關(guān)于橋梁施工裂縫原因和防治措施的思考

劉合拯

摘要:本文對混凝土橋梁施工裂縫的種類和產(chǎn)生的原因作了分析,并提出了相應的防治措施和裂縫處理措施。

關(guān)鍵詞:橋梁施工;施工裂縫;溫差

1 前言

橋梁施工過程中,很容易出現(xiàn)裂縫。裂縫的出現(xiàn)不僅僅影響工程質(zhì)量甚至會導致橋梁垮塌?；炷灵_裂經(jīng)常困擾著我們橋梁工程技術(shù)人員。其實,如果采取有效的施工措施,很多裂縫是可以克服和控制的。為了盡量避免工程中出現(xiàn)危害較大的裂縫、少出裂縫,本文盡可能對混凝土橋梁在施工過程中產(chǎn)生裂縫的原因作較全面的分析、總結(jié),以方便施工中做出行之有效的控制辦法,保證工程的質(zhì)量。

2 常見的混凝土施工裂縫形成原因

裂縫可分為結(jié)構(gòu)性裂縫及非結(jié)構(gòu)性裂縫兩大類型。其中結(jié)構(gòu)性裂縫可分為設計結(jié)構(gòu)性裂縫及施工結(jié)構(gòu)性裂縫。非結(jié)構(gòu)性裂縫可分為塑性裂縫、溫差裂縫、長期干裂縫、龜裂縫及其它侵害性裂縫。

2.1 結(jié)構(gòu)性裂縫的形成原因

設計結(jié)構(gòu)裂縫是指設計時采用的結(jié)構(gòu)型式在荷載作用下必然會產(chǎn)生的裂縫,如非預應力的預制梁板及非預應力現(xiàn)澆連續(xù)箱梁等。雖然在施工時針對這種形式設置了預拱,但在荷載作用下,預拱消失后梁底抗拉區(qū)的混凝土最終還是要開裂的。非預應力現(xiàn)澆連續(xù)箱梁還在梁頂負彎矩區(qū)產(chǎn)生裂縫。這種裂縫是正常的、安全的,但裂縫的寬度應小于0.20mm或設計規(guī)定的范圍,若超過這個范圍,那么裂縫就不正常了,就需要對其成因及安全性作進一步分析和鑒定。施工結(jié)構(gòu)性裂縫是指由于施工原因造成的結(jié)構(gòu)性裂縫,如預應力結(jié)構(gòu)的張拉裂縫,普通鋼筋混凝土連續(xù)箱梁支架拆除過程中產(chǎn)生的裂縫等等。預應力結(jié)構(gòu)的張拉裂縫一般是由于錨墊板位置沒按設計位置布置、錨墊板后螺旋筋沒有頂牢錨墊板、錨墊板混凝土不密實或混凝土強度未達到設計或規(guī)范規(guī)定的張拉強度時進行張拉等原因造成的;普通鋼筋混凝土連續(xù)箱梁拆架過程中產(chǎn)生的裂縫是由于落架順序不當或落架時間過長引起的,因為一聯(lián)箱梁落架不可能在瞬間完成,有一個從簡支梁到連續(xù)梁的受力體系以接近設計受力體系的方式進行轉(zhuǎn)換,那么連續(xù)梁的負彎矩區(qū)在簡支過程中梁底是肯定要產(chǎn)生橫向裂縫的。

2.2 非結(jié)構(gòu)性裂縫的形成原因

2.2.1 塑性裂縫

塑性裂縫,即混凝土在可塑狀態(tài)下出現(xiàn)的裂縫,分為沉降裂縫和收縮裂縫兩種形式。沉降裂縫產(chǎn)生的原因一是由于混凝土在塑性狀態(tài)下其基礎、支架等有不均勻沉降,使局部地方的混凝土變形受約束導致裂縫;二是由于重力作用使混凝土中較重顆粒下沉,而使水泥漿上浮,當這種下沉受到鋼筋、模板拉桿約束時就會產(chǎn)生裂縫。收縮裂縫產(chǎn)生的主要原因是由于混凝土快速干燥,混凝土內(nèi)水份的蒸發(fā)速率大于其泌水速率,在固體顆粒水面形成彎月形產(chǎn)生毛細管張力,混凝土自體收縮所產(chǎn)生的拉應力大于 昆凝土本身的抗拉強度而導致裂縫。

2.2.2 溫差裂縫

溫差裂縫,即由于混凝土自體的溫度變化及混凝土自體溫度與環(huán)境溫度的差異使混凝土自體收縮不均而產(chǎn)生的裂縫。由于早期混凝土構(gòu)件被模板等材料隔離,水泥水化所產(chǎn)生的熱量無法及時散發(fā)到空氣中,故在初始24h內(nèi)混凝土溫度將升高,過幾天后隨著熱量的散發(fā)混凝土將變冷,此時混凝土會產(chǎn)生收縮,這種收縮受結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋及外部模板等約束會使混凝土開裂;當混凝土冬季施工時,由于混凝土散熱快,其內(nèi)部溫度較高,而表面溫度受環(huán)境影響變得較低,表面混凝土的收縮率大于混凝土內(nèi)部的收縮率,從而使表面混凝土產(chǎn)生裂縫。

2.2.3 長期干縮裂縫

長期干縮裂縫,即混凝土長期暴露于不飽和的空氣中由于物理的、化學的失水使混凝土體積縮小,當縮小受到約束時產(chǎn)生的裂縫。通常來講,干縮產(chǎn)生的混凝土應變速率非常慢,而且混凝土徐變產(chǎn)生的松弛可抵消部分干縮應變。但混凝土設計的體積與表面積的比值、分布鋼筋的布置、混凝土的配合比及混凝土所處環(huán)境的溫度、濕度等都會導致干縮裂縫。

3 橋梁混凝土裂縫的施工防治措施

3.1 材料的控制

施工工藝是保證混凝土構(gòu)件質(zhì)量的關(guān)鍵、除施工的施工操作應嚴格按照施工技術(shù)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定進行,對原材料(鋼筋、水泥、砂、碎石、水等)都應進行嚴格的抽樣檢驗。對混凝土配合比應進行對比試驗.在高溫下或雨后施工對砂、碎石應進行含水量實驗,及時調(diào)整施工配合比,確?；炷恋氖┕べ|(zhì)量。

3.2 溫度的控制

(1)改善骨料級配,采用干硬性混凝土、加添加劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;拌和混凝土時用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;在混凝土中埋設水管,通入冷水降溫;規(guī)定合理的拆模時問,氣溫驟降時進行表面保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度變化;施工中長期暴露的混凝土澆筑體表面或薄壁結(jié)構(gòu),在寒冷季節(jié)采用保溫等措施。

(2)合理地分縫分塊,避免基礎過大起伏;合理地安排施工工序,避免過大的高差和側(cè)面長期暴露。另外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力.防止表面干縮。特別是保證混凝土的質(zhì)量對防止裂縫十分重要。應特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫,出現(xiàn)后要恢復其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的。因此施工中應以預防其貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

3.3 非結(jié)構(gòu)性裂縫防止措施

防止塑性沉降裂縫的措施有基礎處理、支架搭設進行科學設計、嚴格施工.對支架進行全面積預壓以消除非彈性變形;砼中加減水劑減少砼泌水,確保砼保護層厚度、砼施工時進行二次抹面。防止塑性收縮裂縫的措施有加強早期砼養(yǎng)護以降低砼中水份蒸發(fā)速率。方法是結(jié)構(gòu)外露面覆蓋麻袋、海綿等澆水濕治養(yǎng)護。防止溫差裂縫的措施有合理安排砼澆注順序及澆筑速度,在砼澆注的過程中消除部分溫差。夏季施工時骨料要灑水降溫,冬季施工時砼表面應覆蓋保溫。

防止干縮裂縫的措施有設計部門布設足夠的控制裂縫的分布筋。施工配合比設計時減小水灰比。盡量增加骨料用量、增大骨料粒徑,施工完成后加強砼的濕治養(yǎng)護。防止龜裂的措施有配合比設計時水泥用量不宜過多,振搗要密實而不過振,砼表面泌水及浮漿要及時清除并注意及時養(yǎng)護。

4 裂縫處理

4.1 表面修補法

表面修補法是一種簡單、常見的修補方法,它主要適用于穩(wěn)定和對結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料,在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂,通?？梢圆捎迷诹芽p的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

4.2 灌漿、嵌縫封堵法

灌漿法主要適用于對結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補,它是利用壓力設備將膠結(jié)材料壓入混凝土的裂縫中,膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個整體,從而起到封堵加固的目的。常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學材料。嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法,它通常是沿裂縫鑿槽,在槽中嵌填塑性或剮性止水材料,以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等;常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

4.3 結(jié)構(gòu)加固法

當裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時,就要考慮采取加固法對混凝土結(jié)構(gòu)進行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法:加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積,在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固。

4.4 混凝土置換法

混凝土置換法是處理嚴重損壞混凝土的一種有效方法,此方法是先將損壞的混凝土剔除,然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

4.5 電化學防護法

電化學防腐是利用施加電場在介質(zhì)中的電化學作用,改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環(huán)境狀態(tài),鈍化鋼筋,以達到防腐的目的。陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復原法是化學防護法中常用而有效的三種方法。

5 結(jié)束語

在橋梁施工過程中,只要嚴格控制好材料質(zhì)量、施工工藝、以及現(xiàn)場的施工管理,根據(jù)現(xiàn)場條件,材料特點,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。