現澆混凝土箱梁裂紋分析及預防

【摘要】通過對現澆混凝土箱梁施工的研究及現場調查、分析，找到了現澆混凝土箱梁裂紋產生的主要原因，并根據現場施工的具體情況，總結制定了相應的預防措施。

【關鍵詞】混凝土箱梁；裂紋分類；原因分析；預防措施

1 工程概述

九堡南接線1標位于浙江省杭州市，屬于亞熱帶季風氣候，四季交替明顯，冬季寒冷干燥，夏季炎熱潮濕。我標段采用預應力混凝土連續箱梁形式，基準跨徑為30m，橋面寬度為25m，標準段梁高2m，頂底板均沿中心線設2.0%的橫坡，挑臂長度為3.9m，頂板厚度均為25cm，底板厚度支點處為40cm，跨中為22cm，頂板每50cm布設一束3φ15.2橫向預應力，縱向在頂板、底板、腹板設置預應力，結構為單箱三室，使用C50混凝土。施工方案采用滿堂支架現澆，分兩次澆筑成型.

2 裂紋分類

根據混凝土裂紋產生的原因來分析，混凝土裂紋主要可以分為：沉降塑性裂紋、干縮裂紋、溫度裂紋。

本工程現澆箱梁施工，施工中有少數箱梁在箱梁頂板、腹板和翼緣板部位發生裂紋，根據具體裂紋產生的部位，裂紋類型可以分為以下幾種。

（1）腹板豎向裂紋

此類裂紋在箱梁預制過程中有發生，不過比較少見，在腹板內外都有見到裂紋，但是裂紋基本不位于箱梁同一截面，即箱梁腹板裂紋基本不貫通。裂紋最大長度達1.2m，最短0.5 m。裂紋寬度絕大部分在0.2 mm以內，裂紋深度在10～30 mm。

（2）翼緣板橫向裂紋

箱梁翼緣板裂紋一般為腹板裂紋的延伸，當腹板未出現裂紋時，翼緣板裂紋較短，寬度較小。

（3）梁端底板縱向裂紋

梁端底板縱向裂紋發生于腹板縱向預應力筋張拉后，位于底板通長束預留孔附近。

（4）梁頂面板龜裂

梁頂面板裂紋走向沒有規律，縱橫向均有，裂紋長度較短、深度較淺。

3 裂紋原因分析

3.1 混凝土溫度收縮

3.1.1 裂紋原因分析

在實際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。該工程箱梁混凝土收縮裂紋多發生在腹板、橋面和翼緣板上，其原因是多方面的。從箱梁混凝土配合比的角度來講，首先，該混凝土是采用混凝土新技術制作的高性能混凝土，它以耐久性作為設計的主要指標，其特點是低水膠比并摻入了優質外摻料。這種混凝土水膠比較低，早期未水化水泥繼續水化消耗內部毛細孔中的水分，使內部相對濕度下降，相應產生自身體積收縮；同時由于低水膠比混凝土的結構致密，水分由混凝土內部向表面遷移慢，不能充分補充表面蒸發散失的自由水，從而使表面出現干燥裂縫的時間提早。其次，配制該混凝土時摻入的外摻料中含有硅灰，雖然硅灰顆粒小，細度大，對水的吸附作用大，使水分不易蒸發，并且硅灰的加入使混凝土中的大孔減少、密實度增加，水分不易散失，但開裂性增加，這是因為摻入硅灰的混凝土結構致密，內部水分向表面遷移的速度小于表面的蒸發速度，所以表層部分容易進入干燥狀態，而結構致密的細孔在缺水狀態下會產生更大的毛細張力，讓混凝土更容易開裂。另外，該高性能混凝土早期反應快，水化熱大，內部溫度梯度大，而早期混凝土抗拉強度低，容易使其開裂。

3.2 混凝土塑性收縮

塑性收縮發生在混凝土澆筑后4～5 h，此時水泥水化反應激烈，分子鏈逐漸形成，出現泌水和水分急劇蒸發，混凝土失水收縮，同時骨料因自重下沉，因此時混凝土尚未硬化，稱為塑性收縮。塑性收縮所產生量級很大，可達1%左右。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。在構件豎向變截面處如箱梁腹板與頂底板交接處，因硬化前沉實不均勻將發生表面的順腹板方向裂縫。為減小混凝土塑性收縮，施工時應控制水灰比，避免過長時間的攪拌，下料不宜太快，振搗要密實，豎向變截面處宜分層澆筑。

3.4 受力裂紋

該工程現澆箱梁預應力束分縱向及橫向預應力束，首先進行縱向預應力張拉，先腹板在頂底板張拉，有時在預應力后，發現梁中心線底板預留孔道封錨孔處也有豎向裂紋發生。分析原因，該類豎向裂紋是因為由于腹板處施加預應力后，箱梁腹板和箱梁對稱中心線處混凝土內的縱向應力差所致，致梁端部出現橫向拉應力，當錨墊板初混凝土振搗不密實，或局部混凝土強度較低時，錨墊板對端部混凝土壓力，也會產生細裂紋。

3.5 保護層厚度引起的裂紋

在具體的施工過程中，在箱梁頂面及端部保護層厚度可能控制不得當，存在過大或偏小的情況，保護層太小時，容易在混凝土早期沿著鋼筋的位置形成較長裂紋，當保護層偏大或過大時，混凝土收縮時，沒有鋼筋結構的束縛，也較容易產生龜裂現象。

4 裂紋預防措施

4.1配合比及生產控制

（1）粗骨料可以阻止水泥收縮從而阻止裂紋的產生，因此混凝土在滿足施工要求的條件下，盡可能的降低砂率。混凝土水灰比也是影響強度和裂紋的主要因素，水灰比大混凝土塌落度大，其收縮亦越大，也就越容易產生裂紋，因此施工中一定要嚴格控制好塌落度，不宜太大。粉煤灰及礦粉在混凝土中具有形態效應，活性效應，微集科效應，因此能改善和提高新拌混凝土和硬化混凝土的性能，改善混凝土的和易性和及降低泌水性，在相同的塌落度的情況下，混凝土用水量可降低，從而減少混凝土早期的沉縮量，有利于裂紋的控制。

（2）高溫季節避免混凝土過早硬化，可采取適當的措施緩凝，為施工抹面提供條件。

（3）如果遇到底板或頂板表面有混凝土浮漿產生，應及時去除，并從新加入塌落度比較大的混凝土，再次振搗，收面。

（4）控制好振搗時間，不可過振和漏振，過振會使粗骨料下沉，增大表面收縮。

（5）掌握好混凝土收面時間，應在表面水收干前后，適當用木抹子磨平搓毛兩遍，拍打，愈合裂紋，施工中決不可隨意向混凝土中加水。

4.2加強混凝土入模溫度及模板溫度的控制

為防止溫差應力造成的混凝土早期裂紋的產生，應加強混凝土入模溫度和模板溫度的控制工作。混凝土入模溫度控制在5～30℃，模板入模溫度控制在5～35℃，外界溫度較低時，對骨料及模板搭棚覆蓋，同時提高混凝土拌和用水的溫度。外界溫度較高時，混凝土盡量安排在溫度較為適宜的時間段（傍晚或夜間）進行，同時采取水泥罐噴淋降溫對拌和用水加入冰快等措施降低混凝土溫度。

4.3 加強施工養護措施

安排專人進行混凝土養護工作，保證混凝土澆筑完成7天內，混凝土表面保持濕潤。氣溫較高時，需在混凝土澆筑完成后3-4小時及時進行覆蓋， 初凝后及時進行灑水保濕。當氣溫低于5℃時，需噴灑養護劑養護，不能直接灑水養護，條件較好的工地，可以選擇塑料薄膜進行覆蓋保濕，防止早期裂紋的產生。

4.4 局部增加抗裂鋼筋

對預施應力引起的受力裂紋，采取了局部增加抗拉鋼筋的措施來承受混凝土結構中的拉應力。梁端受力裂紋采用增加箱梁橫向底板鋼筋后可避免該類裂紋的再次發生。根據設計要求在預應力曲線段需設置防崩裂鋼筋，在現場實際施工在需加強監督，落實到位，防止偷工減料的情況發生。

5結束語

混凝土裂紋一直以來都是施工中常見的質量問題，其實也是影響橋梁使用壽命的關鍵因素之一，尤其在江南沿海的潮濕環境中更加需要足夠的重視，通過本工程的實踐經驗，證明對于現澆混凝土箱梁的施工，只要認真對待每個施工環節，及時采取有效預防措施，是可以最大限度地減少或避免裂紋出現的，達到優質工程目標。

參考文獻

[1] 王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].北京：中國建筑工業出版社，1997.

[2] 王鐵夢.工程結構裂縫控制的綜合方法[J].施工技術，2000（5）.

作者簡介：夏文；性別：男；出生年：1985；籍貫：湖南邵陽；學歷：大學本科。