淺析大體積連續梁裂紋產生原因與控制措施

晁旭江

摘要：本文系統分析了連續梁施工裂紋產生的原因，從大體積鋼筋砼連續梁實際施工出發，總結了控制施工裂紋的控制措施。

關鍵詞：連續梁；施工裂紋；控制措施

1、前言

橋梁建設中大體積鋼筋混凝土連續梁是較為常見的一種梁型，鋼筋混凝土連續梁橋雖然在力學性能上優于簡支梁和懸臂梁，適用于更多跨徑的橋型方案，但是由于使用的混凝土本身是多種材料組成的一種混合體，且結構為無預應力體系，從設計、施工、運營方面來看均存在出現結構裂紋情況，從而影響使用年限。目前我國在設計上對混凝土裂紋有一定范圍規定，在施工驗收規范和工程施工中都是不允許混凝土結構出現有明顯裂紋的。為此，如何有效控制施工裂紋的產生是施工人員碰到的一個難題。本文通過對施工裂紋產生原因的分析，結合伊通河特大橋崔家營子道岔區連續梁施工，具體從各施工工序著手，闡述探討施工裂紋控制的技術措施。

2、施工技術控制措施

2.1工程概況

昌寧高速龍頭二特大橋連續梁為鋼筋砼實體連續箱梁，共三聯：第一聯和第二聯孔跨布置為（18.98+2×20+18.98）m雙幅連續梁，第一、第二聯左幅橋梁頂采用等寬1580cm，第一聯右幅橋梁頂寬由1350cm漸變至1175cm，第二聯右幅橋梁項寬由1175cm漸變至1010cm；第三聯孔跨布置為（14.05+9×20+14.05）m單幅連續梁，梁頂寬由2020cm漸變至1340cm。連續梁跨中梁高135cm，支座附近梁高205cm。單側懸臂長170cm，懸臂端部厚20cm，懸臂根部厚40cm，采用C40混凝土，共10590m3。第一、二聯采用滿堂支架，第三聯采用樁基礎鋼管柱支架法施工。

2.2工程特點

3.2.1 無預應力體系、多跨度，每聯連續梁跨度均達到或超過5跨。梁體鋼筋布置密度大，抗拉通長主筋采用對焊施工，難度大。

3.2.2現澆混凝土數量大，單聯混凝土最少為1160m3，第三聯混凝土為4558m3，對支架強度、剛度要求高；混凝土澆注面積大，澆注時間長，質量控制和施工組織有一定難度。

3.2.3地處北方干燥地區，對混凝土配合比及養護要求高。

3、施工裂紋產生原因分析

3.1地基基礎沉降差異產生的裂紋

支架的地基不均勻沉降引起現澆箱梁的早期裂紋。

3.2支架系統變形產生的裂縫

由于支撐立桿不均勻分布，各部分剛度分布不一致，使其桿件的彈性變形不均勻，導致早期裂縫。

3.3混凝土收縮引起的裂紋

在實際工程中，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。混凝土收縮裂縫的特點是大部分屬表面裂縫，裂縫寬度較細，且縱橫交錯，成龜裂狀，形狀沒有規律。

3.4溫度變化引起的裂紋

混凝土具有熱脹冷縮性質，當外部環境或結構內部溫度發生變化，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溫度裂縫。

3.5混凝土施工工藝質量引起的裂紋

在混凝土結構施工過程中，若施工工藝不合理、施工質量控制不嚴，容易產生多向的、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：

（1）混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質量不合格，可能導致結構出現裂紋。

（2）混凝土保護層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負彎矩的受力筋保護層加厚，導致構件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。

（3）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。

（4）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，即塑性收縮裂縫。

（5）混凝土攪拌、運輸時間過長，使水分蒸發過多，引起混凝土塌落度過低，使得在混凝土體積上出現不規則的收縮裂縫。

（6）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。

（7）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。

4 混凝土施工工藝控制

（1）控制骨料級配和含泥量，砂、石的含泥量超過規定，不僅降低混凝土的強度和抗滲性，還會使混凝土干燥時產生不規則的網狀裂紋。

（2）使用減水劑，降低水灰比，可以改善水泥漿的稠度，減少混凝土泌水，減少沉縮變形。提高水泥漿與骨料的粘結力，提高的混凝土抗裂性能。

（3）混凝土中摻加粉煤灰降低水泥用量，減少水化熱，并降低砼溫升，從而可以降低砼所受的拉應力。

（4）嚴格定位鋼筋，保證鋼筋的保護層厚度，避免保護層過小或過大引起沿鋼筋縱向或豎方向的裂縫

（5）混凝土泵送施工時采用“分段定點，一個坡度，薄層澆筑，循序推進，一次到頂”的方法。混凝土專人劃分片區搗固，確保混凝土振搗密實、均勻。

（6）現場安排專職試驗員跟蹤監控混凝土質量，及時調整混凝土塌落度，控制水灰比。

5 溫度裂紋控制措施

為了防止裂縫，減輕溫度應力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。控制溫度的措施如下：

（1）嚴格控制混凝土出機溫度，降低入模溫度。根據熱工計算及設計要求，對混凝土攪拌、運輸、澆筑所需溫度進行計算，分析對比原材料理論溫度與實際溫度，并采取相應的處理措施。夏季施工時對澆筑前的砂石用冷水降溫。在攪拌過程中向混凝土中添加冰水，可以有效的降低混凝土的入模溫度。澆筑混凝土時減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱，有利于加快混凝土內部的熱量散發。

（2）規定合理的拆模時間，當混凝土溫度高于氣溫時應適當考慮拆模時間，以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑早期拆模，在表面引起很大的拉應力，出現“溫度沖擊”現象。在混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發，表面引起相當大的拉應力，此時表面溫度亦較氣溫為高，此時拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應力，與水化熱應力迭加，再加上混凝土干縮，表面的拉應力達到很大的數值，就有導致裂縫的危險。

（3）加強測溫工作，及時掌握混凝土內部溫升與表面溫度的變化值，澆注混凝土前埋設測溫管。混凝土澆注完畢后每天按4h一次測溫，直到內部溫度穩定為止。按規范中大體積混凝土內芯部溫度最高不超過65℃的原則，根據實測溫度情況采取相關措施。

6混凝土收縮裂紋控制措施

混凝土收縮裂紋主要影響因素體現在混凝土表面的處理上。為此，一是及時對新澆注混凝土采取抹面、磨光處理，同時注意抹面時造成的表面滲水，過度鏝抹或過早鏝抹均會使水灰比增加，造成脆弱面層收縮可能性增大。二是抹面處理后立即著手養護，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，也使水泥水化作用順利進行，以期達到設計的強度和抗裂能力。對于東北干燥地區，必須及時補充水分，保持混凝土表面濕潤。

認真分析施工裂紋產生原理，結合相應預防處理措施貫穿于施工全過程，實踐應用結果表明施工裂紋控制效果良好。

參考文獻：

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[2]石永莉，蘇芳利等.高性能混凝土的早期收縮開裂及裂縫控制[J]，建筑與施工，2006.

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