淺析橋梁混凝土施工裂縫的控制技術

魏　巍

中圖分類號：TU528文獻標識碼：A文章編號：1673—0992(2009)03—076—02

摘要：在橋梁施工過程中，因出現裂縫而影響混凝土外觀甚至工程質量導致橋梁混凝土報廢的情況屢見不鮮，給施工單位的名譽和經濟都造成了很大損失。成為施工單位必須解決的重要問題之一。大量的工程實踐和理論分析表明，在施工過程中如果采取一定的措施，很多裂縫是可以克服和控制的，為了進一步加強對橋梁混凝土裂縫的認識，盡量避免工程中出現危害較大的裂縫，本文盡可能對橋梁混凝土裂縫的種類和產生的原因作較全面的分析、總結，以方便施工找出控制裂縫的可行技術，達到防患于未然的作用。

關鍵詞：橋梁；混凝土；裂縫；控制技術

作為現代建筑材料之一的混凝土，在現代化公路橋梁工程中混凝土對整個工程質量和成本的影響，起著舉足輕重的作用。它是目前世界上生產量最大的人造材料，具有耐久、防滲、保溫、耐火、防腐蝕、節約能耗、減少環境污染、成本低等特點。由于混凝土是一種彈性小，脆性大，收縮性強，抗變形能力差的非均質材料，在施工過程中受現場環境氣候，施工工藝水平等因素的影響，在工程中，幾乎所有的混凝土構件都是帶裂縫工作的，只是有些裂縫太細(縫寬小于0.05 mm)，對構件無大的危害：但有些裂縫在使用荷載或外界物理化學因素的作用下，不斷擴展，使混凝土的強度和剛度受到削弱，耐久性降低，甚至發生事故，因此必須加以控制。

一、橋梁混凝土施工裂縫產生的原因

混凝土結構裂縫的成因復雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產生的一種或幾種主要原因。混凝土橋梁裂縫的種類，就其產生的原因，大致可劃分如下幾種：

1荷載引起的裂縫

混凝土橋梁在常規靜、動荷載及次應力下產生的裂縫稱荷載裂縫，歸納起來主要有直接應力裂縫、次應力裂縫兩種。直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產生的裂縫。次應力裂縫是指由外荷載引起的次生應力產生裂縫。實際工程中，次應力裂縫是產生荷載裂縫的最常見原因。次應力裂縫多屬張拉、劈裂、剪切性質。次應力裂縫也是由荷載引起，僅是按常規一般不計算，但隨著現代計算手段的不斷完善，次應力裂縫也是可以做到合理驗算的。

2溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質，在結構內易產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。溫度裂縫區別其他裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴張或合攏。

3收縮引起的裂縫

實際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫最常見。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮。

4基礎變形引起的裂縫

由于基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結構中產生附加應力。超出混凝土結構的抗拉能力，導致結構開裂。

5鋼筋銹蝕引起的裂縫

由于混凝土質量較差或保護層厚度不足，混凝土保護層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，鋼筋周圍氯離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發生銹蝕反應，其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生膨脹應力，導致保護層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面。

6凍脹引起的裂縫

氣溫低于零度時，吸水飽和的混凝土出現冰凍，游離的水轉變成冰，體積膨脹9％，因而混凝土產生膨脹應力；同時混凝土凝膠孔中的過冷水在微觀結構中遷移和重分布引起滲透壓，使混凝土中膨脹力加大，混凝土強度降低，并導致裂縫出現。尤其是混凝土初凝時受凍最嚴重，成齡后混凝土強度損失可達30％～50％。冬季施工時對預應力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發生沿管道方向的凍脹裂縫。溫度低于零度和混凝土吸水飽和是發生凍脹破壞的必要條件。

7施工材料質量引起的裂縫

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質量不合格，可能導致結構出現裂縫。

8施工工藝質量引起的裂縫

在混凝土結構澆筑、構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理、施工質量低劣，容易產生縱向的、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，特別是細長薄壁結構更容易出現。

二、橋梁混凝土施工裂縫的控制技術

1材料的控制

施工工藝是保證混凝土構件質量的關鍵、除施工的施工操作應嚴格按照施工技術規范的有關規定進行，對原材料(鋼筋、水泥、砂、碎石、水等)都應進行嚴格的抽樣檢驗。對混凝土配合比應進行對比試驗，在高溫下或雨后施工對砂、碎石應進行含水量實驗，及時調整施工配合比，確保混凝土的施工質量。

2溫度的控制

(1)改善骨料級配，采用干硬性混凝土、加添加劑等措施以減少混凝土中的水泥用量拌和混凝土時用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱在混凝土中埋設水管，通入冷水降溫；規定合理的拆模時問，氣溫驟降時進行表面保溫，以免混凝土表面發生急劇的溫度變化施工中長期暴露的混凝土澆筑體表面或薄壁結構，在寒冷季節采用保溫等措施。

(2)合理地分縫分塊，避免基礎過大起合理地安排施工工序，避免過大的高差和側面長期暴露。另外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力防止表面干縮。特別是保證混凝土的質量對防止裂縫十分重要。應特別注意避免嚴生裂縫，出現后要恢復其結構的整體性是十分困難的。因此施工中應以預防其貫穿性裂縫的發生為主。

(3)防止施工工藝質量低劣引發的裂縫

在混凝土結構澆筑、構件制作、起模、運輸、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理，施工質量低劣，容易產生各種裂縫。比較常見的有：①混凝土振搗過快，混凝土流動性較低，在硬化前因混凝土沉實不足，硬化后沉實過大，容易澆筑數小時后發生裂縫，既塑性收綻裂縫。②混凝土應嚴格按配合比計量投料，拌攪時間不應小于2min，使和易性好，不離析，析水，運輸時間短，澆注時分層澆注，分層厚度不應大于30cm。振搗時應讓振搗棒插入前層5～10cm，振搗時間為1min左右，直至排出氣泡為止。③混凝土保護層過厚或上層鋼筋被踩壓變位，使承受負彎矩的受力鋼筋保護層加厚，導致構件的有效高度減少，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。④混凝土運輸是混凝土施工過程中的一道工序，運輸工具保證不滲露，不析水，避免日曬雨淋，在運輸過程中，混凝土不能離析，運輸時間不應大于30 min，在高溫下運輸應及時檢測混凝土坍落度，以確保由于蒸發而造成的水分損失，并及時調整坍落度。⑤混凝土分層或分段澆筑時，接頭部位處理不當，易在新舊混凝土和施工縫之間出現裂縫。⑥施工模板剛度不足，在澆筑混凝土時，由于側向壓力的作用，使得模板變形，產生與模板變形一致的裂縫。⑦施工時拆模過早，混凝土強度不足，使構件在自重或施工荷載作用下，產生裂縫。⑧施工前對支架壓實不足，或支架剛度不足，澆筑混凝土后支架不均勻下沉，導致混凝土出現裂縫。以上問題在施工中應加以注意，可以避免裂縫的發生。

三、結束語

可以看出，只要選擇合格的材料，并改進現澆混凝土的施工工藝，根據混凝土主要技術指標及現場條件，選擇合適的水泥和集料，并嚴格控制水灰比，就可以有效地控制由于施工材料質量而引發的裂縫。因此，嚴格按照國家有關規范、技術標準進行設計、施工和監理，是保證結構安全耐用的前提和基礎。在運營管理過程中，進一步加強巡查和管理，及時發現和處理問題。