混凝土橋梁施工裂縫的成因及防治對策分析

陳玉浩

【摘要】文章結合工程實例，探討混凝土橋梁施工裂縫的成因，并分析了相關防治對策。

【關鍵詞】混凝土橋梁；施工裂縫；裂縫成因；防治對策

一、引言

混凝土橋梁作為公路橋梁的重要組成部分，其施工建設的規(guī)模也逐漸增加。在混凝土橋梁施工過程中，裂縫問題普遍存在，由于裂縫問題造成的安全隱患也受到廣泛關注。

二、工程概述

某大橋鉆孔樁46根，共計616.5m，其中C30水下混凝土484.2m3；承臺共計5個，其中C30混凝土598.3m3；墩身3個，共計C35混凝土329.4m3，其中墩身墊石C40有7.2m3；橋臺2個，C35混凝土651.6m3，橋臺墊石C50有2.2m3；32.6m簡支梁4跨，共計C50混凝土1242.4m3，沿線地形、地質條件復雜，巖性變化大，山高坡陡谷深，各級水文地質條件差異較大，雨量充沛。

三、混凝土橋梁施工裂縫的成因及防治對策

1.混凝土橋梁施工裂縫形成原因

（1）基礎變形引起的裂縫。在橋梁使用過程中，一般跨度大、寬度小的橋梁會出現(xiàn)豎向基礎不均勻沉降或水平方向位移，即便變化很小也會對結構產(chǎn)生較大的附加應力，一旦超出橋梁結構的承載能力，就會出現(xiàn)裂縫，甚至破壞。

（2）混凝土自身收縮引起的裂縫。由混凝土自身收縮形成的裂縫是比較常見的一種裂縫，一般包括：塑性收縮；縮水收縮；自生收縮；碳化收縮。前兩種發(fā)生更為普遍。裂縫產(chǎn)生的原因是混凝土通常在澆筑5h左右后，水泥水化反應激烈，逐漸形成分水鏈，水分急劇蒸發(fā)導致骨料下沉，混凝土硬化尚未完成，此時發(fā)生塑性收縮；骨料在下沉過程中由于受到鋼筋的阻擋，會形成沿著鋼筋布置方向的收縮裂縫；在混凝土初步硬化完成后，表層的水分會逐漸蒸發(fā)，溫度逐漸降低，混凝土體積逐漸減小，形成縮水收縮；混凝土內外收縮不均勻，表面收縮過大，會受到內部混凝土的約束，表面混凝土承受拉力，當超過抗拉強度值后，會產(chǎn)生收縮裂縫。

（3）溫度變化引起的裂縫

當混凝土結構外部環(huán)境和內部溫度發(fā)生變化時，將發(fā)生變形，由于其約束，結構內部將產(chǎn)生應力，當應力超過其抗壓強度時將產(chǎn)生裂縫。

（4）施工工藝質量引起的裂縫

在對道路橋梁進行施工時，施工工藝質量也是產(chǎn)生混凝土裂縫的一個非常主要的原因。在道路橋梁施工的混凝土結構中，施工方法不正確，會使鋼筋混凝土在各個方向上都出現(xiàn)裂縫，且其裂縫的寬度還會受到鋼筋的不同走向以及不同因素的影響。例如道路橋梁混凝土的保護層超過了一定的厚度時，在該種情況下就會導致橋梁各個方向的鋼筋保護層厚度不均，因此就會促使整個橋梁的構件混凝土構造不均勻， 那么就會導致構件表面出現(xiàn)裂縫。 如果在對混凝土進行振搗時， 振搗的工藝操作不合格， 那么就會出現(xiàn)荷載裂縫。 再加上混凝土本身流動性比較差，在硬化前如果不對其進行充足的攪拌和沉實， 那么在混凝土硬化之后就會因為沉實得不夠均勻， 從而引起裂縫。

2.混凝土橋梁施工裂縫防治對策

（1）優(yōu)化配合比

無論是泵送混凝土還是小落度混凝土都應當在傳統(tǒng)澆注配合比的基礎上，對混凝土的配合比進行優(yōu)化，提高混凝土的性能。在澆注過程中應當選擇抗裂性更高的配合比進行澆注，盡量減低坍落度，減少混凝土中的泥沙含量，減低水灰比，增加骨料粒徑的含量。選擇摻合料和外加劑上應當盡量選用對水化熱較小的品種，例如：復合礦渣磨細粉，提高混凝土的抗裂性，在設計過程中還應當加入適當?shù)呐蛎泟?/p>

（2）提高養(yǎng)護工藝

實際操作經(jīng)驗證明，養(yǎng)護對混凝土的收縮會產(chǎn)生較大的影響，對澆注完成的混凝土進行14天養(yǎng)護要養(yǎng)護3日天的混凝土的收縮下降大約18%左右。依據(jù)施工規(guī)范對混凝土進行養(yǎng)護，能夠使混凝土表面的濕度和溫度都處于一個相對合適的狀態(tài)，澆注完成不久的混凝土依然處于硬化、凝結過程，養(yǎng)護可以有效的避免混凝土表面因失水過多而形成裂縫。同時因為混凝土整個散熱過程需要較長時間，這樣就會使混凝土的松弛特性得到合理的發(fā)揮，混凝土因為溫差而產(chǎn)生的拉力將會小于混凝土所能承受的拉力，從而有效的避免了貫穿裂縫的形成。除此之外，在潮濕的環(huán)境下可以使水泥水化更加完全和充分，從而使混凝土的抗拉強度能夠得到進一步的提高，提高混凝土在使用中的抗裂縫能力。由此可見，在澆注混凝土的過程中利用合理的養(yǎng)護工藝對混凝土裂縫的控制意義重大。很多混凝土橋梁在建設過程中都依照相關規(guī)范對混凝土進行養(yǎng)護，并且委派專人對養(yǎng)護方法進行合理的改善，利用噴霧器在混凝土表面進行不間斷的噴灑，這樣既不會影響施工，又起到了養(yǎng)護的效果，通過實際使用可以發(fā)現(xiàn)采用該施工方法的混凝土很少出現(xiàn)裂縫，因此是一種值得推廣的養(yǎng)護方法。

（3）在構造設計上對橋梁裂縫采取防裂措施

1）設計合理的結構形式，可以減少工程數(shù)量，減低水化熱。如可根據(jù)懸索橋錨碇受力特點，設計挖空非關鍵受力部分混凝土體積，利用土方壓重方案，來減少混凝土結構體積。

2）充分利用混凝土在基坑有側限條件，在混凝土中摻加微膨脹劑，使其在基坑約束下形成一定的預壓力，補償混凝土內部溫度，收縮產(chǎn)生的拉應力，從而有效的避免混凝土裂縫的產(chǎn)生。

3）大體積混凝土體積龐大，施工周期一般較長，依據(jù)結構受力情況可合理地確定混凝土評定驗收齡期，打破正常標準28d的評定驗收齡期，改為60d或更多天，評定驗收齡期充分考慮混凝土的后期強度，從而減低設計標號，達到減少混凝土水泥用量減低水化熱的目的。

4）由于邊界存在約束才會產(chǎn)生溫度應力，采用改善邊界約束的構造設計，如遇有約束強的巖石類地基、較厚的混凝土墊層等時，可在接觸面上設滑動層來減少溫度應力，在外約束的接觸面上全部設滑動層，則可大大減弱外約束。

5）還應重視合理有益作用，可采取增配構造鋼筋，配筋應盡可能采用小直徑、小間距，全截面含筋率控制在0.3%～0.5%之間，在混凝土表面增設金屬擴張網(wǎng)等有效措施，有效地提高混凝土抗裂性能。

（4）由于荷載導致道路橋梁出現(xiàn)裂縫時，如果不對其進行處理將會降低道路橋梁的耐久性，并且在外界因素的影響下，還會影響道路橋梁的整體強度。針對該種情況，首先需要對其結構進行加固，加固的方法有錨固補充法、預應力法， 可以采用壓水或是壓氣的方式測試處理效果，從而保證道路橋梁修補后的效果。

四、結束語

混凝土橋梁容易由溫度應力、自身收縮、基礎變形、外部荷載等問題發(fā)生裂縫。結合裂縫形成的具體原因，采用合理的防治對策，做好裂縫修復工作，確?；炷翗蛄航Y構安全，保障行車安全。

參考文獻：

[1]馬春江.橋梁工程施工裂縫的成因及防治對策分析[J].黑龍江交通科技，2014，（4）：125-125，127.