淺談混凝土橋梁施工裂縫有效控制

譚靈堅

（河池公路管理局，廣西 河池 547000）

我國絕大部分的橋梁使用的都是鋼筋混凝土結構，該結構形式的橋梁具有價廉物美、施工方便、承載力大、可裝飾性強的特點，然而，該結構形式的橋梁同時也有著不可避免的問題——裂縫的產生。在橋梁施工過程中，裂縫的出現不僅影響工程質量，甚至可能導致橋梁垮塌。混凝土橋梁施工中的裂縫問題經常困擾著橋梁工程技術人員，其實，如果采取有效的施工措施，很多裂縫是可以有效控制的。文章試對混凝土橋梁在施工過程中產生裂縫的原因作較為全面的分析、總結，并提出相應的預防措施，以便在設計和施工時有效地控制裂縫的產生，保證工程質量。

1 混凝土橋梁設計原理

混凝土橋梁具體的設計過程是按承載能力和正常使用兩種極限狀態(tài)來進行的。按承載能力極限狀態(tài)是控制結構在喪失服務能力臨界狀態(tài)時的承載能力，其設計的基本原則是要求荷載效應不利組合的設計值要小于結構抗力的設計值。同時利用荷載安全系數、材料安全系數及工作條件系數來考慮不確定因素作用下的結構總體的安全儲備，是一種極限狀態(tài)設計法。按正常使用極限狀態(tài)是控制結構在正常使用狀態(tài)時應力，裂縫和變形小于一個限定值，即使用容許裂縫寬度來控制混凝土構件的結構設計。

有關規(guī)范規(guī)定：在一般正常大氣條件下，鋼筋混凝土受彎構件在荷載組合Ⅰ的作用下，計算得到的最大裂縫寬度不應超過0.2 mm；在荷載組合Ⅱ和Ⅲ作用下，不應超過0.25 mm；處于嚴重暴露情況（有侵蝕性氣體或海洋大氣）下的鋼筋混凝土構件，容許裂縫寬度不應超過0.1 mm。混凝土構件容許裂縫的存在，是由混凝土抗拉能力差、容易開裂的缺點決定的。通過對大量工程實例的研究發(fā)現，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，而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(fā)生事故，這些裂縫必須加以控制。

2 混凝土橋梁裂縫五大常見成因及預防措施

2.1 收縮引起的裂縫

2.1.1 成因

在實際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是混凝土發(fā)生體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮。其中，塑性收縮所產生量級很大，在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫。縮水收縮則是因混凝土表層水分損失快，內部損失慢，產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮，進而產生收縮裂縫。

2.1.2 預防措施

防止塑性收縮裂縫的措施是加強早期混凝土養(yǎng)護以降低混凝土中水分蒸發(fā)速率，方法是結構外露面覆蓋麻袋、海綿等澆水保濕養(yǎng)護。防止干縮裂縫的措施有設計部門布設足夠的控制裂縫的分布筋，施工配合比設計時減小水灰比，盡量增加骨料用量、增大骨料粒徑，施工完成后加強混凝土的養(yǎng)護。

2.2 施工質量引起的裂縫

2.2.1 成因

由于施工質量原因而產生的裂縫發(fā)生率在95 %以上。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，就容易產生各種裂縫。如施工時拆模過早、混凝土強度不足使得構件在自重或施工荷載作用下產生裂縫。

2.2.2 預防措施

制定合理的施工方案，方案中著重強調一定澆筑量、施工縫間距、位置及構造、澆筑時間、運輸及振搗等。一次澆筑長度由垂直施工縫分割，最好是設置在變截面處或承受拉、剪、彎應力較小的部位。除控制一次澆筑厚度外，分層位置即水平施工縫留設位置也應加以注意，一般來說，因盡量留在變截面處，或遠離受拉鋼筋部位而設在混凝土砼的受壓區(qū)，確定澆筑時間的原則是應盡量避開炎熱天氣和晝夜溫差大的日子。

2.3 施工材料質量引起的裂縫

2.3.1 成因

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成，配置混凝土所采用的材料質量不合格就可能產生裂縫。如：水泥安定性不合格、出廠時強度不足、受潮或過期、含堿量較高；使用含有堿活性的骨料，砂石粒徑太小、級配不良、空隙率大及使用超出規(guī)定的特細砂；采用海水或含堿泉水拌制混凝土或采用含堿的外加劑等，都可能導致結構出現裂縫。

2.3.2 預防措施

嚴格按照施工技術規(guī)范的有關規(guī)定進行施工操作，嚴格抽樣檢查原材料（鋼筋、水泥、砂、碎石、水等），對混凝土配合比應進行對比試驗，在高溫或雨后施工時，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。

2.4 溫度變化引起的裂縫

2.4.1 成因

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(qū)別于其他裂縫最主要的特征是將隨溫度變化而擴張或合攏。常見的情況有橋面板、主梁或橋墩側面受太陽曝曬后，溫度梯度呈非線形分布，由于受到自身約束作用，導致局部拉應力較大，出現裂縫；冬季施工措施不當，混凝土驟冷驟熱出現裂縫等。

2.4.2 預防措施

防止混凝土內外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫；防止混凝土超冷，應該盡量設法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度；防止老混凝土過冷，以減少新老混凝土間的約束。

2.5 鋼筋銹蝕引起的裂縫

2.5.1 成因

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(fā)生銹蝕反應，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2倍～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。由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結構承載力下降，并將誘發(fā)其它形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導致結構破壞。

2.5.2 預防措施

要防止鋼筋銹蝕，設計時應根據規(guī)范要求控制裂縫寬度、采用足夠的保護層厚度（當然保護層亦不能太厚，否則構件有效高度減小，受力時將加大裂縫寬度）；施工時應控制混凝土的水灰比，加強振搗，保證混凝土的密實性，防止氧氣侵入，同時嚴格控制含氯鹽的外加劑用量，沿海地區(qū)或其他存在腐蝕性強的空氣、地下水地區(qū)尤其應慎重。

2.6 其他常見裂縫成因

混凝土橋梁裂縫種類、成因復雜，多種因素相互影響，每一條裂縫均有其產生的一種或幾種主要原因。除了上述歸納總結的以外，導致混凝土橋梁出現裂縫的因素還有許多，如設計和施工不合理產生的裂縫、荷載引起的裂縫、養(yǎng)護條件引起的裂縫、地基礎變形引起的裂縫、凍脹引起的裂縫等，在此不再詳細闡述。

3 混凝土橋梁裂縫的修補建議

橋梁施工規(guī)范規(guī)定，混凝土表面裂縫寬度小于0.15 ram、深度小于10 mm時，可不進行處理，一旦裂縫超出上述規(guī)定，則必須進行修補處理，針對不同情況，建議如下：

3.1 表面處理法

表面處理法包括表面涂抹和表面貼補法，表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細而淺的裂縫、深度未達到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫、不漏水的裂縫、不伸縮的裂縫以及不在活動的裂縫。表面貼補法適用于大面積漏水的防滲堵漏。

3.2 灌漿法

此法應用范圍廣，從細微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。

3.3 結構補強法

因超荷載產生的裂縫，長時間不處理導致混凝土耐久性降低的裂縫，火災造成的裂縫等影響結構強度的裂縫可采取結構補強法、錨固補強法、預應力法等。

綜上所述，橋梁裂縫形成的原因多種多樣，就目前的技術而言，保證橋梁工程不出現裂縫是不現實的，但只要我們在具體施工中多觀察，多分析，按照設計圖紙、施工技術規(guī)范及有關操作規(guī)程進行施工，便能夠把不必要的隱患消滅在萌芽狀態(tài)，創(chuàng)造出符合現代混凝土橋梁的優(yōu)秀作品。