橋梁工程混凝土施工裂縫產(chǎn)生原因及改善措施

黃霄霄

【摘要】 文章針對(duì)橋梁施工混凝土裂縫做了一些理論和實(shí)踐的探討，探討了橋梁施工混凝土裂縫的種類(lèi)、產(chǎn)生原因，并對(duì)橋梁混凝土裂縫的施工防治措施提出了相關(guān)的建議。

【關(guān)鍵詞】 橋梁施工；混凝土裂縫；防治

1.前言

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，混凝土開(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，文章對(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分析、總結(jié)，以便施工施工中做出行之有效的控制方法保證工程的質(zhì)量。

2.橋梁施工中混凝土裂縫的成因

導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)混泥土開(kāi)裂的原因有很多，涉及建設(shè)材料、施工工藝、養(yǎng)護(hù)條件、氣候環(huán)境等多個(gè)方面，各方面因素相互作用影響。

2.1混凝土外加劑引起的裂縫

外加劑的使用也是預(yù)防混凝土裂縫的有效措施。外加劑可以明顯地起到降低水泥用量、降低水化熱、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。在混凝土中合理的摻加定量的外加劑，對(duì)改善混凝土拌和物的流動(dòng)性、保水性，降低水化熱，推遲熱峰的出現(xiàn)時(shí)問(wèn)，對(duì)預(yù)防裂縫的產(chǎn)生有積極的作用，反之亦然。

2.2溫度應(yīng)力引起的裂縫

混凝土澆筑后，水化熱會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度升高，在20h左右內(nèi)，混凝土內(nèi)部溫度可能達(dá)到50～80℃，結(jié)構(gòu)內(nèi)部與外表面溫差過(guò)大，形成溫差裂縫。對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)，尤其是大跨徑橋梁，其水化熱過(guò)大、溫度過(guò)高、溫度的變化，由此引起的應(yīng)力過(guò)大并最終造成裂縫和變形問(wèn)題尤為突出?；炷猎缙谒療釋?dǎo)致的溫度應(yīng)力是造成非結(jié)構(gòu)受力裂縫產(chǎn)生的主要原因，而混凝土的干縮、溫度收縮等引起的應(yīng)力疊加使得開(kāi)裂程度進(jìn)一步加劇。對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)混凝土施工，防止混凝土水化熱過(guò)大引起結(jié)構(gòu)裂縫是裂縫控制的重要內(nèi)容。大跨徑橋梁中大體積混凝土施工，例如承臺(tái)和零號(hào)塊施工過(guò)程中應(yīng)有專(zhuān)項(xiàng)施工溫度控制措施，內(nèi)部設(shè)置冷卻降溫水管和通風(fēng)設(shè)施，保證其內(nèi)部最高溫度和溫差。

2.3混凝土收縮引起的裂縫

實(shí)際工程中混凝土因各類(lèi)收縮所引起的裂縫經(jīng)常見(jiàn)到。越來(lái)越多的采用高強(qiáng)度高性能混凝土，抗壓強(qiáng)度顯著提高但是抗拉強(qiáng)度提高往往滯后于抗壓強(qiáng)度，且早期收縮較大，變形效應(yīng)容易引起裂縫。水泥等膠凝材料用量增多，體積穩(wěn)定性也進(jìn)一步下降，溫度收縮變形顯著增加。

2.4支架模板變形引起的裂縫

作為橋梁施工中的主要施工受力構(gòu)件，支架、模板、掛籃等都必須作好固定和定位工作，確保施工安全。施工過(guò)程中支架、掛籃發(fā)生不均勻沉降及發(fā)生水平位移，以及模板支撐不牢固、對(duì)拉鏍絲、模板本身強(qiáng)度不夠，也會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)混凝土出現(xiàn)裂縫。

2.5 施工工藝引起的裂縫

泵送混凝土施工在現(xiàn)代橋梁施工中應(yīng)用越來(lái)越普遍，為保證混凝土的流動(dòng)性時(shí)，水泥用量加大、用水量也增加、活性增加、水灰比增大、比表面積增加、砂率提高、骨料粒徑減小、塌落度增加，導(dǎo)致水化熱及收縮變形顯著增加，體積穩(wěn)定降低，使混凝土面出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。施工質(zhì)量控制不合格，也易導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。振搗不足或過(guò)振的造成由表及里的蜂窩麻面和塑性裂縫、干縮裂縫?；炷恋臄嚢?、運(yùn)輸時(shí)間長(zhǎng)，使水分蒸發(fā)過(guò)多，造成混凝土的塌落度過(guò)低，也會(huì)使混凝土表面出現(xiàn)不規(guī)則的裂縫原因。對(duì)于大跨徑橋梁，施工中一次澆筑成型，而未進(jìn)行按計(jì)劃的分塊、分層澆筑，則裂縫產(chǎn)生的可能性將會(huì)大大增加。

2.6 養(yǎng)護(hù)不到位引起的裂縫

橋梁結(jié)構(gòu)通常采用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)較高，養(yǎng)護(hù)不到位很容易形成裂縫。對(duì)于大跨徑橋梁，更應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間。此外，采用傳統(tǒng)普通的養(yǎng)護(hù)方法，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)缺少內(nèi)降外保的外部保溫措施，易引起裂縫。在降溫來(lái)臨時(shí)，混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大，也可能造成裂縫。

3.裂縫防治措施

3.1設(shè)計(jì)防裂控制措施

為盡量避免荷載裂縫的出現(xiàn)，應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)突變或斷面突變；如果結(jié)構(gòu)突變不可避免，則應(yīng)做好細(xì)部處理，如轉(zhuǎn)角處做圓角，突變處做成漸變過(guò)渡，同時(shí)加強(qiáng)構(gòu)造配筋或斜向鋼筋等。為防止混凝土收縮和溫度變化引起的裂縫，可增加構(gòu)造配筋，以提高混凝土的抗裂性，尤其是薄壁結(jié)構(gòu)。為防止筋銹蝕引起的裂縫，設(shè)計(jì)中應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求控制裂縫寬度，采用足夠的保護(hù)層厚度及防腐混凝土。

3.2施工防裂控制措施

（1）鋼筋綁扎：綁扎鋼筋前，首先應(yīng)進(jìn)行徹底的除銹，然后加工成型后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，安裝時(shí)嚴(yán)格把握鋼筋的間距。鋼筋規(guī)格、型號(hào)、數(shù)量、間距、幾何尺寸、接頭位置及質(zhì)量等均應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖紙和施工規(guī)范的要求。鋼筋層間距對(duì)混凝土構(gòu)件的受力性能影響顯著，但鋼筋保護(hù)層厚度不夠卻嚴(yán)重影響橋梁的使用壽命，尤其是在復(fù)雜惡劣的腐蝕環(huán)境下，因此，在鋼筋層間應(yīng)留有足夠的間距，鋼筋外層與模板間應(yīng)設(shè)置具備一定厚度的混凝土墊塊。

（2）模板的安裝與拆除：針對(duì)具體工程，應(yīng)對(duì)模板及其支架的承載能力、剛度和穩(wěn)定性進(jìn)行校核，不能盲目依照經(jīng)驗(yàn)和類(lèi)似工程照搬使用。支架應(yīng)牢固可靠，施工前必須對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓，以消除支架非彈性形變和測(cè)出彈性形變值以便立模預(yù)留預(yù)拱度。安裝模板時(shí)應(yīng)確保構(gòu)造緊密、不漏漿、不滲水，形狀規(guī)則，能保證混凝上的均勻性。模板及其支架的拆除順序應(yīng)按施工技術(shù)方案執(zhí)行，未達(dá)到混凝土預(yù)定強(qiáng)度要求不得拆除。

（3）混凝土的澆筑：澆筑之前首先要對(duì)模板及支架、鋼筋及其保護(hù)層厚度、預(yù)理件、預(yù)留孔洞等進(jìn)行檢查，確認(rèn)無(wú)誤后方可進(jìn)行澆筑?；炷恋陌韬瓦\(yùn)輸?shù)缺仨殱M足連續(xù)澆筑要求。澆筑還要防止鋼筋、模板、定位筋、墊塊及預(yù)理管適的移動(dòng)和變形。大體積混凝土澆筑還要滿足分層澆筑、分層振搗的要求，并應(yīng)采取一定的散熱措施，有效降低混凝土內(nèi)外的溫差，從而減少溫度裂縫的產(chǎn)生。振搗要密實(shí)，確?；炷聊芴畛涞礁鱾€(gè)角落，同時(shí)也要避免過(guò)振引起塑性裂縫和干縮裂縫。

（4）}混凝土的養(yǎng)護(hù)：混凝土終凝后應(yīng)及時(shí)采用覆蓋、灑水、噴霧或薄膜保濕等措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，避免急劇干燥、溫度急劇變化、振動(dòng)以及外力干擾等。養(yǎng)護(hù)時(shí)間必須符合實(shí)際工程要求。冬季施工，不得向裸露部位的混凝土直接澆水養(yǎng)護(hù)，應(yīng)用塑料薄膜或其他保溫材料進(jìn)行保溫、保濕養(yǎng)護(hù)。

（5）其他措施：橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中考慮了施工順序?qū)?nèi)力的影響，施工中應(yīng)嚴(yán)格按照制定的方案進(jìn)行，不得隨意更改施工順序，以免引起附加應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。施工方案中，應(yīng)做好人模混凝土的溫度控制、澆筑后混凝土溫度控制、養(yǎng)護(hù)及拆除模板后的養(yǎng)護(hù)等措施，施工前做好施工技術(shù)交底，落實(shí)各項(xiàng)施工任務(wù)，分配專(zhuān)人進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)和質(zhì)量監(jiān)督。

4.對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫處理的方法

4.1表面處理法進(jìn)行修補(bǔ)

表面修補(bǔ)法，先用鋼絲刷將混凝土表面裂縫處的附著物清理干凈，用水對(duì)其進(jìn)行沖洗等干后，將油灰狀的樹(shù)脂填充在裂縫處，再對(duì)其進(jìn)行涂抹即可。這種方法簡(jiǎn)單有效，適用于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的表面裂縫和深度裂縫的修補(bǔ)。

4.2結(jié)構(gòu)加固方法

由于超荷載使得橋梁混凝土出現(xiàn)了裂縫或者是裂縫長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有被處理使得混凝土的耐性降低等情況是，可以通過(guò)采用結(jié)構(gòu)加固法來(lái)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定。這種方法適用于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性受到影響時(shí)常用的方法。

4.3灌漿法來(lái)對(duì)橋梁混凝士裂縫進(jìn)行修補(bǔ)

這種方法主要是通過(guò)壓力設(shè)備把膠結(jié)材料壓進(jìn)混凝土的裂縫中，等到膠結(jié)材料硬化后兩者將成為一個(gè)整個(gè)結(jié)構(gòu)，這種方法在將裂縫堵上的同時(shí)能夠加強(qiáng)橋梁的穩(wěn)定性。這種方法主要適用于裂縫存在對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有影響和有防止下滲要求的建筑中。

5.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