馬春江

(中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司)

橋梁工程施工裂縫的成因及防治對策分析

馬春江

(中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司)

將對橋梁施工過程中混凝土裂縫形成的原因加以分析與研究，并且提出有效的施工裂縫防治對策，以便加強(qiáng)混凝土橋梁施工的技術(shù)水平與施工質(zhì)量，在一定程度上減少由于橋梁裂縫所引發(fā)的安全事故。

橋梁工程;施工裂縫;對策

1 橋梁工程施工裂縫出現(xiàn)的成因分析

1.1 結(jié)構(gòu)性裂縫的形成原因

(1)在混凝土骨料當(dāng)中的活性硅，和地下水、水泥以及外加劑等中的堿結(jié)合，發(fā)生膨化作用，水泥和硫酸水化的過程中所出現(xiàn)的鋁酸鈣反應(yīng)，會由于體積膨脹而形成極強(qiáng)的局部拉力，同時由于混凝土內(nèi)的鋼筋生銹，有害化學(xué)反應(yīng)的作用，模板滲透性差，以及水泥的使用量過多等因素的影響，造成大量具有侵害性的效應(yīng)集聚，致使混凝土出現(xiàn)器質(zhì)性的改變，進(jìn)而使得混凝土發(fā)生了裂縫。(2)在橋梁施工建設(shè)過程中，因為錨墊板的位置沒有嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計要求去布置、錨墊板后螺旋筋并未與錨墊板相互頂牢、錨墊板處的混凝土強(qiáng)度沒有達(dá)到相關(guān)規(guī)定中的要求等，進(jìn)而導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)發(fā)生張拉裂縫現(xiàn)象。普通鋼筋混凝土連續(xù)箱梁在拆架時出現(xiàn)的裂縫，主要是因為落架的時間比較長、落架的次序不合理所造成。由于聯(lián)箱梁落架是無法在短時間內(nèi)完成的，必須經(jīng)歷一個由簡支梁至連續(xù)梁的受力體系轉(zhuǎn)換，以便和設(shè)計的受力體系相接近，進(jìn)而進(jìn)行轉(zhuǎn)變的發(fā)展過程。因此，連續(xù)梁的負(fù)彎矩區(qū)在將跨中支架拆除時，可能會在梁頂出現(xiàn)橫向的裂縫。(3)針對非預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆連續(xù)箱梁與預(yù)制梁板，在施工的過程中設(shè)定了預(yù)拱，然而由于荷載作用的影響，必定會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂，非預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆連續(xù)箱處于梁頂負(fù)彎矩區(qū)時，就將形成裂縫現(xiàn)象;假使該裂縫的大小在有關(guān)設(shè)計規(guī)定范疇以內(nèi)或者是低于0.2 mm，那么其結(jié)構(gòu)就是安全可靠的，反之，就必須采取有效措施進(jìn)行加固處理。

1.2 非結(jié)構(gòu)性裂縫形成的原因

(1)塑性裂縫和收縮裂縫。

所謂的塑性裂縫，指的就是在可塑狀況下，混凝土所發(fā)生的裂縫，該裂縫又被分為兩種情況，即收縮裂縫與沉降裂縫。其中，收縮裂縫形成的原因主要是因為混凝土干燥速度較快，混凝土中水分蒸發(fā)的速率明顯比其泌水的速率要大，在固體顆粒的表面上構(gòu)成毛細(xì)管張力、彎月形以及混凝土收縮等現(xiàn)象，進(jìn)而形成拉應(yīng)力，并且該拉力比混凝土自身的抗拉強(qiáng)度要強(qiáng)，因此造成混凝土發(fā)生裂縫。而沉降裂縫出現(xiàn)的主要原因是因為在塑性狀況下，混凝土的基礎(chǔ)和支架等各個方面，存在不均勻沉降的情況，致使局部的混凝土出現(xiàn)變形，最終造成裂縫的產(chǎn)生。這是其中的一個原因，還有另外一個原因為:因為受到重力因素的影響，致使混凝土內(nèi)比較重的顆粒逐漸下沉，使得水泥漿向上浮，而模板與鋼筋的拉桿對該下沉施加了一定的約束力，最終導(dǎo)致了裂縫的形成。

(2)長期干縮裂縫。

所謂的長期干縮裂縫，指的就是混凝土長時間的暴露在空氣(未飽和)當(dāng)中，因為化學(xué)和物理的失水作用，導(dǎo)致混凝土的體積逐漸變小，一旦混凝土縮小受到一定的制約時，那么將隨之產(chǎn)生裂縫。一般情況下，由于干縮形成的混凝土應(yīng)變速率極為的緩慢，并且混凝土由于徐變而出現(xiàn)的松弛將與一部分的干縮應(yīng)變相互抵消。但是，混凝土的其他情況同樣將引發(fā)干縮裂縫現(xiàn)象，例如混凝土所在環(huán)境的濕度、溫度、混凝土的配合比、混凝土設(shè)計的表面積和體積比值以及鋼筋的布置等等。

(3)溫差裂縫。

溫差裂縫主要是因為混凝土自身內(nèi)部與外部溫度的改變，以及其所處環(huán)境溫度和表面溫度之間的差別，導(dǎo)致混凝土本身收縮不均衡，最終使其發(fā)生裂縫。因為利用各種材料(如模板)將早期的混凝土構(gòu)件予以隔絕，使得水泥在水化之后所形成的熱量難以及時有效的散發(fā)到空氣當(dāng)中，因此混凝土在澆筑后的24 h內(nèi)溫度將迅速上升，在之后的幾天內(nèi)，伴隨著熱量的消散混凝土也會逐漸冷卻，在這個時候混凝土將出現(xiàn)收縮。而因為受到外部模板與結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋所帶來的影響，使得該收縮受到了一定的約束，最終引發(fā)了混凝土裂縫現(xiàn)象。在冬季進(jìn)行混凝土施工的過程中，因為混凝土本身的散熱速度快，混凝土自身內(nèi)部的溫度相對而言比較高，但是外部表面溫度由于受環(huán)境溫度的影響變得比較低，進(jìn)而使得混凝土內(nèi)部的收縮率明顯低于外部表面的收縮率，最終導(dǎo)致混凝土表面形成了開裂。

2 防治橋梁工程出現(xiàn)施工裂縫的有效對策

2.1 原材料和配合比的控制

水泥:在選取水泥時，應(yīng)當(dāng)與國家標(biāo)準(zhǔn)相符，同時必須堅持以和易性好、收縮性較小以及混凝土強(qiáng)度符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為原則。另外，還應(yīng)該關(guān)注其是否會影響到混凝土的耐久性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及使用環(huán)境等。

粗骨料:應(yīng)當(dāng)選擇較為堅硬的碎石，因為橋梁工程不同部位的鋼筋是不一樣的，所以必須對骨料的粒徑進(jìn)行控制，盡量采取連續(xù)級配。在施工之前，對將要使用的碎石實行堿活性檢測。

細(xì)骨料:應(yīng)當(dāng)選取粒徑在5 mm以內(nèi)、級配好、顆料干凈以及較為堅硬的骨料，且盡可能采用河砂。另外，應(yīng)當(dāng)對砂中的雜質(zhì)含量進(jìn)行檢驗，使其最大含量控制在一定的范圍內(nèi)。

拌和水與外加劑:在拌和水中，不能包含游離酸類、糖類以及有害物質(zhì)等等，以免對水泥的硬化帶來負(fù)面影響。若需要使用外加劑，那么必須依據(jù)外加劑的特點和混凝土澆筑的目的，來選擇最適合的外加劑種類。

在對混凝土配合比進(jìn)行配制的過程中，必須對各種因素進(jìn)行充分的考慮，以避免影響到橋梁的抗裂性，例如模板的形式、施工的季節(jié)以及混凝土的強(qiáng)度等等。在施工過程中，施工單位常常會忽略混凝土的變形特性，僅僅關(guān)注其強(qiáng)度，但是變形特性剛好是混凝土發(fā)生裂縫的關(guān)鍵因素之一。

2.2 強(qiáng)化溫度的控制

溫度裂縫的特征主要表現(xiàn)為:隨著溫度的改變而合攏(擴(kuò)張)，而致使溫度發(fā)生改變的原因為水熱火、年溫差以及降溫等等。那么，要想對溫差裂縫進(jìn)行有效的預(yù)防與控制，就應(yīng)當(dāng)做好以下工作:第一，選取具備較高性能的混凝土，加強(qiáng)抗裂性能，避免在橋梁施工中使用表面干縮程度比較大的混凝土材料。第二，在混凝土內(nèi)增加一定量的減水劑，這可以防止泌水現(xiàn)象，進(jìn)而加強(qiáng)混凝土保護(hù)層的厚度。第三，在橋梁工程施工過程中，在選擇水泥時應(yīng)當(dāng)選取水化熱比較低的種類，對水泥的單位用量進(jìn)行限制，降低骨料入模的溫度，縮小混凝土內(nèi)外的溫差，且逐漸降低溫度，并且采取相應(yīng)的對策予以散熱，例如薄層連續(xù)澆筑技術(shù)。第四，冬季施工時，應(yīng)當(dāng)對混凝土的表面予以保溫處理，在夏季施工時，應(yīng)當(dāng)對混凝土骨料予以灑水處理，以便對混凝土溫度進(jìn)行有效的控制。

2.3 加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的加固

針對彎起筋明顯不足、補強(qiáng)梁內(nèi)特長箍筋不夠等情況，應(yīng)當(dāng)選取鋼筋加固法予以加固處理。具體操作方法為:把扁鋼或者是圓鋼打造成垂直(斜形)的鋼箍，在鋼箍的兩頭開有螺紋紋路，之后利用螺母把其套入，且用鋼板固定，亦或者是利用焊接的方式把兩個U型鋼箍固定一起，之后打入金屬楔固定。施工人員在應(yīng)用鋼箍的過程中，為了防止出現(xiàn)滑開的現(xiàn)象，應(yīng)該在梁上刻上槽。

2.4 加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)工作

橋梁在運轉(zhuǎn)的過程中，可能由于種種因素的影響，導(dǎo)致橋梁局部出現(xiàn)破壞或者是損傷，例如自然界及其自然災(zāi)害的侵害、超載以及承載過于頻繁等等。伴隨著橋梁使用時間的變長，其損傷的部位和損傷的類型也將隨之增多，損傷程度也將不斷加劇，所以，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作對橋梁而言是極為重要的。通過大量實踐表明，在混凝土橋梁施工工程中，混凝土養(yǎng)護(hù)是其中極為關(guān)鍵的內(nèi)容與環(huán)節(jié)，沒有對混凝土養(yǎng)護(hù)工作予以充分的重視，不但將使得混凝土的強(qiáng)度有所下降，同時極易在混凝土硬化時由于水分消失且未得到及時的補充，而形成裂縫。只有對混凝土橋梁進(jìn)行不間斷的保養(yǎng)與維護(hù)，方能有效的預(yù)防和控制裂縫的產(chǎn)生。

2.5 預(yù)應(yīng)力的合理運用

在混凝土橋梁施工中合理運用預(yù)應(yīng)力，對預(yù)防橋梁結(jié)構(gòu)、構(gòu)件開裂具有極為重要的作用與價值。在橋梁鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)加載或者是使用以前，在受拉區(qū)的混凝土中預(yù)先施加一定的壓力，換而言之，就是在受拉區(qū)域內(nèi)的混凝土中實行張拉鋼筋，且利用鋼筋自身所具備的回縮力使該受拉區(qū)提前接受鋼筋帶來的壓力。如果外部施加給混凝土構(gòu)件壓力時，必將抵消掉受拉區(qū)域中混凝土內(nèi)的預(yù)壓力，之后混凝土方會受到拉力的影響，進(jìn)而有效的制約混凝土的拉長，從而防止混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。因此，在混凝土橋梁施工過程中，應(yīng)當(dāng)合理運用預(yù)應(yīng)力。

3 結(jié)束語

綜上，為了能夠強(qiáng)化對混凝土裂縫的了解，盡可能防止裂縫的產(chǎn)生，相關(guān)施工人員應(yīng)當(dāng)對混凝土橋梁施工裂縫產(chǎn)生的原因加以分析，并且采取有效的防治對策，以避免或控制混凝土裂縫的產(chǎn)生，保證橋梁建設(shè)工程的質(zhì)量。

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［2］阮磊.混凝土橋梁施工裂縫的成因及防治對策［J］.城市建設(shè)理論研究(電子版)，2012，(11).

［3］王海春，汪洋.混凝土橋梁施工裂縫的成因及防治對策分析［J］.城市建設(shè)理論研究(電子版)，2013，(23).

U445.7

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1008－3383(2014)04－0125－01

2013－12－11