淺談公路橋梁施工裂縫的成因及防治技術

【摘要】隨著我國公路建設的快速發展，橋梁施工裂縫是工程建設中常見卻很難消除的難題，本文簡單分析了橋梁裂縫形成的主要原因，提出了裂縫的預防措施及處理方法。

【關鍵詞】橋梁；裂縫；裂縫成因；預防措施；處理方法

前言：

橋梁是公路系統重要的組成部分，而橋梁混凝土裂縫是影響其結構使用壽命的重要因素之一，裂縫產生的原因各有不同，施工中應針對工程狀況，分析容易產生裂縫的部位及原因，制定有效的防治措施，控制施工裂縫的發展，保證工程質量，從而延長橋梁的使用壽命。

1 裂縫的成因分析

1.1 混凝土收縮引起的裂縫?；炷潦湛s所產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，以前兩種收縮裂縫為主。混凝土澆筑4～5h后，水泥水化反應激烈，逐漸形成分子鏈，水分急劇蒸發，骨料下沉，混凝土硬化尚未完成，此時發生的收縮稱為塑性收縮。骨料下沉，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?；炷脸醪接不瓿珊螅韺铀种饾u蒸發，濕度逐漸降低，混凝土體積逐漸減小，稱為縮水收縮。混凝土內外收縮不均勻，表面收縮大，因此會受到內部混凝上的約束，表面混凝土將會承受拉力，超過抗拉強度后，便會產生收縮裂縫。

1.2 施工工藝質量引起的裂縫。①支架地基未壓實、基礎承載力不夠，澆筑混凝土后支架產生不均勻沉降；②支架剛度、強度、穩定性不足或模板剛度不足，澆筑混凝土中，混凝土自重及側向壓力迫使模板變形；過旱拆?；蛞靶U拆模引起的裂縫；③混凝土攪拌、運輸時間民，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范要求，水泥、碎石、砂、外加劑、外摻料等不符合規范要求；⑤擅自更改設計水灰比，從而導致混凝土凝結硬化時收縮量增加；⑥混凝土未能嚴格按規范要求分層、分段澆筑，混凝土澆筑不連續；施工縫處理不到位；⑦混凝土振搗不密實、不均勻，出現蜂窩、麻而、空洞等，削弱了截而承載力，引起鋼筋銹蝕等；⑧混凝土養護措施不當，使得混凝土的結構強度未達到設計目標；○9鋼筋保護層不符合設計要求。

1.3 溫度變化引起的裂縫?；炷翗蛄簩儆诖篌w積混凝土工程，在澆筑過程中，混凝土內會產生較大的水化熱，如果采取的措施不當，會造成混凝土內外的溫差過大，產生較大的溫差應力，從而導致混凝土產生裂縫。

1.4 荷載作用產生的裂縫。鋼筋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，又可細分為直接應力裂縫、次應力裂縫兩種。承受拉(軸)力和彎矩的鋼筋混凝土構件在橫截面會產生一維的拉應力，承受剪力和扭矩及其他復合受力結構則會出現主拉應力，它們都可能會在垂直于主拉應力的方向產生裂縫。裂縫一般沿構件寬度方向貫通部分截面或全截面。根據截面形狀的不同，荷載裂縫的形態也會有所不同。

1.5 基礎變形引起的裂縫。橋梁工程一般跨度大，寬度窄，基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移，即使是很小的數值也會在結構中引起較大的附加應力，一旦超出結構的抗拉能力，就會發生開裂?；A沉降變形的主要原因有地質差異太大或勘察不詳、結構荷載或基礎類型差別太大等。

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生有影響，需要結合具體工程條件及施工過程中的變化，做好動態控制的各項準備。

2 裂縫預防措施

2.1 確定最佳配合比

2.1.1 選用優質原材料

(1)水泥：選用水化熱較低、收縮量較小、干縮值較小、高標號、早期強度較高的、含堿量較低的、初凝時間較長的水泥，以減少水化熱量總量，減小溫差變化幅度，減少水泥水化時收縮量，增強水泥膠和物的早期強度，從而避免因溫差、干縮等原因產生裂縫。

(2)粗細集料：選用吸水率較小、收縮性較低、級配良好的骨料，控制骨料中云母、含泥量、有機質和輕物質和硫化物的含量，以減少骨料的收縮，增強混凝土強度。

2.1.2 確定最佳配合比

（1）水灰比：一般來說用水量越大，水灰比越高，混凝土干縮越大。水灰比一般控制在0.5以下。

（2）外摻礦物粉：為減小混凝土中水泥含量，減少水化熱及收縮，一般采取外摻粉煤灰等礦物粉，替代混凝土中部分水泥含量，礦物粉摻配比例宜占膠凝總量的1/4。

（3）外加劑：摻加高效減水、增塑、緩凝劑來增加混凝土的坍落度和和易性，減少水泥及水的用量，改善混凝土拌合物的流動性、保水性，降低水化熱，減少水化熱總量，減少混凝土干縮，推遲熱峰的出現時間。

2.2 定量預測

計算大體積混凝土溫度、應力、平均整澆長度（伸縮縫間距），確定混凝土內外最大溫差、最大應力、最長伸縮縫間距，當其超過混凝土極限抗拉強度時，需在施工方案中采取降溫、延長溫度變化時間，或增加應力釋放途徑，或增加伸縮縫來避免產生裂縫。計算支架及模板的剛度及撓度，防止因支架及模板的下沉而引起混凝土在未形成強度前不均勻沉降而產生裂縫。

2.3 合理施工

在混凝土結構立模、澆筑、預制構件運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，必須合理組織施工，防止因施工原因產生裂縫。

2.3.1 混凝土立模與支架

模板與支架必須具有足夠的強度和剛度。支架設置在具有足夠強度的地基上，防止因不均勻沉降而產生裂縫。在支架拆除時，施工順序正確，避免由于產生瞬時動荷載而導致的對結構產生沖擊作用而產生的裂縫。

2.3.2 混凝土澆筑

（1）混凝土施工時，必須嚴格按照規范施工，盡量克服由于材料性質所產生的裂縫。

（2）混凝土攪拌與運輸時，要合理確定施工時間的長短，防止混凝土水灰比加大，避免混凝土凝結硬化時收縮量增加，防止水分蒸發過多，引起混凝土塌落度過低，使混凝土出現不規則的收縮裂縫。

（3）混凝土振搗時，防止過振、漏振及振搗不密實，嚴禁出現混凝土中粗細骨料不均勻、硬化后沉落過大及成型后出現蜂窩、麻面、空洞，導致鋼筋銹蝕等現象，避免混凝土抵抗裂縫的抗拉強度降低、塑性收縮及成為荷載裂縫的起點。

（4）混凝土分層或分段澆筑時，接頭部位處理好，防止在新舊混凝土和施工縫之間出現裂縫。澆筑時分層適度，使混凝土中水化熱合理散發。

（5）混凝土初期養護時不得急劇干燥或早期受凍，防止混凝土與大氣接觸的表面上出現不規則的收縮裂縫、局部剝落，或脫模后出現空鼓現象。

（6）在長、高較大而寬度較小、配筋較多、預留孔道較多的結構混凝土澆筑振搗時，采用多種方法澆筑，可避免振搗控制不力及蜂窩、麻面、空洞的產生。

2.3.3 預制構件運輸、堆放、吊裝

預制構件堆放時，支承墊木在一條垂直線上，懸臂不能過長，運輸過程中防止劇烈顛撞，吊裝時吊點位置恰當，在剛度較小的方向設置可靠的加固措施等，均可避免應力裂縫的產生。2.4 實時監控

2.4.1 支架及模板變形監控

對于重要結構部位，如懸臂施工剛構0#塊支架、掛藍、連續箱梁滿堂支架等施工前要進行等荷載預壓，實際測得變形值，施工時據實測變形值預設預拱度。澆筑混凝土過程中，專人負責檢查支架及模板穩定性，準備必需的工具、材料，在發現變形時，在混凝土處于流態時及時支護。

2.4.2 混凝土配合比監控

實測粗細骨料含水量，計算出施工配合比。攪拌過程中，水量通過時間來控制，粗細骨料及水泥、外摻礦粉通過電子計量來控制，外加劑通過量杯保證按施工配合比攪拌混凝土，嚴禁隨意更改水灰比。

2.4.3 溫度監控

（1）控制混凝土入模溫度低于30℃，實時監控構件中混凝土終凝前內外溫度，尤其是澆筑后1天～3天內水化熱高峰時。

（2）實測循環冷卻降溫管進出口水溫，據內外溫差值確定冷卻水流量、冷卻水溫度，保證混凝土內外溫差在規范允許范圍內。

3 裂縫處理

對于已經產生的裂縫，需要根據實際情況采取不同的方法進行處理。一般來說，混凝土裂縫的處理方法通常主要有：表面修補法，灌漿、嵌逢封堵法，結構加固法等。

3.1 表面修補法

表面修補法是一種簡單、常見的修補方法，它主要適用于穩定和對結構承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續開裂，通常采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

3.2 灌漿、嵌逢封堵法

灌漿法主要適用于對結構整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補，它是利用壓力設備將膠結材料壓入混凝土的裂縫中，膠結材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而起到封堵加固的目的。常用的膠結材料有水泥漿、環氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學材料。嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等；常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

3.3 結構加固法

當裂縫影響到混凝土結構的性能時，就要考慮采取加固法對混凝土結構進行處理。結構加固中常用的主要有以下幾種方法：加大混凝土結構的截面面積，在構件的角部外包型鋼、采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固。

3.4 混凝土置換法

混凝土置換法是處理嚴重損壞混凝土的一種有效方法，此方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有：普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

4 結語

總之，在橋梁施工過程中，只要嚴格控制好材料質量、施工工藝、以及現場的施工管理，抓好施工中的每一道工序的質量，并根據現場條件，材料特點，氣溫等多種因素，采取合理的措施，就能有效地控制裂縫的產生，確保工程質量。

參考文獻

[1]王鐵夢.工程結構裂縫控制[M]．北京：中國建筑工業，1997

[2]彭立海、閻士勤、張春生、翟建.大體積混凝土溫控與防裂2005.11

[3]鞠麗艷.混凝土裂縫抑制措施的研究進展.混凝土，2002.5