都能夠達(dá)到比較理想的處理效果。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在橋梁工程的實(shí)施中，裂縫是比較容易出現(xiàn)的一個(gè)問題，其形成的原因是比較復(fù)雜的。只有做好準(zhǔn)確的判斷才能確保混凝土施工裂縫問題得到有效解決。這就要求在橋梁施工中必須確保每個(gè)階段的施工質(zhì)量管控，并做好細(xì)節(jié)性的處理。同時(shí)結(jié)合橋梁施工的環(huán)境和氣候特點(diǎn)，有針對(duì)性地進(jìn)行施工技術(shù)措施的組織，提升橋梁施工的牢固性，有效保障工程質(zhì)量。

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