對(duì)橋梁施工裂縫的分析與探討

馮　波

摘要：本文對(duì)混凝土橋梁在施工過(guò)程中產(chǎn)生裂縫的原因作了較全面的分析、總結(jié)，以便施工中做出有效的防止措施與控制辦法，保證工程的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：橋梁施工 防止措施

0 引言

橋梁施工過(guò)程中，很容易出現(xiàn)裂縫。裂縫的出現(xiàn)不僅會(huì)影響工程質(zhì)量，甚至?xí)?dǎo)致橋梁垮塌?；炷灵_(kāi)裂經(jīng)常困擾著橋梁工程技術(shù)人員。其實(shí)，如果采取有效的施工措施，很多裂縫是可以避免和控制的。為了盡量避免工程中出現(xiàn)危害較大的裂縫，本文對(duì)混凝土橋梁在施工過(guò)程中產(chǎn)生裂縫的原因作了較全面的分析、總結(jié)，以便施工中做出行之有效的控制辦法，保證工程的質(zhì)量。

1 幾種常見(jiàn)的砼施工裂縫形成原因分析

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(shè)計(jì)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(zhǎng)期干裂縫、龜裂縫及其它侵害性裂縫。

1.1 結(jié)構(gòu)性裂縫的形成原因 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)裂縫是指設(shè)計(jì)時(shí)采用的結(jié)構(gòu)型式在荷載作用下必然會(huì)產(chǎn)生的裂縫，如非預(yù)應(yīng)力的預(yù)制梁板及非預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆連續(xù)箱梁等。雖然在施工時(shí)針對(duì)這種形式設(shè)置了預(yù)拱，但在荷載作用下，預(yù)拱消失后梁底抗拉區(qū)的砼最終還是要開(kāi)裂的。非預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆連續(xù)箱梁還在梁頂負(fù)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(yīng)小于0.2mm或設(shè)計(jì)規(guī)定的范圍，若超過(guò)這個(gè)范圍，那么裂縫就不正常了，就需要對(duì)其成因及安全性作進(jìn)一步分析和鑒定。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的張拉裂縫一般是由于錨墊板位置沒(méi)按設(shè)計(jì)位置布置、錨墊板后螺旋筋沒(méi)有頂牢錨墊板、錨墊板砼不密實(shí)或砼強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)或規(guī)范規(guī)定的張拉強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行張拉等原因造成的；普通鋼筋砼連續(xù)箱梁拆架過(guò)程中產(chǎn)生的裂縫是由于落架順序不當(dāng)或落架時(shí)間過(guò)長(zhǎng)引起的，因?yàn)橐宦?lián)箱梁落架不可能在瞬間完成，有一個(gè)從簡(jiǎn)支梁到連續(xù)梁的受力體系以接近設(shè)計(jì)受力體系的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，那么連續(xù)梁的負(fù)彎矩區(qū)在簡(jiǎn)支過(guò)程中梁底是肯定要產(chǎn)生橫向裂縫的。

1.2 非結(jié)構(gòu)性裂縫的形成原因

l.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)生的原因一是由于砼在塑性狀態(tài)下其基礎(chǔ)、支架等有不均勻沉降，使局部地方的砼變形受約束導(dǎo)致裂縫；二是由于重力作用使砼中較重顆粒下沉，而使水泥漿上浮，當(dāng)這種下沉受到鋼筋、模板拉桿約束時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂縫。收縮裂縫產(chǎn)生的主要原因是由于砼快速干燥，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(xì)管張力，砼自體收縮所產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于砼本身的抗拉強(qiáng)度而導(dǎo)致裂縫。

1.2.2 長(zhǎng)期干縮裂縫 長(zhǎng)期干縮裂縫，即混凝土長(zhǎng)期暴露干不飽和的空氣中由于物理的、化學(xué)的失水使砼體積縮小，當(dāng)縮小受到約束時(shí)產(chǎn)生的裂縫。通常來(lái)講，干縮產(chǎn)生的砼應(yīng)變速率非常慢，而且砼徐變產(chǎn)生的松弛可抵消部分干縮應(yīng)變。但砼設(shè)計(jì)的體積與表面積的比值、分布鋼筋的布置、砼的配合比及砼所處環(huán)境的溫度、濕度等都會(huì)導(dǎo)致干縮裂縫。

1.2.3 龜裂縫 龜裂縫，即砼表面形狀不規(guī)則的微細(xì)裂紋。它的產(chǎn)生一般是由于相對(duì)濕度低、模板的滲透性低、砼中水泥用量過(guò)大等原因造成的。侵害性裂縫是由于有害的化學(xué)反應(yīng)、混凝土中的鋼筋生銹等原因造成的。如混凝土骨料中的活性硅與水泥、外加齊、地下水中的堿發(fā)生膨化反應(yīng)、硫酸鹽與水泥水化時(shí)產(chǎn)生的鋁酸鈣反應(yīng)、由于鋼筋保護(hù)層不足導(dǎo)致氯離子侵蝕使鋼筋銹蝕產(chǎn)生氧化鐵和氫氧化物等都會(huì)因體積膨脹而使砼產(chǎn)生很高的局部拉應(yīng)力，最終導(dǎo)致砼裂縫。

l.2.4 溫度變化產(chǎn)生的裂縫 混凝土受水泥水化放熱、陽(yáng)光照射、大氣及周圍溫度、電弧焊接等因素影響，而出現(xiàn)冷熱變化時(shí)，將發(fā)生收縮和膨脹，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土強(qiáng)度時(shí)，即產(chǎn)生裂縫，稱為溫度裂縫。溫度裂縫是粗裂縫產(chǎn)生的重要原因，一般出現(xiàn)在配筋薄弱之處。由于溫度引起的內(nèi)應(yīng)力及約束應(yīng)力的大小與溫差有關(guān)，特別是與晝夜間的變化關(guān)系最大，橋梁上嚴(yán)重?fù)p害的裂縫往往發(fā)生在氣候條件最差的時(shí)候。

2 減少施工裂縫的預(yù)防措施

2.1 結(jié)構(gòu)性裂縫防止措施 在條件許可的情況下，設(shè)計(jì)單位應(yīng)盡量少用或不用非預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)錨墊板、螺旋筋的埋設(shè)必須符合設(shè)計(jì)圖紙要求。在此基礎(chǔ)上，錨墊板后應(yīng)增設(shè)4根以上的縱向撐筋，縱向撐筋前段頂牢錨墊板，后端與鋼筋骨架相連，錨墊板后布筋較密，砼振搗必須密實(shí)。張拉時(shí)，砼必須達(dá)到設(shè)計(jì)或規(guī)范規(guī)定的張拉強(qiáng)度，且砼試塊要做到同體養(yǎng)護(hù)。鋼筋砼現(xiàn)澆連續(xù)箱梁支架拆除時(shí)首先要弄清其設(shè)計(jì)受力體系，并從l開(kāi)始進(jìn)行詳細(xì)的落架程序設(shè)計(jì)。

2.2 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(chǔ)處理．支架搭設(shè)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)、嚴(yán)格施工，對(duì)支架進(jìn)行全面積預(yù)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(hù)層厚度、砼施工時(shí)進(jìn)行二次抹面。防止塑性收縮裂縫的措施有加強(qiáng)早期砼養(yǎng)護(hù)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、海綿等澆水濕養(yǎng)護(hù)。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(guò)程中消除部分溫差。夏季施工時(shí)骨料要灑水降溫，冬季施工時(shí)砼表面應(yīng)覆蓋保溫。防止干縮裂縫的措施有設(shè)計(jì)部門布設(shè)足夠的控制裂縫的分布筋，施工配合比設(shè)計(jì)時(shí)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(qiáng)砼的濕治養(yǎng)護(hù)。防止龜裂的措施有配合比設(shè)計(jì)時(shí)水泥用量不宜過(guò)多，振搗要密實(shí)而不過(guò)振，砼表面泌水及浮漿要及時(shí)清除并注意及時(shí)養(yǎng)護(hù)?？刂苹炷潦湛s裂縫的主要措施如下。

2.2.1 控制水泥品種、標(biāo)號(hào)及用量。礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥混凝土收縮性較高；普通水泥、火山灰水泥、礬土水泥混凝土收縮性較低。另外水泥標(biāo)號(hào)越低、單位體積用量越大、磨細(xì)度越大，則混凝土收縮越大，且發(fā)生收縮時(shí)間越長(zhǎng)。例如，為提高混凝土強(qiáng)度，施工時(shí)經(jīng)常采用強(qiáng)行增加水泥用量的做法，結(jié)果使收縮應(yīng)力明顯加大。

2.2.2 采用合適的骨料品種。骨料中石英、石灰?guī)r、自云巖、長(zhǎng)石等吸水率較小，收縮性較低；而砂巖、板巖、角閃巖等吸水率較大，收縮性較高。另外骨料粒徑大收縮小，含水量大收縮越大。

2.2.3 減小水灰比。用水量越大，水灰比越高，混凝土收縮越大。

2.2.4 摻外加劑，外摻劑保水性越好，混凝土收縮越小。

2.2.5 采用良好的養(yǎng)護(hù)方法。良好的養(yǎng)護(hù)(尤其是早期養(yǎng)護(hù))可加速混凝土的水化反應(yīng)，獲得較高的混凝土強(qiáng)度。養(yǎng)護(hù)時(shí)保持濕度越高、氣溫越低(但大干5℃)、養(yǎng)護(hù)時(shí)間長(zhǎng)，則混凝土收縮越小。蒸汽養(yǎng)護(hù)方式比自然養(yǎng)護(hù)方式混凝土收縮要小。養(yǎng)護(hù)時(shí)的濕度和溫度是最重要的影響因素。澆筑后立即覆蓋澆水保濕，同時(shí)保溫、防風(fēng)，一般可較好地控制混凝土收縮裂縫

2.2.6 大氣中濕度小、空氣干燥、溫度高、風(fēng)速大，則混凝土水分蒸發(fā)快，混凝土收縮越快。

2.2.7 采用機(jī)械振搗方式。機(jī)械振搗方式比人工搗固方式混凝土收縮性要小。振搗時(shí)間應(yīng)根據(jù)機(jī)械性能決定，一般以5～15s為宜。時(shí)間太短，振搗不密實(shí)，形成混凝土強(qiáng)度不足或不均勻；時(shí)間太長(zhǎng)，造成分層，粗骨料沉入底層，細(xì)骨料留在上層，強(qiáng)度不均勻，上層也易發(fā)生收縮裂縫。

3 結(jié)語(yǔ)

在橋梁施工過(guò)程中，只要嚴(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。