橋梁施工裂縫處理的形成原因分析

摘要：橋梁工程施工中，裂縫的產生會嚴重影響橋梁施工質量，以及橋梁的使用壽命，因此全面分析橋梁混凝土裂縫產生的原因，采取積極有效的解決方案，意義重大。文章闡述了混凝土裂縫產生的原因，分析了裂縫控制措施。

關鍵詞：橋梁施工 混凝土裂縫 原因 措施

一、橋梁施工中混凝土裂縫概述

混凝土橋梁荷載引起的裂縫主要分為直接應力裂縫和次應力裂縫兩種。直接應力裂縫產生的原因有：（1）設計階段：計算模型不合理；結構受力假設與實際情況不吻合；結構安全系數不夠；結構剛度不足；構造處理不當；荷載少算或漏算；設計斷面不足；內力與配筋計算錯誤；鋼筋設置偏少或布置錯誤；結構設計沒有考慮施工的可能性；設計圖紙交代不清等。（2）施工階段：不加限制地堆放施工機具、材料；不了解預制構件的結構受力特點，隨意翻身、起吊、運輸、安裝；不按設計圖紙施工；擅自更改結構施工順序，改變結構受力模型；不對結構做機器振動下的疲勞強度驗算等。（3）使用階段：超出設計載荷的重型車輛過橋；受車輛、船舶的接觸和撞擊；發生大風、大雪、地震、爆炸等；混凝土澆筑施工后的4~5h左右，此時水泥的水化反應開始劇烈，分子鏈逐漸形成，出現水分急劇蒸發現象，混凝土發生失水收縮，同時骨料因自重下沉，形成收縮。在構件的豎向變截面處如T梁、箱梁的腹板與頂板、底板的交接處，因硬化前沉實的不均勻多會產生表面的順腹板方向的裂縫，混凝土含氣量過大，而且引氣劑質量欠佳。由于目前使用的各種引氣劑性能有較大的差異，因此在混凝土中呈現的狀態也不盡相同，有的引氣劑在混凝土中會形成較大的氣泡，而且表面能較低，很容易形成聯通性大氣泡，如果再加上振動不合理，大氣泡不能完全排出，肯定會給硬化混凝土結構表面造成蜂窩麻面，混凝土橋梁發生裂縫的主要原因有以上幾種，如何采取一定的設計和施工措施來克服和控制大的裂縫產生，是每一個工程技術人員應該遵循的原則。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。

二、裂縫控制措施分析

嚴格控制混凝土原材料的質量，特別注意控制骨料的含泥量，含泥量的增加會大大降低混凝土的抗拉強度。應注意振搗，在施工條件的允許下宜進行二次振搗，以提高混凝土的抗裂性，同時還可有效防止塑性裂縫。采用合理的養護措施，如采用冷卻水管進行綜合養護措施，實行信息化自動監控，為減小大體積混凝土表面出現裂縫，施工中應根據實際情況，盡量選擇熱性比較低的水泥品種，限制水泥單位用量；減少骨料入模溫度，采取混凝土表面的保溫措施，提高混凝土表面溫度，縮小內外溫差，并緩慢降溫，必要時可采用循環冷卻系統進行內部散熱，或采用薄層連續澆筑以加快散熱，砌筑要使用料石，才能夠相互咬合。但事故后發現，塌下來的主拱券中還有片石。而且砌筑的砂漿混凝土不飽和，未填實，有空隙、空洞。另外，混凝土的沙石含量比較高。沙石應該用水洗過的沙，一般沙石含量就影響混凝土的凝結力。控制好拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，避免混凝土表面產生急劇的溫度梯度。當混凝土溫度高于氣溫時應適當考慮拆模時間，以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑的混凝土如早期拆模，在表面會引起很大的拉應力，出現“溫度沖擊”現象，與水化熱應力疊加后再加上混凝土的干縮，表面的拉應力會達到很大的數值，有導致裂縫產生的危險。如果需要早期拆模，則在拆除模板后應及時在表面覆蓋一層輕型保溫材料，這些對于防止混凝土表面產生過大的拉應力有著顯著的效果，混凝土的早期養護，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達到兩個方面的效果，一方面使混凝土免受不利溫度、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮，另一方面使水泥水化作用順利進行，以期達到設計的強度和抗裂能力。適宜的溫濕條件是相互關聯的，混凝土的保溫措施常常也有保濕的效果，裂縫的壓力灌漿修補法。壓力灌漿系指施加一定的壓力，將某種漿液灌入結構物內部裂縫中去，以封閉裂縫、恢復并提高結構強度及耐久性和抗滲性能的一種修補方法。此法一般用于裂縫多且深入結構內部或結構有空隙的修補場合。按灌漿材料的不同，可分為兩種：一是水泥灌漿，二是化學灌漿，表面粘貼法是指用膠把玻璃布或鋼板等材料粘貼在裂縫部位的混凝土面上，以封閉裂縫的一種修補方法。具體講有以下兩種方式：（1）玻璃布粘貼。玻璃布一般采用無堿玻璃纖維織成，它比有堿玻璃纖維的耐水性好，強度高。（2）鋼板粘貼。此法是用環氧基液粘結劑涂敷在整個鋼板上，將鋼板粘貼在鋼筋結構物的薄弱部位，使之與結構物形成整體共同受力，限制裂縫展開，改善主梁的受力狀態。 表面噴漿。噴漿修補是在經過處理的裂縫表面，噴射一層密實而且強度高的水泥砂漿保護層來封閉裂縫的一種修補方法。根據裂縫的部位、性質和修理要求與條件，可分別采用無筋噴漿、掛網噴漿，或掛網噴漿結合鑿槽的嵌修補等修補方法。 打箍加固封閉法。當鋼筋混凝土產生主應力裂縫時，可采用在裂縫打箍加固的封閉的方法。打箍加固焊成或圓鋼制成，打箍加固與梁的上下面接觸處可墊以角鋼或鋼板，角鋼或鋼板面積及箍的橫截面積，按修補加固部位主應力的大小而定，箍的安全應力及混凝土的抗壓強度通過計算而定。

三、裂縫產生的原因分析

橋梁結構能夠觀察到的嚴重裂縫損害，很多都是由于溫度引起的內應力和約束應力所造成的。混凝土具有熱脹冷縮性質，當外部環境或結構內部溫度發生變化，混凝土將發生變形，若變形受到約束，則在結構內將產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫，薄、厚構件的連接處易發生裂縫；在箱形橋梁中，當橋面板的溫度與底板溫度有較大差別時，箱形梁腹板處容易開裂；澆筑大體積混凝土時、由于產生水化熱，致使混凝土內外溫差過大，使得混凝土表面開裂：混凝土在降溫收縮時受到約束，內部產生拉應力，混凝土也容易開裂。此外，蒸汽養護或冬季施工時，若施工措施不當，混凝土驟冷驟熱，內外溫度不均，也易導致裂縫的產生，大氣氣溫低于零度時，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，而在設計計算階段，結構計算時不計算或部分漏算;計算模型不合理;結構受力假設與 實際受力不符;荷載少算或漏算;內力與配筋計算錯誤;結構安全系數不夠。結構設計時不考慮施工的可能性;設計斷面不足;鋼筋設置偏少或布置錯誤;結構剛度不足;設計圖紙交代不清等；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。例如現在對預應力、徐變等產生的 二次應力，不少平面桿系有限元程序均可正確計算，但在40年前卻比較困難。在設計上，應注意避免結構突變(或斷面突變)，當不能回避時，應做局部處理，如轉角處做圓 角，突變處做成漸變過渡，同時加強構造配筋，轉角處增配斜向鋼筋，對于較大孔洞有條件時可在周邊設置護邊角鋼。 荷載裂縫特征依荷載不同而異呈現不同的特點。這類裂縫多出現在受拉區，但必須指出，如果受壓區出現起皮或有沿受壓方向的短裂縫，往往是結構達到承載力極限的標志，是結構破壞的前兆，其原因往往是截面尺寸偏小。

結語

在橋梁施工中，混凝土裂縫是常見的問題，然而，裂縫的產生對橋梁壽命的影響是巨大的。必須在施工中，全面分析裂縫產生機理，控制施工溫度，對于產生的裂縫必須采取積極有效的措施，這樣才能確保橋梁質量。

參考文獻：

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