淺談橋梁混凝土裂縫的成因及防護措施

摘要：路橋施工是一項非常復(fù)雜而細致的綜合性工程。在橋梁施工中，混凝土裂縫是比較常見的問題之一。如果對裂縫問題不能及時有效的處理，裂縫的產(chǎn)生不僅會嚴重影響橋梁的使用壽命，也會給廣大出行者帶來很大的危險。本文分析了混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，并提出了相關(guān)的防護措施。

關(guān)鍵詞：混凝土；裂縫；防護措施

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?xí)?dǎo)致橋梁垮塌。在橋梁建造和使用過程中，有關(guān)因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量甚至造成橋梁垮塌的報道屢見不鮮。混凝土橋梁開裂可以說是“常發(fā)病”，經(jīng)常困擾著橋梁工程技術(shù)人員。所以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)生裂縫的原因防護措施進行分析，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。

一、混凝土橋梁裂縫種類及成因

1.直接應(yīng)力裂縫

直接應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的原因有以下兩方面：

（1）混凝土橋梁承載能力偏小，結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠。主要是結(jié)構(gòu)計算時有載荷漏項.或計算模型不合理，或結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實際受力不符，或內(nèi)力與配筋計算錯誤，或鋼筋位置設(shè)置不當(dāng)，或斷面尺寸不足等等。另結(jié)構(gòu)設(shè)計時未考慮施工可能性。或設(shè)計圖紙交代不清等，導(dǎo)致施工后結(jié)構(gòu)剛度達不到設(shè)計要求。

在設(shè)計圖紙標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計文件的審查、管理和審批制度規(guī)范的今天，該類問題實際上已較少見了。

（2）施工工藝或施工組織問題，引起直接應(yīng)力增加。如：不加限制地堆放施工機具、材料；不了解預(yù)-制結(jié)構(gòu)受力特點，隨意翻身、起吊、運輸、安裝；不按設(shè)計圖紙要求。擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序，改變結(jié)構(gòu)受力模式等等。如某高速公路的橋涵施工中，由于承包人的施工組織設(shè)計過于簡單，預(yù)制場管理比較混亂，預(yù)制場工人將預(yù)制好的梁板放置方位顛倒，梁板的受拉區(qū)和受壓區(qū)的實際受力與設(shè)計相反，導(dǎo)致大量預(yù)制梁出現(xiàn)裂縫而報廢。

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24小時內(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?xí)a(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(dāng)砼冬季施工時，由于砼散熱快，其內(nèi)部溫度較高，而表面溫度受環(huán)境影響變得較低，表面砼的收縮率大于砼內(nèi)部的收縮率，從而使表面砼產(chǎn)生裂縫。

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(xué)的失水使砼體積縮小，當(dāng)縮小受到約束時產(chǎn)生的裂縫。通常來講，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、濕度等都會導(dǎo)致干縮裂縫。

4.鋼筋銹蝕引起的裂縫

因混凝土質(zhì)量較差，或保護層厚度不足，或保護層被碳化使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或有氯化物浸入，等等，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞而發(fā)生銹蝕反應(yīng)；銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2～4倍，從而對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫并有銹跡滲到混凝土表面。鋼盤銹蝕使得鋼筋有效斷面減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結(jié)構(gòu)承載力下降。繼而將誘發(fā)其它形式的裂縫；而其它裂縫的產(chǎn)生又會加劇鋼筋銹蝕，最后可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。要防止鋼筋銹蝕。主要應(yīng)確保鋼筋有足夠的保護層厚度（保護層亦不能太厚，否則構(gòu)件有效高度減小，受力時將加大裂縫寬度）；施工時應(yīng)控制混凝土的水灰比，并應(yīng)加強振搗，保證混凝土的密實性：還要嚴格控制含氯鹽的外加劑用量，對沿海地區(qū)或其它存在腐蝕性強的空氣、地下水地區(qū)尤其應(yīng)慎用含氯鹽的外加劑。

5.施工工藝質(zhì)量引起的裂縫

與施工有關(guān)的原因，混凝土在澆筑、制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，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、深進的和貫穿的各種裂縫，特別是細長薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)。裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度產(chǎn)生原因有拌和不均勻，攪拌時間過長，澆灌速度過快，振搗不充分，接縫處理不當(dāng)，保護層厚度不夠或鋼筋被擾動，模板漏漿，支撐下沉，拆模過早，初期受凍，初期養(yǎng)護不夠，硬化前受振動或加荷，預(yù)應(yīng)力混凝土過早張拉或超張拉，養(yǎng)護混凝土?xí)r內(nèi)外溫差過大。

二、混凝土橋梁裂縫的防護措施

1.混凝土的養(yǎng)護

混凝土中水泥的水化作用，就是混凝土的凝固，硬化和強度發(fā)育的過程；它與周轉(zhuǎn)的環(huán)境，有密切的關(guān)系。當(dāng)溫度低與5度時，混凝土的硬化速度減慢，而當(dāng)溫度下降至---20度一下時，混凝土硬化基本停止。在干燥的天氣中混凝土中水分迅速蒸發(fā)，一方面使混凝土表面劇類收縮而導(dǎo)致裂縫，另一方面當(dāng)游離水分完全蒸發(fā)后，水泥水化作用也就停止，混凝土的硬化即停止。因此，混凝土澆筑后即進行適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護，以保持混凝土硬化發(fā)育所需要溫度和濕度。一般混凝土在澆筑后12h內(nèi)進行覆蓋，待具有一定強度時應(yīng)注意澆水養(yǎng)護。對于用硅酸鹽水泥、普通水泥和礦渣水泥拌制的混凝土，澆水養(yǎng)護日期不得少于7晝夜；用火山灰水泥、粉煤灰水泥或摻用緩凝劑及有抗?jié)B要求的混凝土，澆水養(yǎng)護日期不得少于14晝夜；在澆水養(yǎng)護期應(yīng)確?；炷帘砻嬗幸欢ǖ某睗穸龋詈靡w好草包，澆水濕透草包；當(dāng)平均氣溫低于5℃時，不得澆水；混凝土表面不便澆水時，應(yīng)涂刷保護層（如刷薄膜養(yǎng)生液等）以防止混凝土內(nèi)的水分蒸發(fā)?；炷裂趸椒ㄓ凶匀火B(yǎng)護法和加熱養(yǎng)護法。

2.自然養(yǎng)護方法

此法是特混凝土終凝后，在構(gòu)件上覆蓋草袋，麻袋，稻草或砂子等，經(jīng)灑水，以保持構(gòu)件經(jīng)常處于濕潤狀態(tài)。自然養(yǎng)護方法的養(yǎng)護時間與水泥品種和否摻用塑化劑有關(guān)。一般情況下，用普通硅酸鹽水泥的混凝養(yǎng)護時7個晝夜以上為宜：如用礦碴水泥，火山灰水泥或摻用過塑化劑的養(yǎng)護時間14晝夜以下為宜，每天的澆水次數(shù)，以能使混凝土保持充分的潮濕為度，在一般氣候條件下，當(dāng)溫度高于15度時，前三天內(nèi)白天每隔1-2小時澆水一次，夜里至小澆水2-4次，在以后的養(yǎng)護期間可酌情適當(dāng)減少即可，但干燥的氣候條件下或大風(fēng)天氣中應(yīng)適當(dāng)增加澆水次數(shù)。

3.加熱養(yǎng)護法

為了加速模板周轉(zhuǎn)和加快施工進行，可采用加熱養(yǎng)護發(fā)，此法指采用蒸汽法養(yǎng)護混凝土。

結(jié)束語

隨著結(jié)構(gòu)計算理論的發(fā)展和計算軟件的應(yīng)用，大部分因素對混凝土裂縫的影響能夠較準(zhǔn)確的計算出來，采取適當(dāng)?shù)拇胧┛梢灶A(yù)防和控制裂縫開展。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，就能有效的控制裂縫的產(chǎn)生，施工工藝的改進和施工人員素質(zhì)的提高，嚴格按照設(shè)計和規(guī)范施工也是預(yù)防和控制施工裂縫的有效方法。

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