橋梁施工中混凝土裂縫成因和處理對策

毛忠偉，陳勝軍

(貴州路橋集團有限公司，貴州 貴陽 550000)

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橋梁施工中混凝土裂縫成因和處理對策

毛忠偉，陳勝軍

(貴州路橋集團有限公司，貴州 貴陽 550000)

混凝土材料本身具有良好的可操作性、抗壓性能，在實際工程的使用中施工作業方便，因而得到了廣泛的應用。但是，混凝土同時也具有容易開裂，抗拉能力較差等問題，因此需要在施工中重視對可能導致混凝土裂縫因素的控制，從而維護橋梁工程整體質量。

橋梁；混凝土；裂縫；成因

1 混凝土工程裂縫的成因分析

1.1 收縮裂縫

(1)塑性收縮

通常發生在澆筑施工完成后月4～5 h以內，導致塑性收縮的原因主要是混凝土自身的水化熱作用。由于大體積混凝土存在截面尺寸大的特征，導致水化熱量匯集在結構內部無法散發，從而致使混凝土結構內部快速達到高溫狀態。在整個升溫階段，混凝土出現充分的硬化，而彈性模量則偏小，因而拉應力不高，造成混凝土表面裂縫。

(2)干縮裂縫

在混凝土硬化之后，往往容易出現干縮裂縫，由于混凝土內部失水速度相較于表面失水速度要慢，可能會導致收縮不均勻的現象，從而致使其表面的收縮程度大于內部收縮程度，引起內外拉力，一旦拉力超過了構件抗拉強度，將導致收縮裂縫。

1.2 凍脹造成的裂縫

凍脹裂縫的產生，主要是因為混凝土吸水飽和，同時其溫度低于0 ℃，導致冰凍現象的發生，在水結成冰之后，整體體積會增加，混凝土就會產生膨脹應力，促使其表面出現凍脹裂縫。

1.3 荷載與應力變化導致裂縫

(1)次應力裂縫

由于荷載的作用，導致混凝土產生次生應力，使混凝土結構實際的工作狀態不符合常規計算要求，導致次應力的產生，進而發生開裂。在對混凝土受力構件挖孔時，力流會出現繞射，并集中于孔洞周圍，進而產生集中應力，導致受力構件變形或結構轉角裂縫。

(2)直接應力裂縫

直接應力裂縫主要是由于荷載作用導致的直接應力造成，而原因通常包括設計不合理、計算模型不準確、結構剛度不夠、預制構件安裝不規范，以及內力與配筋計算不準確等多種，導致結構的受力模式發生改變。

(3)內外約束因素

混凝土結構發生變形時，必然會受到一定約束力，阻礙混凝土的變形，如果該結構變形強度超過了自身的拉伸極限，就會出現混凝土裂縫。在橋梁混凝土裂縫中，非貫穿的表面裂縫主要來自于變形變化引起的自約束應力，當混凝土厚度超過50 cm時，有可能發生自約束應力，造成混凝土表面裂縫。

2 橋梁混凝土裂縫的防治措施

2.1 裂縫的預防

(1)優化設計過程

在進行優化設計時，要點在于預防荷載裂縫，避免結構突變、斷面突變問題，應當按照所計劃好的細部處理方式，通過采用圓角、增加斜向鋼筋的方式，將突變轉化為漸變。同時還需要預防溫度變化，通過增加構造鋼筋，加強厚度低于60 cm的薄壁結構實施抗裂防護。

(2)混凝土配合比優化

結合工程實況、特點與難點，周密詳細地設計混凝土配合比，合理掌握水灰比及砂率，通?？刂茷椋核冶?.40～0.43、砂率38%～42%、拌和水用量175 kg/m3、混凝土初凝時間在12 h以上、摻入I級粉煤灰和適量S95磨細礦粉和外加劑、混凝土的總堿含量不超過3 kg/m3。

(3)預防非結構性裂縫

支架搭設、基礎處理方法主要用于防止塑性裂縫，在施工中，應當確保施工設計具備科學性，通過支架的全面積預壓，消除非彈性形變。采取必要的養護措施以降低失水速率，以防塑性收縮裂縫。

(4)科學把握施工環節

在施工前，嚴格設定混凝土的運輸方案、澆筑量、澆筑時間，以及施工縫的間距、位置等?？梢栽谧兘孛嫣帲蛘邞ο鄬^小的地方，設置垂直分割線，確保澆筑的連續行，盡量避免晝夜溫差大的狀況，嚴格控制施工環境的實際溫度，達到避免收縮裂縫的目的。另外，需要精確鋼筋、模板的安裝位置，并確保安裝牢固，避免混凝土澆筑過程中出現變形問題。在實施澆筑振搗的過程中，振搗棒應當快插慢拔，嚴格控制振搗的時間，從而避免過振或漏振問題。

(5)分層分塊澆筑

混凝土的澆筑施工除了保持連續性，還需要嚴格控制澆筑厚度，一般以30～50 cm為宜。澆筑施工可分層分塊進行，以利于控制間歇時間。由于混凝土的初凝時間往往受到多種因素的影響，因此需要事先進行測試，若層間間隔時間超過混凝土的初凝時間，則需要設置施工縫?；炷翝仓栌傻屯哌M行，在混凝土供應量充足時可以進行同時澆筑。此外，二次振搗工藝對混凝土十分有利。

2.2 裂縫的處理

(1)表面修補法

混凝土表面裂縫的修補，主要適用于一些不會影響構件承載力的裂縫處理，是通過在裂縫表面涂抹水泥漿、瀝青或油漆的方法，達到修補的目的。為了防止混凝土由于外部條件影響，致使裂縫惡化，可在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布。

(2)結構加固法

如果構件裂縫偏大，可能影響構件自身性能，則應當此阿勇結構加固法，處理混凝土構件裂縫問題。通常采用的方法包括：加大構件的截面積、使用粘貼鋼板、外包型鋼，或者增設支點、實施預應力加固等。

(3)嵌縫、灌漿封堵法

①嵌縫封堵法是沿裂縫鑿槽，嵌填剛性止水、塑性等材料，對裂縫實施封堵，實現修補處理的方法，常用的塑性材料包括丁基橡膠、塑料油膏等；②灌漿法，是通過使用壓力設備，將膠結材料壓入裂縫中，使其發生硬化，與混凝土構件結合為一體，起到加固作用，常見的膠結材料包括環氧樹脂、聚氨酯、水泥漿等。

(4)混凝土置換法

如果混凝土構件出現了較為嚴重的損壞，則需要采用置換法處理，首先剔除其中損壞的混凝土，使用新的混凝土材料進行置換，常用的置換材料包括普通水泥砂漿、混凝土、改性聚合物砂漿或者混凝土等。

(5)電化學防護

電化學防護方法主要包括陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復原法等，其原理是通過外加電場的方式，引起介質電化學作用，從而改變橋梁工程混凝土結構的外部環境狀態，在防腐的同時維護整體結構，達到延長公路橋梁使用壽命的目的。

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2016-07-29

毛忠偉(1985-)，男，貴州湄潭人，助理工程師，主要從事工作安全技術管理研究。

U445.7

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1008-3383(2016)11-0118-01