对桥梁施工混凝土裂缝的探讨
2016-12-26
混凝土开裂已成为影响工程结构使用寿命的重要影响因素之一。在混凝土桥梁结构上产生的各种各样的裂缝，形成的原因也是千差万别，因此其危害性也会有显著的差异。为此，本文首先概述了裂缝的种类和成因，而后从设计和施工两个方面论述了怎样防治混凝土桥梁的施工裂缝。
1 裂缝的种类及成因分析
1.1 荷载作用产生的裂缝。钢筋混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，又可细分为直接应力裂缝、次应力裂缝两种。承受拉(轴)力和弯矩的钢筋混凝土构件在横截面会产生一维的拉应力，承受剪力和扭矩及其他复合受力结构则会出现主拉应力，它们都可能会在垂直于主拉应力的方向产生裂缝。裂缝一般沿构件宽度方向贯通部分截面或全截面。根据截面形状的不同，荷载裂缝的形态也会有所不同。
1.2 混凝土收缩引起的裂缝。混凝土收缩所产生的裂缝是最常见的一种裂缝，包括塑性收缩、缩水收缩、自生收缩和碳化收缩等，实际，以前两种收缩裂缝为主。混凝土浇筑4~5h后，水泥水化反应激烈，逐渐形成分子链，水分急剧蒸发，骨料下沉，混凝土硬化尚未完成，此时发生的收缩称为塑性收缩。骨料下沉，受到钢筋阻挡，形成沿钢筋方向的裂缝，此即为塑性收缩裂缝。混凝土初步硬化完成后，表层水分逐渐蒸发，湿度逐渐降低，混凝土体积逐渐减小，称为缩水收缩。混凝土内外收缩不均匀，表面收缩大，因此会受到内部混凝上的约束，表面混凝土将会承受拉力，超过抗拉强度后，便会产生收缩裂缝。
1.3 温度变化引起的裂缝。混凝土桥梁属于大体积混凝土工程，在浇筑过程中,混凝土内会产生较大的水化热，如果采取的措施不当，会造成混凝土内外的温差过大，产生较大的温差应力，从而导致混凝土产生裂缝。
1.4 基础变形引起的裂缝。桥梁工程一般跨度大，宽度窄，基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，即使是很小的数值也会在结构中引起较大的附加应力，一旦超出结构的抗拉能力，就会发生开裂。基础沉降变形的主要原因有地质差异太大或勘察不详、结构荷载或基础类型差别太大等。
1.5 施工工艺质量引起的裂缝。①支架地基未压实、基础承载力不够，浇筑混凝土后支架产生不均匀沉降；②支架刚度、强度、稳定性不足或模板刚度不足，浇筑混凝土中,混凝土自重及侧向压力迫使模板变形；过旱拆模或野蛮拆模引起的裂缝；③混凝土搅拌、运输时间民，引起混凝土坍落度过低，和易性不好；④混凝土配合比不符合规范要求，水泥、碎石、砂、外加剂、外掺料等不符合规范要求；⑤擅自更改设计水灰比，从而导致混凝土凝结硬化时收缩量增加；⑥混凝土未能严格按规范要求分层、分段浇筑，混凝土浇筑不连续；施工缝处理不到位；⑦混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻而、空洞等，削弱了截而承载力，引起钢筋锈蚀等；⑧混凝土养护措施不当，使得混凝土的结构强度未达到设计目标。
1.6 钢筋锈蚀引起的裂缝。一般桥梁结构都处在自然环境下，若构件保护层过薄、密实性较差或防腐措施不当，混凝土中的钢筋就会锈蚀，引起体积膨胀，导致混凝土顺筋胀裂。这种先锈后裂的纵向裂缝一旦发生，就会逐步恶化，最终导致混凝土保护层成片剥落甚至钢筋锈断。
1.7 构件不能自由仲缩引起的裂缝。现浇桥梁混凝土达到一定强度时支座临时锁定未及时解除，造成梁体不能自由伸缩引起的裂缝。除了以上所列的几种裂缝以外，施工材料缺陷、气候变化等也会对桥梁裂缝的产生有影响，需要结合具体工程条件及施工过程中的变化，做好动态控制的各项准备。
2 裂缝防治措施
2.1 设计防裂控制措施。为尽量避免荷载裂缝的出现，应尽量避免结构突变或断面突变；如果结构突变不可避免，则应做好细部处理，如转角处做圆角，突变处做成渐变过渡，同时加强构造配筋或斜向钢筋等。为防止混凝土收缩和温度变化引起的裂缝，可增加构造配筋，以提高混凝土的抗裂性，尤其是薄壁结构。为防止筋锈蚀引起的裂缝，设计中应严格按照规范要求控制裂缝宽度，采用足够的保护层厚度及防腐混凝土。
2.2 施工防裂控制措施。
2.2.1 钢筋绑扎：绑扎钢筋之前，首先应进行彻底的除锈上作以确保使用的钢筋质量。钢筋在加上场集，加上成型后运至现场进行安装，安装时严格把握钢筋的间距。钢筋规格、型号、数量、间距、几何尺寸、接头位置及质量等均应符合设计图纸和施工规范的要求，并严格做好原材料和接头试验。钢筋层间距对混凝土构件的受力性能影响显著，但钢筋保护层厚度不够却严重影响桥梁的使用寿命，尤其是在复杂恶劣的腐蚀环境下，因此，在钢筋层间应留有足够的间距，钢筋外层与模板间应设置具备一定厚度的混凝土垫块。
2.2.2 模板的安装与拆除：针对具体工程，应对模板及其支架的承载能力、刚度和稳定性进行校核，不能盲目依照经验和类似工程照搬使用。支架（脚手架或其他火具）应牢固可靠，施工前必须对支架进行预压，以消除支架非弹性形变和测出弹性形变值以便立模预留预拱度。安装模板时应确保构造紧密、不漏浆、不渗水，形状规则，能保证混凝上的均匀性。模板及其支架的拆除顺序应按施工技术方案执行，未达到混凝土预定强度要求不得拆除。
2.2.3 混凝土的浇筑：浇筑之前首先要对模板及支架、钢筋及其保护层厚度、预理件、预留孔洞等进行检查，确认无误后方可进行浇筑。混凝土的拌和运输等必须满足连续浇筑要求。浇筑还要防止钢筋、模板、定位筋、垫块及预理管适的移动和变形。大体积混凝土浇筑还要满足分层浇筑、分层振捣的要求，并应采取一定的散热措施，有效降低混凝土内外的温差，从而减少温度裂缝的产生。振捣要密实，确保混凝土能填充到各个角落，同时也要避免过振引起塑性裂缝和干缩裂缝。
2.2.4 混凝土的养护：混凝土终凝后应及时采用覆盖、洒水、喷雾或薄膜保湿等措施进行养护，避免急剧干燥、温度急剧变化、振动以及外力干扰等。对于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，养护时间不得少于7天，对于有抗渗要求或设计有明确要求的混凝土，养护时间不得少于14 天。冬季施工，不得向裸露部位的混凝土直接浇水养护，应用塑料薄膜或其他保温材料进行保温、保湿养护。
2.2.5 其他措施：桥梁结构设计中考虑了施工顺序对内力的影响，施工中应严格按照制定的方案进行，不得随意更改施工顺序，以免引起不必要的附加应力导致结构开裂。施工技术方案中，应做好入模混凝土的温度控制、浇筑后混凝土温度控制、养护及拆除模板后的养护等措施，施工前做好施工技术交底，落实各项施工任务，分配专人进行技术指导和质量监督。
在桥梁施工过程中，只要严格控制好材料质量、施工工艺、以及现场的施工管理，根据现场条件，材料特点，气温等多种因素，采取合理的措施，就能有效地控制裂缝的产生，确保工程质量。
参考文献：
[1]陈海英,混凝土裂缝的原因分析与预防措施[J].山西建筑,2008
[2]王增忠等.混凝土建筑物的裂缝分析及其防护和处理[.混凝土， 2001
