橋梁混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因分析

康建仁 駱宏兵

（江蘇省交通科學(xué)研究院股份有限公司）

橋梁混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因分析

康建仁 駱宏兵

（江蘇省交通科學(xué)研究院股份有限公司）

橋梁在施工過(guò)程、使用過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生各種原因出現(xiàn)的裂縫，會(huì)嚴(yán)重影響橋梁的安全使用，以及橋梁的壽命。本文通過(guò)分析橋梁產(chǎn)生裂縫的原因，并力圖提出相應(yīng)的解決方案。

橋梁 裂縫 原因 處理

引言

隨著我國(guó)交通建設(shè)的大發(fā)展，各地都有大量的橋梁在建。在橋梁的建設(shè)及使用過(guò)程中因各種問(wèn)題導(dǎo)致的混凝土開(kāi)裂問(wèn)題一直是影響工程質(zhì)量的難題，而通過(guò)分析產(chǎn)生裂縫的原因，其中有一部分裂縫問(wèn)題是可以通過(guò)一定的技術(shù)措施予以解決的。

1 混凝土橋梁裂縫種類及成因

混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生原因多種多樣，有的并非單一原因，而是多種因素的復(fù)合影響。就其產(chǎn)生的主要原因，各種裂縫大致可劃分如下幾種：

1.1 施工引起的裂縫

在橋梁的混凝土結(jié)構(gòu)施工中，澆筑過(guò)程，拆模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過(guò)程中，若其施工工藝不合理、施工質(zhì)量不合格，則可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)部件出現(xiàn)各種裂縫。比較典型常見(jiàn)的有：

（1）鋼筋綁扎不合格或者鋼筋變形導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)有效截面積變小，二相對(duì)的保護(hù)層厚度變厚，從而形成受力鋼筋垂直方向的裂縫。

（2）混凝土在振搗過(guò)程中出現(xiàn)的裂縫。主要由于振搗不密實(shí)、不均勻，蜂窩麻面和空洞較多，導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)銹蝕從而產(chǎn)生膨脹裂縫。

（3）混凝土在攪拌運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，由于攪拌運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng) ，使混凝土較干硬，混凝土坍落度過(guò)低，導(dǎo)致澆筑和振搗難度加大，使得在混凝土體上出現(xiàn)小規(guī)則的收縮裂縫。

（4）混凝土澆筑好后在養(yǎng)護(hù)時(shí)未能保證適合的溫濕度，在混凝土與空氣接觸過(guò)程中，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)許多細(xì)小的收縮裂縫。

（5）在養(yǎng)護(hù)后后期，由于混凝土強(qiáng)度尚未達(dá)到拆模標(biāo)準(zhǔn)時(shí)就提前拆掉模板，導(dǎo)致混凝土因自身自重而出現(xiàn)裂縫。

（6）在澆筑混凝土之前未對(duì)支架進(jìn)行充分預(yù)壓或壓實(shí)不足，導(dǎo)致澆筑后出現(xiàn)不均勻沉降，又或支架剛度不足，導(dǎo)致的混凝土出現(xiàn)裂縫。

1.2 溫度變化導(dǎo)致的裂縫

混凝土在施工過(guò)程和使用過(guò)程中，內(nèi)部或外部的溫度產(chǎn)生較大變化，使得混凝土自身出現(xiàn)熱脹冷縮導(dǎo)致的發(fā)生變形，若變形較大，其產(chǎn)生的應(yīng)力超過(guò)混凝土自身抗拉強(qiáng)度時(shí)則產(chǎn)生溫度裂縫。其主要產(chǎn)生的溫變?cè)蛴校?/p>

（1）年溫差。（2）日照。（3）驟然降溫。（4）水化熱。

1.3 收縮導(dǎo)致的裂縫

在工程施工中，混凝土自身的收縮也會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫，如混凝土干縮導(dǎo)致的體積變化而出現(xiàn)的裂縫。

1.4 基礎(chǔ)變形導(dǎo)致的裂縫

在橋梁施工過(guò)程和后續(xù)的使用過(guò)程中，有時(shí)不可避免的會(huì)出現(xiàn)橋梁基礎(chǔ)的變形，如地基沉降或水平方向的側(cè)向土應(yīng)力等導(dǎo)致的混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。主要產(chǎn)生基礎(chǔ)不均勻沉降的幾種原因有：

（1）地質(zhì)勘察資料出現(xiàn)的誤差，橋梁基礎(chǔ)置于滑坡體或溶洞等不良地質(zhì)時(shí)造成的不均勻沉降。

（2）地基地質(zhì)問(wèn)題。（3）基礎(chǔ)是由分期建造的。（4）地基出現(xiàn)較嚴(yán)重的凍脹。

1.5 荷載導(dǎo)致的裂縫

混凝土橋梁在日常使用中因靜載和動(dòng)載產(chǎn)成的各種裂縫統(tǒng)稱為荷載裂縫，主要分為直接應(yīng)力裂縫和次應(yīng)力裂縫兩種。

1.6 鋼筋銹蝕導(dǎo)致的裂縫

該項(xiàng)是由于混凝土自身品質(zhì)較差或者鋼筋保護(hù)層厚度不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致鋼筋產(chǎn)生銹蝕，鋼筋出現(xiàn)銹蝕后體積產(chǎn)生膨脹，從而對(duì)周?chē)幕炷廉a(chǎn)生一點(diǎn)的應(yīng)力，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫，嚴(yán)重的更會(huì)使得混凝土剝落，從而使得整體混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度減低，極大的影響了橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和使用壽命。

要防止鋼筋銹蝕在結(jié)構(gòu)施工時(shí)應(yīng)控制混凝土的水灰比并保證混凝土的振搗效果和密實(shí)性，嚴(yán)防 腐蝕性介質(zhì)侵入，同時(shí)嚴(yán)格控制含氯鹽的外加劑用量。

2 控制橋梁裂縫的幾種措施

2.1 施工材料的控制

對(duì)于橋梁施工質(zhì)量的控制措施，一是要保證對(duì)施工工藝的控制，這也是控制質(zhì)量的關(guān)鍵，相關(guān)方案都要嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行；同時(shí)對(duì)工程原材料的質(zhì)量把控也相當(dāng)重要。鋼筋、水泥、砂石和水等都應(yīng)進(jìn)行必要的抽樣檢驗(yàn)。如混凝土的配合比應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)砂、石應(yīng)進(jìn)行含水量試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)原材料質(zhì)量的嚴(yán)格把控來(lái)確?；炷恋氖┕べ|(zhì)量。

2.1.1 水泥

橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的施工屬于大體積混凝土施工，大體積混凝土施工中水泥水化熱產(chǎn)生的內(nèi)外溫差是導(dǎo)致出現(xiàn)溫度應(yīng)力裂縫的主要原因。因此水泥的質(zhì)量控制是控制是大體積混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。大體積混凝土所用水泥應(yīng)采用低水化熱、后期強(qiáng)度高的水泥，同時(shí)在施工過(guò)程中有必要采用相應(yīng)的外加劑輔助施工。另外，大體積混凝土施工中嚴(yán)禁使用安定性不良的水泥，防止養(yǎng)護(hù)和使用中產(chǎn)生膨脹性裂縫，影響工程質(zhì)量。

2.1.2 粗細(xì)骨料

對(duì)于橋梁混凝土施工工程，砂石骨料的選擇一般應(yīng)根據(jù)施工條件，在保證質(zhì)量的前提下，盡量減少水泥用量，一方面節(jié)省成本，同時(shí)也盡量減少混凝土的收縮。在相同的配合比條件下，使用碎石的混疑土強(qiáng)度高，抗裂性能也較卵石的高，所以對(duì)于大體積混凝土工程，由于抗裂度要求高，施工時(shí)宜采用碎石作為粗骨料。

2.1.3外加劑

混凝土外加劑是指在混凝土拌和和施工過(guò)程中摻入用以改善和提升混凝土性能的物質(zhì)。加入一種或多種外加劑復(fù)合使用，能有效提升混凝土性能的同時(shí)盡可能減低不利因素的作用。如減水劑可在保證混凝土滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的同時(shí)減少水泥用量等，通過(guò)多種方法防止混凝土產(chǎn)生開(kāi)裂。

2.1.4 摻和料

在拌制混凝土?xí)r加入摻合料，主要是為了節(jié)約水泥，從而達(dá)到降低成本，并改善混凝土部分性能。常用的有粉煤灰、硅灰、磨細(xì)礦渣、燒粘土等，其中粉煤灰的應(yīng)用最為普遍。粉煤灰的添加對(duì)于大體積混凝土施工有著重要意義，特別是可以有效減少混凝土中水泥水化熱的產(chǎn)生中，從而減少裂縫出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 施工工藝的控制

2.2.1 拌和與振搗過(guò)程

在混凝土攪拌過(guò)程中，投料可采用二次投料工藝，可有效提升拌合效果，增加混凝土的均勻性和粘結(jié)性，從而強(qiáng)度可得到一定程度的提高。在大體積混凝土基礎(chǔ)的垂直施工縫施工時(shí)，應(yīng)盡可能采用二次振搗，一般宜在混凝土澆注后1小時(shí)左右進(jìn)行。

2.2.2 澆注過(guò)程

大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工應(yīng)在施工條件允許的情況下，盡可能采取分層多次澆注，施工層的結(jié)合部應(yīng)按施工縫進(jìn)行處理以減少水化熱的產(chǎn)生和不利影響。每層澆筑的厚度可視具體情況而定，一般可在0.5-2.0 m范圍內(nèi)，兩層澆筑時(shí)間的選擇宜在下層溫度有明顯下降，上層混凝土的熱量不會(huì)明顯影響到下層為準(zhǔn)。

2.2.3 溫度的控制

對(duì)于橋梁施工這樣的大體積混凝土施工，溫度的控制是保證質(zhì)量的中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，同時(shí)控制好溫度也是防止溫度裂縫的關(guān)鍵，在整個(gè)施工過(guò)程中應(yīng)采取相應(yīng)措施，如對(duì)所用集料進(jìn)行降溫，施工中采用冰水拌合，注意防止烈日暴曬等，同時(shí)需十分注重對(duì)所澆筑混凝土溫度的監(jiān)測(cè)。施工中應(yīng)隨時(shí)測(cè)溫，即配備建議測(cè)溫裝置，如便攜式電子溫度計(jì)等。在澆筑結(jié)束后期養(yǎng)護(hù)過(guò)程中應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差及周邊環(huán)境溫度等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2.2 3 特殊部位的施工

橋梁施工中應(yīng)十分注意審查工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙，復(fù)核板厚、鋼筋等參數(shù)。

施工中注意檢查鋼筋的直徑和間距、上下層鋼筋之間的有效高度、鋼筋的錨固長(zhǎng)度、下層鋼筋的保護(hù)層墊板厚度及分布等是否符合設(shè)計(jì)、施工規(guī)范要求。

混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)有專任施工技術(shù)人員進(jìn)行過(guò)程控制，專人負(fù)責(zé)呵呵管理，嚴(yán)格按照施工規(guī)范規(guī)定，嚴(yán)禁在現(xiàn)澆混凝土未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度之前拆模，重視事前控制，加強(qiáng)鋼筋工程的隱蔽驗(yàn)收。

結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)對(duì)橋梁混凝土工程常見(jiàn)裂縫的原因分析，我們應(yīng)在施工過(guò)程以及養(yǎng)護(hù)過(guò)程中多方控制，預(yù)防各類裂縫的出現(xiàn)，保證橋梁質(zhì)量和安全使用。如果裂縫已經(jīng)產(chǎn)生，則要通過(guò)對(duì)裂縫的產(chǎn)生原因深入分析并采取對(duì)應(yīng)的措施。

[1] 孫錦標(biāo)，混凝土橋梁裂縫成因綜述[J]，林業(yè)建設(shè)，2007

[2] 路明，混凝土橋粱裂縫產(chǎn)牛的原因及預(yù)防把持措施，2007

[3] 胡存國(guó)，橋梁荷載、溫度變化裂縫產(chǎn)生原因淺析，2009

U445

B

1007-6344（2015）04-0194-01