應力混凝土箱梁裂縫成因及防治措施

摘要：大部分混凝土箱梁工程都存在不同程度的裂縫問題。混凝土開裂現象似乎是混凝土箱梁施工中經常發生的病害之一，因此，通過何種方式避免裂縫的出現便成為了眾多橋梁工程技術人員普遍關注的課題。鑒于此，本文就從各種角度來具體分析混凝土橋梁裂縫的成因，并從設計和施工等方面深入探討防治裂縫的方法，盡量做到防范于未然。

關鍵詞：箱梁裂縫 裂縫成因 防止措施 處理辦法

在已建成的大跨度預應力混凝土梁橋中，當跨度超過40m后，橫截面大多采用箱形截面。箱形截面是一種閉口薄壁截面，其抗扭剛度大，截面效率指標較T形截面高，結構在施工和使用過程中都具有良好的穩定性。頂板和底板面積較大，能有效地承擔正負彎矩，并能滿足配筋的需要，適應具有正負彎矩的結構，也更適應于主要承受負彎矩的懸臂梁、T形剛構等橋型。適應現代化施工方法的要求。

預應力箱梁在正常使用極限狀態下不應該出現梁體裂縫，但是已建預應力混凝土箱梁橋上的開裂情況卻非常普遍，因此我對預應力混凝土箱梁橋典型裂縫成因進行了系統總結，望能為混凝土箱梁的設計和施工起到一定的參考價值。

1 裂縫產生的原因

根據成因，我們可將混凝土裂縫分為兩大類，一類是由外荷載引起的裂縫，即受力裂縫或結構性裂縫；另一類是由變形引起的裂縫，又叫做非結構性裂縫。前者主要是結構承載力產生了重大的問題或達不到設計要求而引起的，這就要求施工人員在施工設計環節必須具體分析荷載對施工活動的影響；后者則是因為混凝土構建達不到變形的要求而在內部出現自應力，自應力一旦超出限定的范圍，就會引發混凝土裂縫。下面幾點是引發非結構裂縫的主要原因：

1.1 澆筑后的混凝土處在塑性階段，表面失水或骨料沉落會使混凝土開裂。

1.2 混凝土凝固時由于混凝土收縮而產生裂縫。

1.3 因外部氣溫發生急劇的變化而導致裂縫的產生。溫度變化約束了混凝土結構的形成，而出現內部的應力，如果混凝土抗裂強度達不到內部應力的要求，就會引發混凝土溫度裂縫。

1.4 因采用不合理的施工方法施工而引發混凝土裂縫。需要指出的是，在施工中，若采取了科學的施工方案和工藝流程，而且混凝土坍落度、配合比等各項施工活動均能滿足質量控制要求，也保證了施工現場最低溫度25℃，則可判定該裂縫屬于溫度裂縫。

1.5 沒有根據現場情況設計支架、模板和移動模架等設備的構件結構，也未按施工要求設計構件的剛度、強度、穩定性而導致結構變形；基礎發生水平方向的位移，或存在不均勻沉降等問題；采用了與施工要求不符的支架預壓等都可能導致結構主應力和附加應力增大，進而引發混凝土裂縫。

1.6 如預應力張拉時間過早，張拉過程中即使保證了強度達到設計要求，但混凝土齡期較短，如果彈性模量沒有同步增長，就可能對后期變形產生不利影響。同時，混凝土結構的澆筑、構件的制備、拆模時間、運輸、堆放、拼裝和吊裝等環節，采用了不符合施工規范的工藝流程也可能破壞工程質量，最終引發縱、橫、斜方向的裂縫。

1.7 混凝土屬于脆性材料，不具有較強的抗拉強度，澆筑后如果采用了不科學的措施進行養護，或未及時減小結構內外部溫差，極易引發收縮裂縫或溫度裂縫；如果后期養護不當，對混凝土干濕度把握不到位，造成混凝土表面發生干縮變形，也會引發混凝土裂縫。所以，施工時應注意及時減小內外部溫差，盡量避免混凝土收縮。

2 防止裂縫的措施

因變形引發的混凝土裂縫主要包括沉陷（塑性）收縮裂縫、干縮裂縫和濕度裂縫。針對其成因，施工單位可采取相應的防治措施加以整治。在預制箱梁的施工中，我們主要通過以下途徑來整治裂縫。

2.1 原材料和配合比。

2.1.1 原材料：施工中，必須對混凝土原材料的質量及技術指標進行嚴格的控制，施工人員往往不重視粗細骨料的含泥量的控制，用于現場施工的原材料都在采石場和使用前沖洗過一次，同時用優質湖州華陽青石及江西贛江中粗砂，使其含泥量不超過1%，以此來提升混凝土抗拉性能，從而對微裂縫等質量缺陷進行有力的控制。

2.1.2 配合比：設計混凝土配合比的過程中，應根據施工設計使用浙江新都高標號水泥和江蘇建材所的增強劑，以減少水泥用量，避免施工過程中產生過多的水化熱，且水灰比也不宜過高，注意適當增加混凝土初凝時間，避免混凝土產生收縮現象。

2.2 施工工藝改進。控制混凝土的出機溫度和澆筑溫度：集料要先用冷水沖洗再投入使用，注意原材料溫度不宜過高，以免混凝土出機溫度過高；如果當地氣溫過高，則要選在早晨或上午進行混凝土的澆筑，最好在上午10點之前結束澆筑。

2.3 振動工藝。采用兩次振搗技術提高混凝土強度和抗裂性能，且澆筑的壁厚最好是均勻的。通過二次振搗，混凝土強度、密實度和抗滲性能都有所改善，且內部微裂現象也減少了許多。注意兩次振搗之間的時間間隔大約是1h，也就是二次振搗必須在混凝土初凝前完成，否則，混凝土內部結構會受到影響。

2.4 養護工藝。保持合適的適度和溫度是養護的關鍵。在養護階段，可用雙層白色土工布覆蓋混凝土表面，定時灑水確保混凝土表面濕潤，內模頂板及肋極采用噴霧機噴霧養生，適當延長外模、底模的拆模時間。可減少混凝土表面的熱擴散，避免表層產生過高的溫差，從而阻止表面裂縫的產生。因為散熱時間較長，能充分發揮混凝土強度及其松弛作用，使混凝土總溫差產生的拉力小于混凝土的抗拉強度。適當的潮濕條件可防止混凝土表面脫水而產生收縮裂縫。同時可使水泥水化充分，提高混凝土的抗拉強度。

3 裂縫的處理方法

出現裂縫以后，施工人員要實時觀測其發展情況，盡快找出裂縫產生的根源，并根據分析結果采取科學的施工方案。而且在施工中，應堅持“治本為主，治表為輔，表本結合，綜合治理”的原則，通過合理的方法來處理裂縫，以確保施工質量。大部分施工單位都通過表面修補法和注縫法來修補裂縫。這里只詳細介紹第一種方法。表面修補法一般是將膠水拌合的水泥漿涂抹在裂縫表面來修補裂縫，該方法主要用于修補箱梁混凝土表層程度較小的龜裂，它最大的作用是美化建筑物外觀，內部鋼筋并不會因裂紋的產生而銹蝕。

4 結束語

對于混凝土施工而言，裂縫病害一般都不可避免，箱梁混凝土施工同樣如此。裂縫一旦產生，箱梁的抗滲能力和材料的耐久性會受到影響，也將導致鋼筋的銹蝕，同時使混凝土碳化，最終會縮短箱梁的使用壽命。所以，建設單位在進行混凝土施工時，首先要掌握混凝土裂縫的成因及其造成的危害，針對其特點采取相應的科學的防治措施來防止裂縫危害進一步蔓延，確保混凝土澆筑質量，使工程建設達到穩定、安全、耐久的設計要求。