橋梁混凝土施工裂縫問題與防治

陳華東 陳章銀

摘要: 文章主要對混凝土橋梁施工裂縫產(chǎn)生的原因及危害作了詳細(xì)分析,并結(jié)合施工實際提出了針對性的防治對策，對預(yù)防混凝土橋梁施工裂縫具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞:橋梁施工；混凝土；裂縫；問題；防治

0前言

當(dāng)前交通事業(yè)快速發(fā)展，也隨之帶動了橋梁工程的發(fā)展，橋梁工程的施工工藝也得到飛速的提升。在橋梁的施工過程中，各種管理手段的不斷完善，使橋梁工程無論從內(nèi)在的質(zhì)量，還是外在的視角都日漸的走向成熟。但是在橋梁工程的建設(shè)當(dāng)中，橋梁的裂縫問題依然是橋梁施工中，需要得到高度重視的問題。無論是從安全系數(shù)的角度考慮，還是從施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益出發(fā)，對混凝土橋梁裂縫的認(rèn)識都要進(jìn)一步加強。只有對混凝土橋梁裂縫的產(chǎn)生原因進(jìn)行全面的分析和研究，才能在混凝土橋梁的施工中盡量避免和預(yù)防裂縫的產(chǎn)生。

1裂縫的種類及成因分析

1.1荷載作用產(chǎn)生的裂縫

鋼筋混凝土橋梁在常規(guī)靜、動荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫,又可細(xì)分為直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。承受拉(軸)力和彎矩的鋼筋混凝土構(gòu)件在橫截面會產(chǎn)生一維的拉應(yīng)力, 承受剪力和扭矩及其他復(fù)合受力結(jié)構(gòu)則會出現(xiàn)主拉應(yīng)力,它們都可能會在垂直于主拉應(yīng)力的方向產(chǎn)生裂縫。裂縫一般沿構(gòu)件寬度方向貫通部分截面或全截面。根據(jù)截面形狀的不同,荷載裂縫的形態(tài)也會有所不同。

1.2混凝土收縮引起的裂縫

混凝土收縮所產(chǎn)生的裂縫是最常見的一種裂縫,包括塑性收縮、縮水收縮、自生收縮和碳化收縮等,實際中以前兩種收縮裂縫為主。混凝土澆筑4 h-5 h后,水泥水化反應(yīng)激烈,逐漸形成分子鏈,水分急劇蒸發(fā),骨料下沉,混凝土硬化尚未完成,此時發(fā)生的收縮稱為塑性收縮。骨料下沉中受到鋼筋阻擋,形成沿鋼筋方向的裂縫,此即為塑性收縮裂縫。混凝土初步硬化完成后,表層水分逐漸蒸發(fā),濕度逐漸降低,混凝土體積逐漸減小,稱為縮水收縮。混凝土內(nèi)外收縮不均勻,表面收縮大,因此會受到內(nèi)部混凝土的約束,表面混凝土將會承受拉力,超過抗拉強度后,便會產(chǎn)生收縮裂縫。

1.3溫度變化引起的裂縫

混凝土橋梁有些部位屬于大體積混凝土工程,在砼凝固過程中,混凝土內(nèi)會產(chǎn)生較大的水化熱,如果采取的措施不當(dāng),會造成混凝土內(nèi)外的溫差過大,產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力,如果溫度應(yīng)力超過砼自身的抗拉應(yīng)力時，會導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。

1.4基礎(chǔ)變形引起的裂縫

橋梁工程一般跨度大,寬度窄,基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移,即使是很小的數(shù)值也會在結(jié)構(gòu)中引起較大的附加應(yīng)力,一旦超出結(jié)構(gòu)的抗拉能力,就會發(fā)生開裂。基礎(chǔ)沉降變形的主要原因有地質(zhì)差異太大或勘察不詳、結(jié)構(gòu)荷載或基礎(chǔ)類型差別太大等。

1.5施工工藝質(zhì)量引起的裂縫

1)支架地基未壓實、基礎(chǔ)承載力不夠,澆筑混凝土后支架產(chǎn)生不均勻沉降;2)支架剛度、強度、穩(wěn)定性不足或模板剛度不足,澆筑混凝土中,混凝土自重及側(cè)向壓力迫使模板變形;過早拆模或野蠻拆模引起的裂縫;3)混凝土攪拌、運輸時間長,引起混凝土坍落度過低,和易性不好;4)混凝土配合比不符合規(guī)范要求,水泥、碎石、砂、外加劑、外摻料等不符合規(guī)范要求;5)擅自更改設(shè)計水灰比,從而導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化時收縮量增加;6)混凝土未能嚴(yán)格按規(guī)范要求分層、分段澆筑,混凝土澆筑不連續(xù);施工縫處理不到位;7)混凝土振搗不密實、不均勻,出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞等,削弱了截面承載力,引起鋼筋銹蝕等;8)混凝土養(yǎng)護(hù)措施不當(dāng),使得混凝土的結(jié)構(gòu)強度未達(dá)到設(shè)計目標(biāo)。

1.6鋼筋銹蝕引起的裂縫

一般橋梁結(jié)構(gòu)都處在自然環(huán)境下,若構(gòu)件保護(hù)層過薄、密實性較差或防腐措施不當(dāng),混凝土中的鋼筋就會銹蝕,引起體積膨脹,導(dǎo)致混凝土順筋脹裂。這種先銹后裂的縱向裂縫一旦發(fā)生,就會逐步惡化,最終導(dǎo)致混凝土保護(hù)層成片剝落甚至鋼筋銹斷。

1.7構(gòu)件不能自由伸縮引起的裂縫

現(xiàn)澆橋梁混凝土達(dá)到一定強度時支座臨時鎖定未及時解除,造成梁體不能自由伸縮引起的裂縫。

除了以上所列的幾種裂縫以外,施工材料缺陷、氣候變化等也會對橋梁裂縫的產(chǎn)生有影響,需要結(jié)合具體工程條件及施工過程中的變化,做好動態(tài)控制的各項準(zhǔn)備。

2裂縫防治措施

2.1設(shè)計防裂控制措施

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,突變處做成漸變過渡,同時加強構(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)(壁厚20 cm-60 cm)。為防止鋼筋銹蝕引起的裂縫,設(shè)計中應(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。

2.2施工防裂控制措施

2.2.1鋼筋綁扎

綁扎鋼筋之前,首先應(yīng)進(jìn)行徹底的除銹工作以確保使用的鋼筋質(zhì)量。鋼筋在加工場集中加工成型后運至現(xiàn)場進(jìn)行安裝,安裝時嚴(yán)格把握鋼筋的間距。鋼筋規(guī)格、型號、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)計圖紙和施工規(guī)范的要求,并嚴(yán)格做好原材料和接頭試驗。鋼筋層間距對混凝土構(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。

2.2.2模板的安裝與拆除

針對具體工程,應(yīng)對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)驗和類似工程照搬使用。支架(腳手架或其他夾具)應(yīng)牢固可靠,施工前必須對支架進(jìn)行預(yù)壓,以消除支架非彈性形變和測出彈性形變值以便立模預(yù)留預(yù)拱度。安裝模板時應(yīng)確保構(gòu)造緊密、不漏漿、不滲水,形狀規(guī)則,能保證混凝土的均勻性。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)定強度要求不得拆除。

2.2.3混凝土的澆筑

澆筑之前首先要對模板及支架、鋼筋及其保護(hù)層厚度、預(yù)埋件、預(yù)留孔洞等進(jìn)行檢查,確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行澆筑。混凝土的拌和、運輸?shù)缺仨殱M足連續(xù)澆筑要求。澆筑過程中要防止鋼筋、模板、定位筋、墊塊及預(yù)埋管道的移動和變形。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)采取一定措施,有效降低混凝土的入模溫度、控制砼內(nèi)外的溫差在25℃以內(nèi),從而減少溫度裂縫的產(chǎn)生。砼骨料分布要均勻，振搗要密實，確保混凝土能填充到各個角落,同時也要避免過振引起塑性裂縫和干縮裂縫。

2.2.4混凝土的養(yǎng)護(hù)

混凝土終凝后應(yīng)及時采用覆蓋、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、振動以及外力干擾等。對于硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土,養(yǎng)護(hù)時間不得少于7 d,對于有抗?jié)B要求或設(shè)計有明確要求的混凝土,養(yǎng)護(hù)時間不得少于14 d。大體積砼養(yǎng)護(hù)時，要采取相應(yīng)措施，控制好砼內(nèi)的外溫差不超過25℃。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)。

2.2.5其他措施

橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中考慮了施工順序?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,以免引起不必要的附加應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。施工技術(shù)方案中,應(yīng)做好入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,落實各項施工任務(wù),分配專人進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)和質(zhì)量監(jiān)督。

結(jié)束語

混凝土橋梁裂縫的存在對橋梁工程的負(fù)面影響甚大，它不僅影響的橋面的平穩(wěn)度，甚至?xí)?dǎo)致安全事故的發(fā)生。混凝土橋梁裂縫的產(chǎn)生有很多的原因，有施工的因素、也有外界氣候及內(nèi)部化學(xué)變化的因素。總之無論哪種因素導(dǎo)致的混凝土施工裂縫，都會有一定且有效的預(yù)防手段進(jìn)行控制。只有認(rèn)真的加以分析和研究，制定釘對性的預(yù)防措施，才能有效地防止混凝土橋梁裂縫的產(chǎn)生。

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