橋梁混凝土裂縫成因和施工質(zhì)量控制分析

【摘 要】橋梁建設(shè)中混凝土開裂現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)已經(jīng)成為一項通病，混凝土開裂不僅僅只影響路面美觀，還直接影響橋梁的使用效果極其使用年限。本文介紹了橋梁混凝土裂縫的成因及施工控制。

【關(guān)鍵詞】混凝土裂縫；成因；施工控制

1前言

鋼筋混凝土橋梁是一種耐久性較好的結(jié)構(gòu)體系，但是由于混凝土的均質(zhì)性較差，抗拉強度較低，又有膨脹收縮、徐變等特性，加之在實際工程中，往往由于施工過程控制不嚴(yán)，致使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度的裂縫，給結(jié)構(gòu)造成一定的損傷，影響橋梁的正常使用，有些裂縫則危及結(jié)構(gòu)的安全，甚至造成橋梁的嚴(yán)重破壞或倒塌。防止和減輕混凝土裂縫對橋梁的損害，正確“診斷”混凝土裂縫形成的原因，提出切實有效的防治方法，是至關(guān)重要的。本文就橋梁裂縫的產(chǎn)生原因和預(yù)防措施作一分析，供參考。

2 橋梁混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

2.1 荷載引起的裂縫

2.1.1 直接應(yīng)力裂縫

直接應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的原因主要是由于在橋梁設(shè)計階段對結(jié)構(gòu)的計算不合理，實驗受力與實際受力不相符，導(dǎo)致橋梁安全系數(shù)不夠。還有就是在施工的過程中，沒有完全按照施工設(shè)計圖紙進行操作，對施工過程中的材料堆放、運輸、安裝等沒有加以限制。

2.1.2 次應(yīng)力裂縫

次應(yīng)力裂縫是指由于外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。比如橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要開鑿和開洞等，而這部分施工一般只是根據(jù)經(jīng)驗來設(shè)置受力鋼筋。相關(guān)研究表明，受力構(gòu)件在挖孔后，在孔的周圍會產(chǎn)生巨大的應(yīng)力集中。在實際的橋梁中，次應(yīng)力的產(chǎn)生是導(dǎo)致混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因。

2.2 溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應(yīng)力可以達到甚至超出活載應(yīng)力。

比如。驟然降溫。遇到突降大雨、冷空氣侵襲等可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)外表面溫度突然下降，但因內(nèi)部溫度變化相對較慢而產(chǎn)生溫度梯度：在施工過程中，大體積混凝土（厚度超過2.0米）澆筑之后由于水泥水化放熱，致使內(nèi)部溫度很高，內(nèi)外溫差太大，致使表面出現(xiàn)裂縫。施工中應(yīng)根據(jù)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(nèi)外溫差，并緩慢降溫，必要時可采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)進行內(nèi)部散熱，或采用薄層連續(xù)澆筑以加快散熱；預(yù)制T梁之間橫隔板安裝時，支座預(yù)埋鋼板與調(diào)平鋼板焊接時，若焊接措施不當(dāng)，鐵件附近混凝土容易燒傷開裂。采用電熱張拉法張拉預(yù)應(yīng)力構(gòu)件時，預(yù)應(yīng)力鋼材溫度可升高至350℃，混凝土構(gòu)件也容易開裂。

2.3 鋼筋銹蝕產(chǎn)生的裂縫

這種裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土的保護厚度不夠，或者是鋼筋質(zhì)量較差，致使鋼筋表面的氧化膜遭到破壞，使鋼筋表面受到侵蝕，從而導(dǎo)致二氧化碳和鐵離子發(fā)生銹蝕反應(yīng)。由于結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋受到銹蝕，使結(jié)構(gòu)體積變大，對周圍的混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，當(dāng)產(chǎn)生的應(yīng)力足夠大的時候，沿著鋼筋縱向就會出現(xiàn)裂縫。

2.4 沉降引起的裂縫

由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。由于地質(zhì)勘察精度不夠、試驗資料不準(zhǔn)。在沒有充分掌握地質(zhì)情況就設(shè)計、施工，這是造成地基不均勻沉降的主要原因：地基地質(zhì)差異太大。建造在山區(qū)溝谷的橋梁，河溝處的地質(zhì)與山坡處變化較大，河溝中甚至存在軟弱地基，地基土由于不同壓縮性引起不均勻沉降：結(jié)構(gòu)荷載差異太大。在地質(zhì)情況比較一致條件下，各部分基礎(chǔ)荷載差異太大時，有可能引起不均勻沉降，例如高填土箱形涵洞中部比兩邊的荷載要大，中部的沉降就要比兩邊大，箱涵可能開裂：分期建造的基礎(chǔ)。在原有橋梁基礎(chǔ)附近新建橋梁時，如分期修建的高速公路左右半幅橋梁，新建橋梁荷載或基礎(chǔ)處理時引起地基土重新固結(jié)，均可能對原有橋梁基礎(chǔ)造成較大沉降：地基凍脹。在低于零度的條件下含水率較高的地基土因冰凍膨脹，一旦溫度回升，凍土融化，地基下沉。因此地基的冰凍或融化均可造成不均勻沉降：橋梁建成以后，原有地基條件變化。大多數(shù)天然地基和人工地基浸水后，尤其是素填土、黃土、膨脹土等特殊地基土，土體強度遇水下降，壓縮變形加大。

2.5 施工裂縫

在混凝土的施工過程中，施工裂縫是普遍存在且不可避免的一種因素，由于施工人員技術(shù)水平不高或者是在施工過程中的疏忽大意都會使混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。

3 橋梁混凝土裂縫施工質(zhì)量控制措施

3.1 材料的控制

材料的控制是保證橋梁質(zhì)量的基礎(chǔ)，所以要嚴(yán)格的控制混凝土制造的原材料，保證原材料的質(zhì)量。水泥等材料要有正規(guī)廠家的出廠證書以及質(zhì)量檢驗合格書，在材料進入施工場地后，還要組織技術(shù)人員對其質(zhì)量進行抽檢。在施工的過程中，對混凝土的配合比要進行反復(fù)的實驗，得出最精確的比值。

3.2 溫度的控制

由于溫度的變化是外界因素，人為很難改變，但是可以通過有效的措施來適應(yīng)。比如在夏天的時候，可以在混凝土的攪拌之前，將碎石用水冷卻，這樣就可以降低混凝土的澆筑溫度，或者在混凝土中埋設(shè)冷水管來達到降溫的目的。對于要長時間暴露在陽光下的結(jié)構(gòu)，進行適當(dāng)?shù)恼陉帲跉鉁伢E降或者是寒冷的季節(jié)，對結(jié)構(gòu)表面采取保溫措施。

3.3 合理的分縫分塊

合理的分縫分塊能夠有效的避免結(jié)構(gòu)的巨大起伏，同時還能夠減少應(yīng)力集中的現(xiàn)象。在施工的過程中，貫穿裂縫的出現(xiàn)是不易恢復(fù)的，所以還有避免施工中貫穿裂縫的產(chǎn)生。

3.4 施工工藝的質(zhì)量控制

在施工的過程中，施工技術(shù)不成熟、施工工藝不合理以及混凝土構(gòu)件在運輸、安裝、拼裝過程中的疏忽都會引起混凝土裂縫的產(chǎn)生。要想防止這種裂縫的產(chǎn)生，就要加強對施工工藝的培訓(xùn)，提高技術(shù)人員的施工水平，增強施工質(zhì)量防范意識，預(yù)防混凝土裂縫的出現(xiàn)。

3.5 混凝土養(yǎng)生

養(yǎng)生的目的是減少混凝土內(nèi)外溫差，防止凝土表面裂縫，增強混凝土內(nèi)在強度。混凝土養(yǎng)生的方法有灑水養(yǎng)生、薄膜漠養(yǎng)生、蒸汽養(yǎng)生等。在橋梁施工中，多采用灑水和薄膜兩種養(yǎng)生方法。在混凝土澆注完畢后，應(yīng)立即對混凝土構(gòu)件進行覆蓋，保持濕潤。養(yǎng)生時間不應(yīng)少手7天。養(yǎng)生使混凝土具有足夠的耐久性和強度，并且減少混凝構(gòu)件變形，避免混凝因收縮而發(fā)生裂縫。

另外還應(yīng)注意防止施工工藝質(zhì)量低劣引發(fā)的裂縫。在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運愉、拼裝及吊裝過程中，比較常見的不合理的施工工藝有：①混凝土振搗過快，混凝土流動性較低，容易澆筑數(shù)小時后發(fā)生裂縫，即塑性收縮裂縫。②混凝土保護層過厚或上層鋼筋被踩壓變位，使承受負彎矩的受力鋼筋保護層加厚，導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減少，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。③混凝土運輸過程中，工具保證不滲露，不析水，避免日曬雨淋，運愉時間不應(yīng)大于30rain，在高溫下運輸應(yīng)及時檢測混凝土坍落度，及時調(diào)整坍落度。④混凝土分層或分段澆筑時，接頭部位處理不當(dāng)，易在新舊混凝土和施工縫之間出現(xiàn)裂縫。⑤施工模板剛度不足，在澆筑混凝土?xí)r，模板變形，產(chǎn)生與模板變形一致的裂縫。⑥施工時拆模過早，混凝土強度不足，使構(gòu)件在自重或施工荷載作用下，產(chǎn)生裂縫。⑦施工前對支架壓實不足，或支架剛度不足，澆筑混凝土后支架不均勻下沉，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。以上問題在施工中應(yīng)加以注意，可以避免裂縫的發(fā)生。

4 結(jié)語

橋梁施工管理是一個綜合性很強的工作，它涉及多方面的工作，這就要求我們在平時的工作中，要不斷總結(jié)工作經(jīng)驗并引進先進的管理方法，對施工管理的方案進行有效的完善，從而達到對施工管理的科學(xué)控制和健康發(fā)展。