淺析橋梁施工中混凝土裂縫問題

殷克儉

摘 要：在鋼筋混凝土結構物及橋梁的建設和使用過程中，鋼筋混凝土結構物及橋梁出現裂縫是一種非常普遍的現象，這不僅對構筑物外觀產生較大影響，同時對構筑物的使用功能和耐久性產生影響，嚴重時對構筑物的安全性構成威脅，甚至于完全喪失其使用功能。目前，裂縫問題引起了人們的廣泛關注。因此，探討鋼筋混凝土結構裂縫的產生原因和預防措施及其補救措施是很有必要的。本文分析了鋼筋混凝土裂縫類型及產生原因，從材料因素、設計因素和外界因素等方面論述了預防裂縫的具體方法。提出了比較常用的裂縫處理措施。并結合實例分析了裂縫的產生原因及處理方法。本文分析了混凝土橋梁工程中常見裂縫的種類及成因，論述了怎樣全面防治混凝土橋梁施工裂縫，以確保橋梁使用安全及使用壽命。

關鍵詞：混凝土結構物及橋梁；裂縫成因；預防措施；處理方法

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）20-0113-02

鋼筋混凝土結構現今已經普遍用于橋梁、公路以及涵洞、工業和民用建筑中。在建筑工程施工過程中，混凝土是城市建設中廣泛使用的結構材料，但是伴隨這類材料的生產研究與應用，混凝土結構的裂縫問題一直受到人們關注。混凝土是應用最廣泛最重要的工程材料之一，具有取材廣泛、價格低廉、抗壓強度高、耐火性好、不易風化、養護費用低等優點，當今世界建筑結構中使用最廣泛的建筑材料。在應用混凝土材料進行建筑結構、公路、橋梁及隧道等工程建設中，混凝土開裂是最常見的一種病害，并且已成為影響工程結構使用壽命的重要影響因素之一。但大部分裂縫都可以通過修補使混凝土結構物恢復原有功能，保證結構安全和使用壽命。鋼筋混凝土結構出現裂縫不僅種類繁多，形態各異，而且較普遍，尤其是樓板的裂縫，輕者影響建筑物美觀，造成滲漏水，重者降低建筑結構的承載力、穩定性和整體性，甚至還會導致整體倒塌的重大質量事故。這類裂縫是在現有施工技術條件下較難克服的質量通病之一，特別是民用建筑工程結構樓面出現裂縫，往往會引起業主對工程質量提出異議，從而引發投訴、糾紛以及索賠等情況。而在橋梁上發生的裂縫事故多為重大事故、并且難以維修，因此，正確分析裂縫產生原因，切實加以防治十分必要，十分迫切。因此研究混凝土結構的裂縫產生原因及控制具有重要的社會意義和經濟意義。現根據多年來現場施工實踐經驗和教訓，從設計配筋、商品混凝土選用及施工控制等方面，著重闡述鋼筋混凝土裂縫的原因及綜合防治措施。混凝土開裂已成為影響工程結構使用壽命的重要影響因素之一。在混凝土橋梁產生的各種裂縫，形成的原因不同，因此其危害性有顯著的差異。本文首先概述了裂縫的種類和成因，然后從設計和施工兩個方面分析了防治混凝土橋梁的施工裂縫問題。

1 裂縫的種類及成因分析

1.1 荷載產生的裂縫

構件承受的不同性質的荷載作用，其裂縫形狀也不同，通常裂縫方向大致是與主拉應力的方向正交。結構受載后產生裂縫的因素很多，在施工中和使用中都可能出現裂縫。例如早期受地震，脫模過早或方法不當，構件堆放、運輸、吊裝時的墊塊或吊點位置不當，施工超載。在大跨徑橋梁中，超載特別是超重車軸荷載的作用，對橫向的影響比縱向更大，這是因為縱向彎矩中，自重占絕大部分；而橫向彎矩主要受活載的影響，軸重超過規范時，很容易出現頂板下緣的縱向裂縫，張拉預應力值過大等均可能產生裂縫。

此外，因設計、材料、施工及使用等原因引起的裂縫，由于涉及的面很廣，內容多，限于篇幅本文不作闡述。

鋼筋混凝土橋梁在常規靜、動荷載及次應力下產生的裂縫稱荷載裂縫，又可細分為直接應力裂縫、次應力裂縫兩種。承受拉（軸）力和彎矩的鋼筋混凝土構件在橫截面會產生一維的拉應力，承受剪力和扭矩及其他復合受力結構則會出現主拉應力，它們都可能會在垂直于主拉應力的方向產生裂縫。裂縫一般沿構件寬度方向貫通部分截面或全截面。根據截面形狀的不同，荷載裂縫的形態也會有所不同。

1.2 混凝土收縮引起的裂縫

混凝土收縮所產生的裂縫是最常見的一種裂縫，包括塑性收縮、縮水收縮等。混凝土澆筑4-5h后，水泥水化反應激烈，逐漸形成分子鏈，水分急劇蒸發，骨料下沉，混凝土硬化尚未完成，此時發生的收縮稱為塑性收縮。骨料下沉，受到鋼筋阻擋，形成沿鋼筋方向的裂縫，此即為塑性收縮裂縫。混凝土初步硬化完成后，表層水分逐漸蒸發，濕度逐漸降低，混凝土體積逐漸減小，稱為縮水收縮。混凝土內外收縮不均勻，表面收縮大，因此會受到內部混凝上的約束，表面混凝土將會承受拉力，超過抗拉強度后，便會產生收縮裂縫。

1.3 溫度變化引起的裂縫

混凝土橋梁屬于大體積混凝土工程，在澆筑過程中，混凝土內會產生較大的水化熱，如果采取的措施不當，會造成混凝土內外的溫差過大，產生較大的溫差應力，從而導致混凝土產生裂縫。

1.4 基礎變形引起的裂縫

當結構的基礎沉降不均勻時，結構構件受到強迫變形，導致結構物中構件與構件之間產生斜拉和剪切作用，從而是的結構構件開裂，隨著不均勻沉降的進一步發展，裂縫會進一步擴大。這類裂縫的大小、形狀、方向取決于地基變形的情況。由于地基變形造成的應力一般較大，因此裂縫寬度較大、多呈45°，并且通常是貫穿性的。而在橋梁中這常常是為支座形式不正確導致的。墩上正確橫向支座布置應該是一個固定，一個滑動，才可避免因溫度或活荷載 作用時出現縱向裂縫。但是現在的設計，很注意縱向支座的固定或滑動類型，有時不注意橫向，往往把橫向兩個支座都布置成固定的，這樣在荷載、收縮及徐變作用下就很容易導致開裂。

橋梁工程一般跨度大，寬度窄，基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移，便會在結構中引起較大的附加應力，一旦超出結構的抗拉能力，便會發生開裂。基礎沉降變形的主要原因有地質、勘察不詳、結構荷載或基礎類型差別太大等。

1.5 施工工藝質量引起的裂縫

（1）支架地基未壓實、基礎承載力不夠，澆筑混凝土后支架產生不均勻沉降；（2）支架剛度、強度、穩定性不足或模板剛度不足，澆筑混凝土中，混凝土自重及側向壓力迫使模板變形；過旱拆模或野蠻拆模引起的裂縫；（3）混凝土攪拌、運輸時間，引起混凝土坍落度過低，和易性不好；（4）混凝土配合比不符合規范要求，水泥、碎石、砂、外加劑、外摻料等不符合規范要求；（5）擅自更改設計水灰比，從而導致混凝土凝結硬化時收縮量增加；（6）混凝土未能嚴格按規范要求分層、分段澆筑，混凝土澆筑不連續；施工縫處理不到位；（7）混凝土振搗不密實、不均勻，出現蜂窩、麻面、空洞等，削弱了截面承載力，引起鋼筋銹蝕等；（8）混凝土養護措施不當，使得混凝土的結構強度未達到設計目標。

1.6 鋼筋銹蝕引起的裂縫

一般橋梁結構都處在自然環境下，若構件保護層過薄、密實性較差或防腐措施不當，混凝土中的鋼筋就會銹蝕，引起體積膨脹，導致混凝土順筋脹裂。這種先銹后裂的縱向裂縫一旦發生，就會逐步惡化，最終導致混凝土保護層成片剝落甚至鋼筋銹斷。

1.7 構件不能自由伸縮引起的裂縫

現澆橋梁混凝土達到一定強度時支座臨時鎖定未及時解除，造成梁體不能自由伸縮引起的裂縫。除了以上所列的幾種裂縫以外，施工材料缺陷、氣候變化等也會對橋梁裂縫的產生有影響，需要結合具體工程條件及施工過程中的變化，做好動態控制的各項準備。

2 裂縫防治措施

2.1 設計防裂控制措施

為盡量避免荷載裂縫的出現，應盡量避免結構突變或斷面突變；如果結構突變不可避免，則應做好細部處理，如轉角處做圓角，突變處做成漸變過渡，同時加強構造配筋或斜向鋼筋等。為防止混凝土收縮和溫度變化引起的裂縫，可增加構造配筋，以提高混凝土的抗裂性，尤其是薄壁結構。為防止筋銹蝕引起的裂縫，設計中應嚴格按照規范要求控制裂縫寬度，采用足夠的保護層厚度及防腐混凝土。

2.2 施工防裂控制措施

（1）鋼筋綁扎：綁扎鋼筋前，首先應進行徹底的除銹，然后加工成型后運至現場進行安裝，安裝時嚴格把握鋼筋的間距。鋼筋規格、型號、數量、間距、幾何尺寸、接頭位置及質量等均應符合設計圖紙和施工規范的要求。鋼筋層間距對混凝土構件的受力性能影響顯著，但鋼筋保護層厚度不夠卻嚴重影響橋梁的使用壽命，尤其是在復雜惡劣的腐蝕環境下，因此，在鋼筋層間應留有足夠的間距，鋼筋外層與模板間應設置具備一定厚度的混凝土墊塊。

（2）模板的安裝與拆除：針對具體工程，應對模板及其支架的承載能力、剛度和穩定性進行校核，不能盲目依照經驗和類似工程照搬使用。支架應牢固可靠，施工前必須對支架進行預壓，以消除支架非彈性形變和測出彈性形變值以便立模預留預拱度。安裝模板時應確保構造緊密、不漏漿、不滲水，形狀規則，能保證混凝上的均勻性。模板及其支架的拆除順序應按施工技術方案執行，未達到混凝土預定強度要求不得拆除。

（3）混凝土的澆筑：澆筑之前首先要對模板及支架、鋼筋及其保護層厚度、預理件、預留孔洞等進行檢查，確認無誤后方可進行澆筑。混凝土的拌和運輸等必須滿足連續澆筑要求。澆筑還要防止鋼筋、模板、定位筋、墊塊及預理管適的移動和變形。大體積混凝土澆筑還要滿足分層澆筑、分層振搗的要求，并應采取一定的散熱措施，有效降低混凝土內外的溫差，從而減少溫度裂縫的產生。振搗要密實，確保混凝土能填充到各個角落，同時也要避免過振引起塑性裂縫和干縮裂縫。

（4）混凝土的養護：混凝土終凝后應及時采用覆蓋、灑水、噴霧或薄膜保濕等措施進行養護，避免急劇干燥、溫度急劇變化、振動以及外力干擾等。養護時間必須符合實際工程要求。冬季施工，不得向裸露部位的混凝土直接澆水養護，應用塑料薄膜或其他保溫材料進行保溫、保濕養護。

（5）其他措施：橋梁結構設計中考慮了施工順序對內力的影響，施工中應嚴格按照制定的方案進行，不得隨意更改施工順序，以免引起附加應力導致結構開裂。施工方案中，應做好入模混凝土的溫度控制、澆筑后混凝土溫度控制、養護及拆除模板后的養護等措施，施工前做好施工技術交底，落實各項施工任務，分配專人進行技術指導和質量監督。

3 結語

在橋梁施工過程中，嚴格控制好材料質量、施工工藝、以及現場的施工管理，根據現場條件，材料特點，氣溫等多種因素，采取合理的措施，就能有效地控制裂縫的產生，確保工程質量。

參考文獻

[1]周獻祥.品味鋼筋混凝土—設計常遇的混凝土結構機制機理分析[M].中國水利水電出版知識產權出版社，2006，（17）：23-24.