摘要：在橋梁施工過(guò)程中，只要嚴(yán)格控制好材料質(zhì)量，施工工藝，以及現(xiàn)場(chǎng)的施工管理，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件、材料特點(diǎn)、氣溫等多種因素，采取合理的措施，就能有效的控制裂縫的產(chǎn)生，確保工程質(zhì)量。本文分析了橋梁混凝土裂縫的施工成因，探討了裂縫的施工控制技術(shù)。
關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；裂縫；原因；施工控制技術(shù)
中圖分類號(hào)： TU528.571 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
混凝土是公路橋梁建設(shè)中最廣泛最重要的工程材料之一，具有抗?jié)B性 、抗凍性 、抗侵蝕性、取材廣泛、制作簡(jiǎn)便、成本低廉、不易風(fēng)化、具有天然石材的質(zhì)硬等優(yōu)點(diǎn), 但其缺點(diǎn)也不可忽視, 最主要的是抗拉能力差，容易開(kāi)裂。混凝土結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中很容易出現(xiàn)裂縫, 不僅會(huì)影響工程質(zhì)量, 嚴(yán)重者還會(huì)導(dǎo)致橋梁垮塌。提高混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，減少混凝土裂縫是當(dāng)前橋梁工程建設(shè)中面臨的重要課題。
一、鋼筋混凝土橋梁裂縫的原因
1、施工材料質(zhì)量引起的裂縫
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(zhì)量不合格，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。
砂石粒徑太小、級(jí)配不良、空隙率大，將導(dǎo)致水泥和拌和水用量加大，影響混凝土的強(qiáng)度，使混凝土收縮加大，如果使用超出規(guī)定的特細(xì)砂，后果更嚴(yán)重。砂石中云母的含量較高，將削弱水泥與骨料的粘結(jié)力，降低混凝土強(qiáng)度。砂石中含泥量高，不僅將造成水泥和拌和水用量加大，而且還降低混凝土強(qiáng)度和抗凍性、抗?jié)B性。砂石中有機(jī)質(zhì)和輕物質(zhì)過(guò)多，將延緩水泥的硬化過(guò)程，降低混凝土強(qiáng)度，特別是早期強(qiáng)度。砂石中硫化物可與水泥中的鋁酸三鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，體積膨脹1倍。拌和水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時(shí)對(duì)鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或含堿泉水拌制混凝土，或采用含堿的外加劑，可能對(duì)堿骨料反應(yīng)有影響。
2、混凝土收縮引起的裂縫
在實(shí)際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見(jiàn)的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因。塑性收縮。發(fā)生在施工過(guò)程中、混凝土澆筑后4h～5h 左右，此時(shí)水泥水化反應(yīng)激烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮，同時(shí)骨料因自重下沉，因此時(shí)混凝土尚未硬化，稱為塑性收縮。塑性收縮所產(chǎn)生量級(jí)很大，可達(dá)1％左右。在骨料下沉過(guò)程中若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫。
縮水收縮(于縮)。混凝土結(jié)硬以后，隨著表層水分逐漸蒸發(fā)，濕度逐步降低，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很快， 內(nèi)部損失慢， 因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當(dāng)表面混凝土承受拉力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生收縮裂縫。
3、外界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)產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。施工階段引起溫度變化主要因素是水化熱和養(yǎng)護(hù)措施。在施工過(guò)程中，大體積混凝土(厚度超過(guò)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(shí)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(shí)可采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)部散熱，或采用薄層連續(xù)澆筑以加快散熱。在進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)或冬季施工時(shí)施工措施不當(dāng)，混凝土驟冷驟熱，內(nèi)外溫度不均，易出現(xiàn)裂縫。采用電熱張拉法張拉預(yù)應(yīng)力構(gòu)件時(shí)， 預(yù)應(yīng)力鋼材溫度可升高至350℃，混凝土構(gòu)件也容易開(kāi)裂。
4、鋼筋銹蝕引起的裂縫
由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足，混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，鋼筋周圍氯離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕變化，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來(lái)增長(zhǎng)約2-4 倍，從而對(duì)周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開(kāi)裂、剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫。
5、施工質(zhì)量控制不當(dāng)引起的裂縫
（1）混凝土振搗不密實(shí)、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點(diǎn)。
�。�2）混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，使水分蒸發(fā)過(guò)多，引起混凝土塌落度過(guò)低，使混凝土出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。
（3）用泵送混凝土施工時(shí)，為保證混凝土的流動(dòng)性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化時(shí)收縮量增加，使得混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。
�。�4）混凝土分層或分段澆筑時(shí)，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土和施工縫之間出現(xiàn)裂縫。如混凝土分層澆筑時(shí)，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(xiàn)澆時(shí)，先澆混凝土接觸面鑿毛、清洗不好，新舊混凝土之間粘結(jié)力小，或后澆混凝土養(yǎng)護(hù)不到位，導(dǎo)致混凝土收縮而引起裂縫。
二、鋼筋混凝土橋梁裂縫的施工控制技術(shù)
1、控制好混凝土原材料的質(zhì)量和混凝土配合比的選擇
水泥。水泥應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn), 選用水泥時(shí), 應(yīng)以能使所配制的混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求、收縮性小、和易性好和節(jié)約水泥為原則。同時(shí)應(yīng)注意其特性對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、耐久性和使用條件是否有不利影響。
細(xì)骨料。要求采用級(jí)配良好、質(zhì)地堅(jiān)硬、顆料干凈、粒徑小于5mm, 并盡量使用河砂。砂中雜質(zhì)的含量應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定, 其最大含量不應(yīng)超過(guò)規(guī)范規(guī)定。
粗骨料。應(yīng)采用堅(jiān)硬的碎石, 由于橋梁各結(jié)構(gòu)部位的鋼筋不同，因此要嚴(yán)格控制骨料的粒徑, 盡可能采用連續(xù)級(jí)配, 施工前應(yīng)對(duì)所用碎石進(jìn)行堿活性檢驗(yàn)。
拌和水及外加劑。拌制混凝土的用水不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)或油脂、糖類及游離酸類等。如需添加外加劑, 則應(yīng)根據(jù)外加劑的特點(diǎn), 結(jié)合使用目的和混凝土澆注時(shí)的季節(jié)環(huán)境來(lái)確定外加劑的使用品種。使用前應(yīng)檢驗(yàn)其效果, 摻量要準(zhǔn)確。
合理選擇混凝土配合比。在配制混凝土配合比時(shí)應(yīng)考慮施工季節(jié)、結(jié)構(gòu)形狀、模板形式、混凝土強(qiáng)度等級(jí)等因素對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)抗裂性能的影響。在施工中, 施工單位往往只注重混凝土強(qiáng)度而忽視其變形特性和工作性, 而混凝土變形特性和工作性恰好是混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因所在。
2、 溫度的控制
�。�1）改善骨料級(jí)配，采用干硬性混凝土、加添加劑等措施以減少混凝土中的水泥用量:拌和混凝土?xí)r用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑硬度, 利用澆筑層面散熱；在混凝土中埋設(shè)水管， 通入冷水降溫； 規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度變化； 施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑體表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采用保溫等措施。
�。�2）合理地分縫分塊，避免基礎(chǔ)過(guò)大起伏；合理地安排施工工序，避免過(guò)大的高差和側(cè)面長(zhǎng)期暴露。另外，改善混凝土的性能， 提高抗裂能力，防止表面干縮。特別是保證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫十分重要。應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的。因此施工中應(yīng)以預(yù)防其貫穿性裂縫的發(fā)生為主。
3、施工工藝質(zhì)量控制
在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、拼裝及吊裝過(guò)程中，若施工工藝不合理，施工質(zhì)量低劣，容易產(chǎn)生各種裂縫，裂縫的寬度因產(chǎn)生的原因而異。比較常見(jiàn)的有：混凝土振搗過(guò)快，混凝土流動(dòng)性較低，在硬化前因混凝土沉實(shí)不足，硬化后沉實(shí)過(guò)大，容易澆筑數(shù)小時(shí)后發(fā)生裂縫，既塑性收縮裂縫；混凝土應(yīng)嚴(yán)格按配合比計(jì)量投料，拌和時(shí)間不應(yīng)小于1～2min，使和易性好，不離析，不析水，運(yùn)輸時(shí)間短，澆注時(shí)分層澆注，分層厚度不應(yīng)大于30cm。振搗時(shí)應(yīng)讓振搗棒插入前層5～l0cm，振搗時(shí)間為lmin 左右，直至排出氣泡為止；混凝土保護(hù)層過(guò)厚或上層鋼筋被踩壓變位，使承受負(fù)彎矩的受力鋼筋保護(hù)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；混凝土運(yùn)輸是混凝土施工過(guò)程中的一道工序，運(yùn)輸工具保證不滲露，不析水避免日曬雨淋，在運(yùn)輸過(guò)程中，混凝土不能離析，運(yùn)輸時(shí)間不應(yīng)大于30min，在高溫下運(yùn)輸應(yīng)及時(shí)檢測(cè)混凝土坍落度，以確保由于蒸發(fā)而造成的水分損失，并及時(shí)調(diào)整坍落度；混凝土分層或分段澆筑時(shí)，接頭部位處理不當(dāng)，易在新舊混凝土和施工縫之問(wèn)出現(xiàn)裂縫；施工模板剛度不足，在澆筑混凝土?xí)r，由于側(cè)向壓力的作用，使得模板變形，產(chǎn)生與模板變形一致的裂縫；施工時(shí)拆模過(guò)早，混凝土強(qiáng)度不足，使構(gòu)件在自重或施工荷載作用下，產(chǎn)生裂縫；施工前對(duì)支架壓實(shí)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(wèn)題在施工中應(yīng)加以注意，可以避免裂縫的發(fā)生。
4、加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)
混凝土的保溫對(duì)防止表面早期裂縫尤為重要。從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā)，保溫應(yīng)達(dá)到下述要求：一是防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面產(chǎn)生梯度。二是防止混凝土超冷，應(yīng)盡量設(shè)法使混凝土施工期間的最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。三是防止老混凝土面的過(guò)冷，以減少新老混凝土問(wèn)的約束。從保溫的角度，就牽涉到混凝土的早期養(yǎng)護(hù)問(wèn)題�；炷恋脑缙陴B(yǎng)護(hù)，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達(dá)到兩個(gè)方面的效果，一方面使混凝土免受不利溫度、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮，另一方面使水泥水化作用順利進(jìn)行，以期達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗裂能力。適宜的溫濕度條件是相互關(guān)聯(lián)的，混凝土的保溫措施常常也有保濕的效果。
總之，混凝土橋梁裂縫是橋梁工程施工中容易產(chǎn)生和難以防范的一個(gè)重要問(wèn)題，如處理不當(dāng)，將直接影響橋梁的工程質(zhì)量，并有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。橋梁裂縫成因復(fù)雜、多樣，必須具體問(wèn)題具體分析，正確把握問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，從而在施工過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)，合理采取相應(yīng)對(duì)策加以防治。有關(guān)混凝土橋梁裂縫的研究與探討，對(duì)發(fā)現(xiàn)、合理分析和有效控制裂縫具有重要的實(shí)際意義。
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