橋梁工程施工裂縫的成因及防治對策分析

馬春江

(中交第一公路勘察設計研究院有限公司)

橋梁工程施工裂縫的成因及防治對策分析

馬春江

(中交第一公路勘察設計研究院有限公司)

將對橋梁施工過程中混凝土裂縫形成的原因加以分析與研究，并且提出有效的施工裂縫防治對策，以便加強混凝土橋梁施工的技術水平與施工質量，在一定程度上減少由于橋梁裂縫所引發的安全事故。

橋梁工程;施工裂縫;對策

1 橋梁工程施工裂縫出現的成因分析

1.1 結構性裂縫的形成原因

(1)在混凝土骨料當中的活性硅，和地下水、水泥以及外加劑等中的堿結合，發生膨化作用，水泥和硫酸水化的過程中所出現的鋁酸鈣反應，會由于體積膨脹而形成極強的局部拉力，同時由于混凝土內的鋼筋生銹，有害化學反應的作用，模板滲透性差，以及水泥的使用量過多等因素的影響，造成大量具有侵害性的效應集聚，致使混凝土出現器質性的改變，進而使得混凝土發生了裂縫。(2)在橋梁施工建設過程中，因為錨墊板的位置沒有嚴格依據設計要求去布置、錨墊板后螺旋筋并未與錨墊板相互頂牢、錨墊板處的混凝土強度沒有達到相關規定中的要求等，進而導致預應力結構發生張拉裂縫現象。普通鋼筋混凝土連續箱梁在拆架時出現的裂縫，主要是因為落架的時間比較長、落架的次序不合理所造成。由于聯箱梁落架是無法在短時間內完成的，必須經歷一個由簡支梁至連續梁的受力體系轉換，以便和設計的受力體系相接近，進而進行轉變的發展過程。因此，連續梁的負彎矩區在將跨中支架拆除時，可能會在梁頂出現橫向的裂縫。(3)針對非預應力現澆連續箱梁與預制梁板，在施工的過程中設定了預拱，然而由于荷載作用的影響，必定會導致結構出現開裂，非預應力現澆連續箱處于梁頂負彎矩區時，就將形成裂縫現象;假使該裂縫的大小在有關設計規定范疇以內或者是低于0.2 mm，那么其結構就是安全可靠的，反之，就必須采取有效措施進行加固處理。

1.2 非結構性裂縫形成的原因

(1)塑性裂縫和收縮裂縫。

所謂的塑性裂縫，指的就是在可塑狀況下，混凝土所發生的裂縫，該裂縫又被分為兩種情況，即收縮裂縫與沉降裂縫。其中，收縮裂縫形成的原因主要是因為混凝土干燥速度較快，混凝土中水分蒸發的速率明顯比其泌水的速率要大，在固體顆粒的表面上構成毛細管張力、彎月形以及混凝土收縮等現象，進而形成拉應力，并且該拉力比混凝土自身的抗拉強度要強，因此造成混凝土發生裂縫。而沉降裂縫出現的主要原因是因為在塑性狀況下，混凝土的基礎和支架等各個方面，存在不均勻沉降的情況，致使局部的混凝土出現變形，最終造成裂縫的產生。這是其中的一個原因，還有另外一個原因為:因為受到重力因素的影響，致使混凝土內比較重的顆粒逐漸下沉，使得水泥漿向上浮，而模板與鋼筋的拉桿對該下沉施加了一定的約束力，最終導致了裂縫的形成。

(2)長期干縮裂縫。

所謂的長期干縮裂縫，指的就是混凝土長時間的暴露在空氣(未飽和)當中，因為化學和物理的失水作用，導致混凝土的體積逐漸變小，一旦混凝土縮小受到一定的制約時，那么將隨之產生裂縫。一般情況下，由于干縮形成的混凝土應變速率極為的緩慢，并且混凝土由于徐變而出現的松弛將與一部分的干縮應變相互抵消。但是，混凝土的其他情況同樣將引發干縮裂縫現象，例如混凝土所在環境的濕度、溫度、混凝土的配合比、混凝土設計的表面積和體積比值以及鋼筋的布置等等。

(3)溫差裂縫。

溫差裂縫主要是因為混凝土自身內部與外部溫度的改變，以及其所處環境溫度和表面溫度之間的差別，導致混凝土本身收縮不均衡，最終使其發生裂縫。因為利用各種材料(如模板)將早期的混凝土構件予以隔絕，使得水泥在水化之后所形成的熱量難以及時有效的散發到空氣當中，因此混凝土在澆筑后的24 h內溫度將迅速上升，在之后的幾天內，伴隨著熱量的消散混凝土也會逐漸冷卻，在這個時候混凝土將出現收縮。而因為受到外部模板與結構內部鋼筋所帶來的影響，使得該收縮受到了一定的約束，最終引發了混凝土裂縫現象。在冬季進行混凝土施工的過程中，因為混凝土本身的散熱速度快，混凝土自身內部的溫度相對而言比較高，但是外部表面溫度由于受環境溫度的影響變得比較低，進而使得混凝土內部的收縮率明顯低于外部表面的收縮率，最終導致混凝土表面形成了開裂。

2 防治橋梁工程出現施工裂縫的有效對策

2.1 原材料和配合比的控制

水泥:在選取水泥時，應當與國家標準相符，同時必須堅持以和易性好、收縮性較小以及混凝土強度符合相關標準為原則。另外，還應該關注其是否會影響到混凝土的耐久性、結構強度以及使用環境等。

粗骨料:應當選擇較為堅硬的碎石，因為橋梁工程不同部位的鋼筋是不一樣的，所以必須對骨料的粒徑進行控制，盡量采取連續級配。在施工之前，對將要使用的碎石實行堿活性檢測。

細骨料:應當選取粒徑在5 mm以內、級配好、顆料干凈以及較為堅硬的骨料，且盡可能采用河砂。另外，應當對砂中的雜質含量進行檢驗，使其最大含量控制在一定的范圍內。

拌和水與外加劑:在拌和水中，不能包含游離酸類、糖類以及有害物質等等，以免對水泥的硬化帶來負面影響。若需要使用外加劑，那么必須依據外加劑的特點和混凝土澆筑的目的，來選擇最適合的外加劑種類。

在對混凝土配合比進行配制的過程中，必須對各種因素進行充分的考慮，以避免影響到橋梁的抗裂性，例如模板的形式、施工的季節以及混凝土的強度等等。在施工過程中，施工單位常常會忽略混凝土的變形特性，僅僅關注其強度，但是變形特性剛好是混凝土發生裂縫的關鍵因素之一。

2.2 強化溫度的控制

溫度裂縫的特征主要表現為:隨著溫度的改變而合攏(擴張)，而致使溫度發生改變的原因為水熱火、年溫差以及降溫等等。那么，要想對溫差裂縫進行有效的預防與控制，就應當做好以下工作:第一，選取具備較高性能的混凝土，加強抗裂性能，避免在橋梁施工中使用表面干縮程度比較大的混凝土材料。第二，在混凝土內增加一定量的減水劑，這可以防止泌水現象，進而加強混凝土保護層的厚度。第三，在橋梁工程施工過程中，在選擇水泥時應當選取水化熱比較低的種類，對水泥的單位用量進行限制，降低骨料入模的溫度，縮小混凝土內外的溫差，且逐漸降低溫度，并且采取相應的對策予以散熱，例如薄層連續澆筑技術。第四，冬季施工時，應當對混凝土的表面予以保溫處理，在夏季施工時，應當對混凝土骨料予以灑水處理，以便對混凝土溫度進行有效的控制。

2.3 加強混凝土結構的加固

針對彎起筋明顯不足、補強梁內特長箍筋不夠等情況，應當選取鋼筋加固法予以加固處理。具體操作方法為:把扁鋼或者是圓鋼打造成垂直(斜形)的鋼箍，在鋼箍的兩頭開有螺紋紋路，之后利用螺母把其套入，且用鋼板固定，亦或者是利用焊接的方式把兩個U型鋼箍固定一起，之后打入金屬楔固定。施工人員在應用鋼箍的過程中，為了防止出現滑開的現象，應該在梁上刻上槽。

2.4 加強混凝土的養護工作

橋梁在運轉的過程中，可能由于種種因素的影響，導致橋梁局部出現破壞或者是損傷，例如自然界及其自然災害的侵害、超載以及承載過于頻繁等等。伴隨著橋梁使用時間的變長，其損傷的部位和損傷的類型也將隨之增多，損傷程度也將不斷加劇，所以，加強養護工作對橋梁而言是極為重要的。通過大量實踐表明，在混凝土橋梁施工工程中，混凝土養護是其中極為關鍵的內容與環節，沒有對混凝土養護工作予以充分的重視，不但將使得混凝土的強度有所下降，同時極易在混凝土硬化時由于水分消失且未得到及時的補充，而形成裂縫。只有對混凝土橋梁進行不間斷的保養與維護，方能有效的預防和控制裂縫的產生。

2.5 預應力的合理運用

在混凝土橋梁施工中合理運用預應力，對預防橋梁結構、構件開裂具有極為重要的作用與價值。在橋梁鋼筋混凝土的結構加載或者是使用以前，在受拉區的混凝土中預先施加一定的壓力，換而言之，就是在受拉區域內的混凝土中實行張拉鋼筋，且利用鋼筋自身所具備的回縮力使該受拉區提前接受鋼筋帶來的壓力。如果外部施加給混凝土構件壓力時，必將抵消掉受拉區域中混凝土內的預壓力，之后混凝土方會受到拉力的影響，進而有效的制約混凝土的拉長，從而防止混凝土結構裂縫的產生。因此，在混凝土橋梁施工過程中，應當合理運用預應力。

3 結束語

綜上，為了能夠強化對混凝土裂縫的了解，盡可能防止裂縫的產生，相關施工人員應當對混凝土橋梁施工裂縫產生的原因加以分析，并且采取有效的防治對策，以避免或控制混凝土裂縫的產生，保證橋梁建設工程的質量。

［1］鄭文俊.混凝土橋梁施工裂縫的成因及防治對策分析［J］.城市建設理論研究(電子版)，2013，(17).

［2］阮磊.混凝土橋梁施工裂縫的成因及防治對策［J］.城市建設理論研究(電子版)，2012，(11).

［3］王海春，汪洋.混凝土橋梁施工裂縫的成因及防治對策分析［J］.城市建設理論研究(電子版)，2013，(23).

U445.7

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1008－3383(2014)04－0125－01

2013－12－11