橋梁施工中混凝土裂縫的形成及防治

關(guān)鍵詞：橋梁;施工裂縫;對(duì)策　

　　1 前言

　　橋梁施工過(guò)程中,很容易出現(xiàn)裂縫。裂縫的出現(xiàn)不僅影響工程質(zhì)量甚至還會(huì)導(dǎo)致橋梁垮塌�；炷�土開裂經(jīng)常困擾著橋梁工程施工技術(shù)人員。如果采取有效的施工技術(shù)措施和管理措施,裂縫是可以克服和控制的。為了避免工程中出現(xiàn)危害較大的裂縫,本文對(duì)混凝土橋梁在施工過(guò)程中產(chǎn)生裂縫的原因進(jìn)行了分析,提出了行之有效的控制措施,以保證施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)使用安全。

　　2 常見的混凝土施工裂縫形成原因

　　裂縫可分為結(jié)構(gòu)性裂縫及非結(jié)構(gòu)性裂縫兩大類型，其中結(jié)構(gòu)性裂縫可分為設(shè)計(jì)性結(jié)構(gòu)裂縫及施工性結(jié)構(gòu)裂縫。 非結(jié)構(gòu)性裂縫可分為塑性裂縫、溫差裂縫、長(zhǎng)期干縮裂縫、龜裂縫及其它侵害性裂縫。

　　2.1 結(jié)構(gòu)性裂縫的形成原因

　　設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)裂縫是指設(shè)計(jì)時(shí)采用的結(jié)構(gòu)型式在荷載作用下必然會(huì)產(chǎn)生的裂縫,如非預(yù)應(yīng)力的預(yù)制梁板及非預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆連續(xù)箱梁等。雖然在施工時(shí)針對(duì)這種形式設(shè)置了預(yù)拱,但在荷載作用下,預(yù)拱消失后梁底抗拉區(qū)的混凝土最終還是要開裂的。非預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆連續(xù)箱梁還在梁頂負(fù)彎矩區(qū)產(chǎn)生裂縫。這種裂縫是正常的、安全的,但裂縫的寬度應(yīng)小于0.20mm 或設(shè)計(jì)規(guī)定的范圍,若超過(guò)這個(gè)范圍,那么這種裂縫就不正常了,就需要對(duì)其成因及安全性作進(jìn)一步分析和鑒定。

　　施工結(jié)構(gòu)性裂縫是指由于施工原因造成的結(jié)構(gòu)性裂縫,如預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的張拉裂縫,普通鋼筋混凝土連續(xù)箱梁支架拆除過(guò)程中產(chǎn)生的裂縫等等。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的張拉裂縫一般是由于錨墊板位置沒(méi)按設(shè)計(jì)位置布置、錨墊板后螺旋筋沒(méi)有頂牢錨墊板、錨墊板處混凝土不密實(shí)或混凝土強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)或規(guī)范規(guī)定的張拉強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行張拉等原因造成的;普通鋼筋混凝土連續(xù)箱梁拆架過(guò)程中產(chǎn)生的裂縫是由于落架順序不當(dāng)或落架時(shí)間過(guò)長(zhǎng)引起的,因?yàn)橐宦?lián)箱梁落架不可能在瞬間完成,有一個(gè)從簡(jiǎn)支梁到連續(xù)梁的受力體系以接近設(shè)計(jì)受力體系的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換的過(guò)程，那么連續(xù)梁的負(fù)彎矩區(qū)在架拆除跨中支架過(guò)程中梁頂是有可能會(huì)產(chǎn)生橫向裂縫的，梁底正彎短區(qū)也有可能會(huì)出現(xiàn)橫向裂縫。

　　2.2 非結(jié)構(gòu)性裂縫的形成原因

　　2.2.1 塑性裂縫與收縮裂縫

　　塑性裂縫,即混凝土在可塑狀態(tài)下出現(xiàn)的裂縫,分為沉降裂縫和收縮裂縫兩種形式。 沉降裂縫產(chǎn)生的原因一是由于混凝土在塑性狀態(tài)下其基礎(chǔ)與支架等有不均勻沉降,使局部混凝土的變形受約束導(dǎo)致裂縫;二是由于重力作用使混凝土中較重顆粒下沉,而使水泥漿上浮,當(dāng)這種下沉受到鋼筋、模板拉桿約束時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂縫。 收縮裂縫產(chǎn)生的主要原因是由于混凝土快速干燥,混凝土內(nèi)水份的蒸發(fā)速率大于其泌水速率,在固體顆粒表面形成彎月形、 產(chǎn)生毛細(xì)管張力,混凝土收縮等所產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土本身的抗拉強(qiáng)度而導(dǎo)致裂縫。

　　2.2.2 溫差裂縫

　　溫差裂縫,即由于混凝土本體內(nèi)外部溫度的變化及混凝土本體表面溫度與環(huán)境溫度的差異使混凝土自體收縮不均而產(chǎn)生的裂縫。由于早期混凝土構(gòu)件被模板等材料隔離,水泥水化所產(chǎn)生的熱量無(wú)法及時(shí)散發(fā)到空氣中, 故在初始24h內(nèi)混凝土溫度將升高, 過(guò)幾天后隨著熱量的散發(fā)混凝土將變冷,此時(shí)混凝土?xí)�產(chǎn)生收縮,這種收縮受結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋及外部模板等約束而使混凝土開裂;當(dāng)混凝土冬季施工時(shí),由于混凝土散熱快,其內(nèi)部溫度較高,而表面溫度受環(huán)境影響變得較低,表面混凝土的收縮率大于混凝土內(nèi)部的收縮率,從而使表面混凝土產(chǎn)生裂縫。

　　2.2.3 長(zhǎng)期干縮裂縫

　　長(zhǎng)期干縮裂縫,即混凝土長(zhǎng)期暴露于不飽和的空氣中由于物理的、化學(xué)的失水使混凝土體積縮小, 當(dāng)縮小受到約束時(shí)產(chǎn)生的裂縫。通常來(lái)講,干縮產(chǎn)生的混凝土應(yīng)變速率非常慢,而且混凝土徐變產(chǎn)生的松弛可抵消部分干縮應(yīng)變。但混凝土設(shè)計(jì)的體積與表面積的比值、分布鋼筋的布置、混凝土的配合比及混凝土所處環(huán)境的溫度、濕度等都會(huì)導(dǎo)致干縮裂縫。

　　3 橋梁混凝土裂縫的施工防治對(duì)策

　　3.1 材料的控制

　　施工工藝是保證混凝土構(gòu)件質(zhì)量的關(guān)鍵，除施工操作應(yīng)嚴(yán)格按照施工技術(shù)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行外,還應(yīng)對(duì)原材料(鋼筋、水泥、砂、碎石、水等)進(jìn)行嚴(yán)格的抽樣檢驗(yàn)。對(duì)混凝土配合比應(yīng)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，在高溫下或雨后施工時(shí)對(duì)砂、碎石應(yīng)進(jìn)行含水量檢驗(yàn),及時(shí)調(diào)整施工配合比,確保混凝土的施工質(zhì)量。

　　3.2 溫度的控制

　　(1)改善骨料級(jí)配,采用干硬性混凝土、加外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減少澆筑厚度,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)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

　　3.3 非結(jié)構(gòu)性裂縫預(yù)防措施

　　預(yù)防塑性沉降裂縫的措施有基礎(chǔ)處理、支架搭設(shè)要進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)、嚴(yán)格施工，對(duì)支架進(jìn)行全面積預(yù)壓以消除非彈性變形，砼中加減水劑以減少砼泌水,確保砼保護(hù)層厚度、砼施工時(shí)進(jìn)行二次抹面等措施。預(yù)防塑性收縮裂縫的措施有加強(qiáng)早期砼養(yǎng)護(hù)以降低砼中水份蒸發(fā)速率，工程措施有結(jié)構(gòu)外露面覆蓋麻袋、海綿等澆水濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)。預(yù)防溫差裂縫的措施有合理安排砼澆注順序及澆筑速度,在砼澆注的過(guò)程中控制溫差，夏季施工時(shí)骨料要灑水降溫,冬季施工時(shí)砼表面應(yīng)覆蓋保溫。

　　防止干縮裂縫的措施有設(shè)計(jì)部門布設(shè)足夠的控制裂縫的分布筋。施工配合比設(shè)計(jì)時(shí)減小水灰比。盡量增加骨料用量、增大骨料粒徑,施工完成后加強(qiáng)砼的濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)。防止龜裂的措施有配合比設(shè)計(jì)時(shí)水泥用量不宜過(guò)多,振搗要密實(shí)而不過(guò)振,砼表面泌水及浮漿要及時(shí)清除并注意及時(shí)養(yǎng)護(hù)。

　　4 裂縫處理

　　4.1 表面修補(bǔ)法

　　表面修補(bǔ)法是一種簡(jiǎn)單、常見的修補(bǔ)方法,它主要適用于穩(wěn)定和對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力沒(méi)有影響的表面裂縫以及深進(jìn)裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料,在防護(hù)的同時(shí)為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂,通常可以采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

　　4.2 灌漿、嵌縫封堵法

　　灌漿法主要適用于對(duì)結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補(bǔ),它是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入混凝土的裂縫中,膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個(gè)整體, 從而起到封堵加固的目的。常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學(xué)材料。嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法,它通常是沿裂縫鑿槽,在槽中嵌填塑性或剛性止水材料,以達(dá)到封閉裂縫的目的。 常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等;常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　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,采取合理的技術(shù)措施和組織措施,就能有效地控制裂縫的產(chǎn)生,確保工程質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全使用。