橋梁連續梁混凝土施工裂縫控制技術

李必強

摘 要：結合某特大橋連續梁混凝土施工的成功實踐，從連續梁混凝土施工裂縫的成因入手，詳細闡述了連續梁混凝土施工裂縫防治措施，為連續梁混凝土施工裂縫控制提供了新的借鑒經驗。

關鍵詞：橋梁 連續梁混凝土 施工 裂縫

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（a）-0040-01

1 工程概況

某特大橋主橋上部箱梁平面位于直線段上，線間距4.4 m，主梁采用單箱雙室變高度箱形截面，中跨跨中及邊支點處梁高5 m，中支點處梁高10.5 m，梁底按圓曲線變化，圓曲線半徑R=675.114 m。箱梁頂寬12.6 m，中支點處局部頂寬15.6 m；箱梁頂板厚0.4 m，中支點處局部頂板厚1.0 m，邊支點處局部頂板厚0.7 m；箱梁底寬10.2 m，中支點處局部底寬13 m；底板厚度0.4～0.979 m，中支點處局部底板厚1.50 m，邊支點處局部底板厚0.80 m，邊支點及中支點附近底板設0.80×0.8 m檢查孔。主梁共分91個梁段，邊孔梁段編號為1～23，中孔梁段編號為1'～22'，梁拱結合部0號梁段長16 m，中孔22'號和邊孔22號合龍段長均為3 m，邊孔23直線段梁長11.35 m，其余梁段長分3 m、4 m、4.5 m三種。主梁除0號梁段、23號梁段在支架上施工外，其余梁段均采用掛藍懸臂澆筑，懸臂梁段最重3000.1 kN。

2 連續梁混凝土施工裂縫成因

（1）溫度變化引起的裂縫。混凝土具有熱脹冷縮性質，當外部環境或結構內溫度發生變化，混凝土將發生變形，若變形遭到約束，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裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應力可以達到甚至超出活載力。溫度裂縫區別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴張或合攏。引起溫度變化的主要因素有：日照：橋面板、主梁或橋墩側面受太陽曝曬后，溫度明顯高于其它部位，溫度梯度呈非線形分布，由于受到自身約束作用，導致局部拉應力較大，出現裂縫。驟然降溫：突然大雨、冷空氣侵襲、日落等可導致結構外表面溫度突然下降，但因內部溫度變化相對較慢而產生溫度梯度。日照和驟然降溫內力計算時可采用設計規范或參考實橋資料進行，混凝土彈性模量不考慮折減。水化熱：出現在施工過程中，大體積混凝土澆筑之后由于水泥水化放熱，致使內部溫度很高，內外溫差太大，致使表面出現裂紋。（2）收縮引起的裂縫。在實際過程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發生混凝土體積變形的主要原因。塑性收縮發生在施工過程中、混凝土澆筑后4～5 h左右，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。混凝土結硬以后，隨著表層水分逐步蒸發，溫度逐步降低，混凝土體積減小，稱為縮水收縮（干縮）。因混凝土表層水分損失快，內部損失慢，因此產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當表面混凝土承受拉力超過其抗壓強度時，便產生收縮裂縫。混凝土硬化后收縮主要就是縮水收縮。（3）施工工藝引起的裂縫。在混凝土結構澆筑、構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理、施工質量低劣，容易產生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進的和貫穿的各種裂縫，特別是細長薄壁結構更容易出現。裂縫出現的部位和走向、裂縫寬度因產生的原因而異，比較典型常見的有：混凝土振搗不密實、不均勻、出現蜂窩、麻面、空洞，導致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點；混凝土澆筑過快，混凝土流動性較低，在硬化前因混凝土沉實不足，硬化后沉實過大，容易在澆筑數小時后發生裂縫，即塑性收縮；混凝土攪拌、運輸時間過長，使水分蒸發過多，引起混凝土坍落度過低，使得在混凝土體積上出現不規則的收縮裂縫；混凝土初期養護時急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現不規則的收縮裂縫。；用泵送混凝土施工時，為保證混凝土的流動性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，導致混凝土凝結硬化時收縮量增加，使得混凝土體積上出現不規則裂縫；混凝土分層或分段澆筑時，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土和施工縫之間出現裂縫。如混凝土分層澆筑時，后澆混凝土因停電、下雨等原因未能在前澆筑混凝土初凝前澆筑，引起層面之間的水平裂縫；采用分段現澆時，先澆混凝土接觸面鑿毛、清洗不好，新舊混凝土之間粘結力小，或后澆混凝土養護不到位，導致混凝土收縮而引起裂縫；施工時模板剛度不足，在澆筑混凝土時，由于側向壓力的作用使得模板變形，產生與模板變形一致的裂縫；施工時拆模過早，混凝土強度不足，使得構件在自重或施工荷載作用下產生裂縫；施工質量控制差。任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料計量不準，結果造成混凝土強度不足和其他性能（和易性、密實性）下降，導致結構開裂。

3 連續梁混凝土施工裂縫防治措施

（1）為減少溫縮裂縫，施工中應根據實際情況，盡量選擇水化熱低的水泥品種，限制水泥單位用量，減少骨料入模溫度，降低內外溫差，并減緩降溫，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。（2）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，豎向變截處宜分層澆筑。（3）混凝土配合比選定。在滿足設計要求下，充分考慮保1證強度、彈性模量、混凝土運輸、泵送時坍落度損失等影響因素。摻用外加劑、粉煤灰、減少水泥用量，以減少混凝土收縮徐變、防止梁體裂紋，并做相應的匹配試驗。采用無堿活性反應的骨料和低堿水泥，防止堿骨料反應。配制的混凝土拌合物應滿足施工要求，配制成的混凝土應滿足設計強度、耐久性等質量要求。水泥選用低水化熱和堿含量小于0.06%的低堿含量普通硅酸鹽水泥（摻合料為粉煤灰或礦粉）。粗骨料：優先選用當地不具有堿-骨料反應活性的堅硬耐久石子，壓碎指標不大于8%，針片狀含量不大于10%，含泥量低于0.5%，泥塊含量低于0.25%，堅固性硫酸鈉溶液法5次循環后的質量損失小于8%。細骨料：優先選用不具有堿-骨料反應活性的河砂，含泥量低于1.5%，堅固性硫酸鈉溶液法5次循環后的質量損失小于8%，2.36 mm篩孔的累計篩余量宜大于15%，0.3 mm篩孔的累計篩余量宜在85%～92%范圍內。（4）混凝土澆注。在澆筑混凝土前，需檢查和控制模板、鋼筋、保護層和預埋件、預埋管等尺寸、規格、數量和位置，其偏差值應符合施工及驗收規范的規定，還應檢查模板的支立情況。對于預埋件和預埋管，在澆筑混凝土時有專人負責復查并給予必要的保護，及時提醒現場現場其他人員注意，如發現問題，立即設法糾正。澆筑前應進行含氣量測試，并控制在2%～4%。混凝土的澆筑前溫度為10～30 ℃，當氣溫較高時采用冷卻水或冰水拌和混凝土，使其澆筑溫度符合要求。混凝土澆筑時應該連續澆筑。混凝土由混凝土拌合站集中供應，由輸送泵泵送入模。梁體混凝土澆注采用斜向分段、水平分層法從中間向兩端澆注，并在距梁端1/3的梁長范圍內進行交叉搭接；斜向分段長度為4 m、斜向角度最好30～45°為好，水平分層厚度不大于30 cm。（3）混凝土振搗。采用插入式振動棒振搗，箱梁頂板混凝土標高采用專用模具進行控制，趕壓成型，二次收漿抹面。底板混凝土的振搗過程中，由于底板是傾斜的，澆注時應避免重復振搗或是過振，防止混凝土從高處往低處滑動，使得墩頂0號塊底板厚度超出設計要求。底板鋸齒塊體積較小且鋼筋密集，用型號較小的振動棒插入充分振搗。腹板混凝土澆注，由于腹板較高，澆筑時應分層、分段澆注。頂板混凝土振搗時，鋼筋、波紋管較密集，施工時應格外小心，避免漏振或是過振。砼振搗時，振動棒要塊插慢拔，每次振動至混凝土不再下沉、無氣泡上升、表面平坦并有薄層水泥漿出現為止，振搗時間約為20～30 S，防止過振和漏振。在搗固時注意不要觸到預留孔道及底模表面；在振搗上層混凝土時，振搗棒插入下層混凝土的深度宜為5～10 cm。在箱梁腹板與底板及頂板連接處的承托、預應力筋錨固區以及施工縫處等其他鋼筋密集部位，在施工時應特別注意混凝土的振搗。尤其是在預應力筋錨固區。混凝土振搗完成后，應及時修整、找平混凝土面，待定漿后再抹第二遍并拉毛。（5）混凝土養護。梁體混凝土澆注完畢后及時養生，混凝土的養護直接影響了梁體混凝土強度，以及由于內外溫差而引起的裂縫。人工養護，根據季節采取必要的保溫措施。為保證養護質量，采取如下措施：在灌注混凝土后，待梁體混凝土初凝后在箱梁頂板覆蓋養生布并灑水養護，梁體灑水次數應能夠保持混凝土表面充分潮濕為度。若淋注于混凝土表面的養護水溫度低于混凝土表面溫度，二者溫差不大于15 ℃；加強混凝土溫度的檢測，用以調整養護方法，嚴格控制混凝土的內外溫差。養護期間混凝土的芯部與表層、表層與環境之間的溫差不宜超過15 ℃；混凝土養護期間，混凝土內部最高溫度不宜高于65 ℃；在炎熱季節拆模后，混凝土內外溫差較大時，采取蓄熱法養護，減少內外溫差，防止混凝土產生過大的溫差應力。養護時間按規范規定進行，不隨意縮短。加強養護及通風散熱工作，在養護早期應24 h進行不間斷灑水，降低內外模板及混凝土溫度，有必要時在箱室里安裝工業電風扇，盡量降低箱梁內外溫差。

4 結語

針對上述橋梁混凝土裂縫產生的原因，在某實體工程橋梁連續梁施工中采用了有針對性的措施，確保了該連續梁的施工質量，混凝土內實外美，未出現裂縫，表明該文提出的方法是成功的，可供同類工程施工參考。

參考文獻

[1] 屈偉.大體積混凝土施工裂縫控制措施[J].建筑科學，2007（5）.

[2] 戴烽滔.大體積混凝土結構裂縫的分析與對策[J].四川建筑科學研究，2007（1）.endprint