橋梁連續(xù)梁混凝土施工裂縫控制技術(shù)

李必強(qiáng)

摘 要：結(jié)合某特大橋連續(xù)梁混凝土施工的成功實(shí)踐，從連續(xù)梁混凝土施工裂縫的成因入手，詳細(xì)闡述了連續(xù)梁混凝土施工裂縫防治措施，為連續(xù)梁混凝土施工裂縫控制提供了新的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：橋梁 連續(xù)梁混凝土 施工 裂縫

中圖分類(lèi)號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（a）-0040-01

1 工程概況

某特大橋主橋上部箱梁平面位于直線段上，線間距4.4 m，主梁采用單箱雙室變高度箱形截面，中跨跨中及邊支點(diǎn)處梁高5 m，中支點(diǎn)處梁高10.5 m，梁底按圓曲線變化，圓曲線半徑R=675.114 m。箱梁頂寬12.6 m，中支點(diǎn)處局部頂寬15.6 m；箱梁頂板厚0.4 m，中支點(diǎn)處局部頂板厚1.0 m，邊支點(diǎn)處局部頂板厚0.7 m；箱梁底寬10.2 m，中支點(diǎn)處局部底寬13 m；底板厚度0.4～0.979 m，中支點(diǎn)處局部底板厚1.50 m，邊支點(diǎn)處局部底板厚0.80 m，邊支點(diǎn)及中支點(diǎn)附近底板設(shè)0.80×0.8 m檢查孔。主梁共分91個(gè)梁段，邊孔梁段編號(hào)為1～23，中孔梁段編號(hào)為1'～22'，梁拱結(jié)合部0號(hào)梁段長(zhǎng)16 m，中孔22'號(hào)和邊孔22號(hào)合龍段長(zhǎng)均為3 m，邊孔23直線段梁長(zhǎng)11.35 m，其余梁段長(zhǎng)分3 m、4 m、4.5 m三種。主梁除0號(hào)梁段、23號(hào)梁段在支架上施工外，其余梁段均采用掛藍(lán)懸臂澆筑，懸臂梁段最重3000.1 kN。

2 連續(xù)梁混凝土施工裂縫成因

（1）溫度變化引起的裂縫?；炷辆哂袩崦浝淇s性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超出活載力。溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。引起溫度變化的主要因素有：日照：橋面板、主梁或橋墩側(cè)面受太陽(yáng)曝曬后，溫度明顯高于其它部位，溫度梯度呈非線形分布，由于受到自身約束作用，導(dǎo)致局部拉應(yīng)力較大，出現(xiàn)裂縫。驟然降溫：突然大雨、冷空氣侵襲、日落等可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)外表面溫度突然下降，但因內(nèi)部溫度變化相對(duì)較慢而產(chǎn)生溫度梯度。日照和驟然降溫內(nèi)力計(jì)算時(shí)可采用設(shè)計(jì)規(guī)范或參考實(shí)橋資料進(jìn)行，混凝土彈性模量不考慮折減。水化熱：出現(xiàn)在施工過(guò)程中，大體積混凝土澆筑之后由于水泥水化放熱，致使內(nèi)部溫度很高，內(nèi)外溫差太大，致使表面出現(xiàn)裂紋。（2）收縮引起的裂縫。在實(shí)際過(guò)程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見(jiàn)的。在混凝土收縮種類(lèi)中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因。塑性收縮發(fā)生在施工過(guò)程中、混凝土澆筑后4～5 h左右，此時(shí)水泥水化反應(yīng)激烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮，同時(shí)骨料因自重下沉，因此時(shí)混凝土尚未硬化，稱為塑性收縮。塑性收縮所產(chǎn)生量級(jí)很大，可達(dá)1%左右?；炷两Y(jié)硬以后，隨著表層水分逐步蒸發(fā)，溫度逐步降低，混凝土體積減小，稱為縮水收縮（干縮）。因混凝土表層水分損失快，內(nèi)部損失慢，因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當(dāng)表面混凝土承受拉力超過(guò)其抗壓強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生收縮裂縫。混凝土硬化后收縮主要就是縮水收縮。（3）施工工藝引起的裂縫。在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過(guò)程中，若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣，容易產(chǎn)生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進(jìn)的和貫穿的各種裂縫，特別是細(xì)長(zhǎng)薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)。裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生的原因而異，比較典型常見(jiàn)的有：混凝土振搗不密實(shí)、不均勻、出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點(diǎn)；混凝土澆筑過(guò)快，混凝土流動(dòng)性較低，在硬化前因混凝土沉實(shí)不足，硬化后沉實(shí)過(guò)大，容易在澆筑數(shù)小時(shí)后發(fā)生裂縫，即塑性收縮；混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，使水分蒸發(fā)過(guò)多，引起混凝土坍落度過(guò)低，使得在混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫；混凝土初期養(yǎng)護(hù)時(shí)急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。；用泵送混凝土施工時(shí)，為保證混凝土的流動(dòng)性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化時(shí)收縮量增加，使得混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則裂縫；混凝土分層或分段澆筑時(shí)，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土和施工縫之間出現(xiàn)裂縫。如混凝土分層澆筑時(shí)，后澆混凝土因停電、下雨等原因未能在前澆筑混凝土初凝前澆筑，引起層面之間的水平裂縫；采用分段現(xiàn)澆時(shí)，先澆混凝土接觸面鑿毛、清洗不好，新舊混凝土之間粘結(jié)力小，或后澆混凝土養(yǎng)護(hù)不到位，導(dǎo)致混凝土收縮而引起裂縫；施工時(shí)模板剛度不足，在澆筑混凝土?xí)r，由于側(cè)向壓力的作用使得模板變形，產(chǎn)生與模板變形一致的裂縫；施工時(shí)拆模過(guò)早，混凝土強(qiáng)度不足，使得構(gòu)件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫；施工質(zhì)量控制差。任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料計(jì)量不準(zhǔn)，結(jié)果造成混凝土強(qiáng)度不足和其他性能（和易性、密實(shí)性）下降，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。

3 連續(xù)梁混凝土施工裂縫防治措施

（1）為減少溫縮裂縫，施工中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，盡量選擇水化熱低的水泥品種，限制水泥單位用量，減少骨料入模溫度，降低內(nèi)外溫差，并減緩降溫，必要時(shí)可采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)部散熱，或采用薄層連續(xù)澆筑以加快散熱。（2）為減小混凝土塑性收縮，施工時(shí)應(yīng)控制水灰比，避免過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的攪拌，下料不宜太快，振搗要密實(shí)，豎向變截處宜分層澆筑。（3）混凝土配合比選定。在滿足設(shè)計(jì)要求下，充分考慮保1證強(qiáng)度、彈性模量、混凝土運(yùn)輸、泵送時(shí)坍落度損失等影響因素。摻用外加劑、粉煤灰、減少水泥用量，以減少混凝土收縮徐變、防止梁體裂紋，并做相應(yīng)的匹配試驗(yàn)。采用無(wú)堿活性反應(yīng)的骨料和低堿水泥，防止堿骨料反應(yīng)。配制的混凝土拌合物應(yīng)滿足施工要求，配制成的混凝土應(yīng)滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度、耐久性等質(zhì)量要求。水泥選用低水化熱和堿含量小于0.06%的低堿含量普通硅酸鹽水泥（摻合料為粉煤灰或礦粉）。粗骨料：優(yōu)先選用當(dāng)?shù)夭痪哂袎A-骨料反應(yīng)活性的堅(jiān)硬耐久石子，壓碎指標(biāo)不大于8%，針片狀含量不大于10%，含泥量低于0.5%，泥塊含量低于0.25%，堅(jiān)固性硫酸鈉溶液法5次循環(huán)后的質(zhì)量損失小于8%。細(xì)骨料：優(yōu)先選用不具有堿-骨料反應(yīng)活性的河砂，含泥量低于1.5%，堅(jiān)固性硫酸鈉溶液法5次循環(huán)后的質(zhì)量損失小于8%，2.36 mm篩孔的累計(jì)篩余量宜大于15%，0.3 mm篩孔的累計(jì)篩余量宜在85%～92%范圍內(nèi)。（4）混凝土澆注。在澆筑混凝土前，需檢查和控制模板、鋼筋、保護(hù)層和預(yù)埋件、預(yù)埋管等尺寸、規(guī)格、數(shù)量和位置，其偏差值應(yīng)符合施工及驗(yàn)收規(guī)范的規(guī)定，還應(yīng)檢查模板的支立情況。對(duì)于預(yù)埋件和預(yù)埋管，在澆筑混凝土?xí)r有專(zhuān)人負(fù)責(zé)復(fù)查并給予必要的保護(hù)，及時(shí)提醒現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)其他人員注意，如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，立即設(shè)法糾正。澆筑前應(yīng)進(jìn)行含氣量測(cè)試，并控制在2%～4%?；炷恋臐仓皽囟葹?0～30 ℃，當(dāng)氣溫較高時(shí)采用冷卻水或冰水拌和混凝土，使其澆筑溫度符合要求?；炷翝仓r(shí)應(yīng)該連續(xù)澆筑?；炷劣苫炷涟韬险炯泄?yīng)，由輸送泵泵送入模。梁體混凝土澆注采用斜向分段、水平分層法從中間向兩端澆注，并在距梁端1/3的梁長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行交叉搭接；斜向分段長(zhǎng)度為4 m、斜向角度最好30～45°為好，水平分層厚度不大于30 cm。（3）混凝土振搗。采用插入式振動(dòng)棒振搗，箱梁頂板混凝土標(biāo)高采用專(zhuān)用模具進(jìn)行控制，趕壓成型，二次收漿抹面。底板混凝土的振搗過(guò)程中，由于底板是傾斜的，澆注時(shí)應(yīng)避免重復(fù)振搗或是過(guò)振，防止混凝土從高處往低處滑動(dòng)，使得墩頂0號(hào)塊底板厚度超出設(shè)計(jì)要求。底板鋸齒塊體積較小且鋼筋密集，用型號(hào)較小的振動(dòng)棒插入充分振搗。腹板混凝土澆注，由于腹板較高，澆筑時(shí)應(yīng)分層、分段澆注。頂板混凝土振搗時(shí)，鋼筋、波紋管較密集，施工時(shí)應(yīng)格外小心，避免漏振或是過(guò)振。砼振搗時(shí)，振動(dòng)棒要塊插慢拔，每次振動(dòng)至混凝土不再下沉、無(wú)氣泡上升、表面平坦并有薄層水泥漿出現(xiàn)為止，振搗時(shí)間約為20～30 S，防止過(guò)振和漏振。在搗固時(shí)注意不要觸到預(yù)留孔道及底模表面；在振搗上層混凝土?xí)r，振搗棒插入下層混凝土的深度宜為5～10 cm。在箱梁腹板與底板及頂板連接處的承托、預(yù)應(yīng)力筋錨固區(qū)以及施工縫處等其他鋼筋密集部位，在施工時(shí)應(yīng)特別注意混凝土的振搗。尤其是在預(yù)應(yīng)力筋錨固區(qū)?；炷琳駬v完成后，應(yīng)及時(shí)修整、找平混凝土面，待定漿后再抹第二遍并拉毛。（5）混凝土養(yǎng)護(hù)。梁體混凝土澆注完畢后及時(shí)養(yǎng)生，混凝土的養(yǎng)護(hù)直接影響了梁體混凝土強(qiáng)度，以及由于內(nèi)外溫差而引起的裂縫。人工養(yǎng)護(hù)，根據(jù)季節(jié)采取必要的保溫措施。為保證養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，采取如下措施：在灌注混凝土后，待梁體混凝土初凝后在箱梁頂板覆蓋養(yǎng)生布并灑水養(yǎng)護(hù)，梁體灑水次數(shù)應(yīng)能夠保持混凝土表面充分潮濕為度。若淋注于混凝土表面的養(yǎng)護(hù)水溫度低于混凝土表面溫度，二者溫差不大于15 ℃；加強(qiáng)混凝土溫度的檢測(cè)，用以調(diào)整養(yǎng)護(hù)方法，嚴(yán)格控制混凝土的內(nèi)外溫差。養(yǎng)護(hù)期間混凝土的芯部與表層、表層與環(huán)境之間的溫差不宜超過(guò)15 ℃；混凝土養(yǎng)護(hù)期間，混凝土內(nèi)部最高溫度不宜高于65 ℃；在炎熱季節(jié)拆模后，混凝土內(nèi)外溫差較大時(shí)，采取蓄熱法養(yǎng)護(hù)，減少內(nèi)外溫差，防止混凝土產(chǎn)生過(guò)大的溫差應(yīng)力。養(yǎng)護(hù)時(shí)間按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行，不隨意縮短。加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)及通風(fēng)散熱工作，在養(yǎng)護(hù)早期應(yīng)24 h進(jìn)行不間斷灑水，降低內(nèi)外模板及混凝土溫度，有必要時(shí)在箱室里安裝工業(yè)電風(fēng)扇，盡量降低箱梁內(nèi)外溫差。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)上述橋梁混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，在某實(shí)體工程橋梁連續(xù)梁施工中采用了有針對(duì)性的措施，確保了該連續(xù)梁的施工質(zhì)量，混凝土內(nèi)實(shí)外美，未出現(xiàn)裂縫，表明該文提出的方法是成功的，可供同類(lèi)工程施工參考。

參考文獻(xiàn)

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