橋梁施工裂縫成因和預防措施

曾勇霖　付　新

摘要：本文對混凝土橋梁施工裂縫的種類和產生的原因作了分析，供廣大工程技術人員參考。

關鍵詞：橋梁施工；施工裂縫；施工質量

1 前言

隨著現代橋梁工程施工工藝的飛速發(fā)展．各種管理手段的不斷完善與加強．橋梁工程的內在施工質量已經有了長足的提高，外觀質量已成為反映施工企業(yè)技術水平的最重要的一面。橋梁施工過程中．很容易出現裂縫。裂縫的出現不僅僅影響工程質量甚至會導致橋梁垮塌。如何提高混凝土的外觀質量減少裂縫亦成為建設單位、監(jiān)理部門及施工企業(yè)要解決的重點問題。隨著現代橋梁工程施工工藝的飛速發(fā)展．各種管理手段的不斷完善與加強。

2 荷載引起的裂縫

荷載裂縫產生的原因在于施工過程中，不加限制地堆放施工機具、材料；不了解預制結構受力特點，隨意翻身、起吊、運輸、安裝，不按設計圖紙施工，擅自更改結構施工順序，改變結構受力模式；不對結構做機器振動下的疲勞強度驗算等。

3 溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質，當外部環(huán)境或結構內部溫度發(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。在某些大跨徑橋梁中，溫度應力可以達到甚至超出活載應力。溫度裂縫區(qū)別于其他裂縫的最主要特征是隨溫度變化而擴張或合攏。引起溫度變化的主要施工因素有：

水化熱。出現在施工過程中，大體積混凝土(厚度超過2．0m)澆筑之后由于水泥水化放熱，致使內部溫度很高，內外溫差太大，致使表面出現裂縫。施工中應根據實際情況，盡量選擇水化熱低的水泥品種，限制水泥單位用量，減少骨料人模溫度，降低內外溫差，并緩慢降溫，必要時可采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)進行內部散熱，或采用薄層連續(xù)澆筑以加快散熱。

蒸汽養(yǎng)護或冬季施工時施工措施不當，混凝土驟冷驟熱，內外溫度不均，易出現裂縫。

4 收縮引起的裂縫

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(fā)生混凝土體積變形的主要原因。

塑性收縮。發(fā)生在施工過程中、混凝土澆筑后4～5h左右，此時水泥水化反應激烈，分子鏈逐漸形成，出現泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮，同時骨料因自重下沉，因此時混凝土尚未硬化，稱為塑性收縮。塑性收縮所產生量級很大，可達1％左右。在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫。

縮水收縮(干縮)。混凝土結硬以后，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，內部損失慢，因此產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當表面混凝土承受拉力超過其抗拉強度時，便產生收縮裂縫。

5 施工工藝質量引起的裂縫

在混凝土結構澆筑、構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理、施工質量低劣，容易產生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、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：

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。

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。

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(fā)生裂縫，既塑性收縮裂縫。

混凝土攪拌、運輸時間過長，使水分蒸發(fā)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(guī)則的收縮裂縫。

混凝土初期養(yǎng)護時急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現不規(guī)則的收縮裂縫。

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(guī)則裂縫。

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(yǎng)護不到位，導致混凝土收縮而引起裂縫。

混凝土早期受凍，使構件表面出現裂紋，或局部剝落，或脫模后出現空鼓現象。

施工時模板剛度不足，在澆筑混凝土時，由于側向壓力的作用使得模板變形．產生與模板變形一致的裂縫。

施工時拆模過早．混凝土強度不足，使得構件在自重或施工荷載作用下產生裂縫。

施工前對支架壓實不足或支架剛度不足，澆筑混凝土后支架不均勻下沉，導致混凝土出現裂縫。

安裝順序不正確．對產生的后果認識不足，導致產生裂縫。如鋼筋混凝土連續(xù)梁滿堂支架現澆施工時，鋼筋混凝土墻式護欄若與主梁同時澆筑，拆架后墻式護欄往往產生裂縫；拆架后再澆筑護欄，則裂縫不易出現。

施工質量控制差。任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料計量不準，結果造成混凝土強度不足和其他性能(和易性、密實度)下降，導致結構開裂。

6 橋梁混凝土裂縫的施工防治措施

6.1 材料的控制

施工工藝是保證混凝土構件質量的關鍵、除施工的施工操作應嚴格按照施工技術規(guī)范的有關規(guī)定進行，對原材料(鋼筋、水泥、砂、碎石、水等)都應進行嚴格的抽樣檢驗。對混凝土配合比應進行對比試驗．在高溫下或雨后施工對砂、碎石應進行含水量實驗，及時調整施工配合比，確保混凝土的施工質量。

6.2 溫度的控制

改善骨料級配，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；拌和混凝土時用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；在混凝土中埋設水管，通入冷水降溫；規(guī)定合理的拆模時問，氣溫驟降時進行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度變化；施工中長期暴露的混凝土澆筑體表面或薄壁結構，在寒冷季節(jié)采用保溫等措施。

合理地分縫分塊，避免基礎過大起伏；合理地安排施工工序，避免過大的高差和側面長期暴露。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量對防止裂縫十分重要。應特別注意避免產生貫穿裂縫，出現后要恢復其結構的整體性是十分困難的。因此施工中應以預防其貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

6.3 非結構性裂縫防止措施

防止塑性沉降裂縫的措施有基礎處理、支架搭設進行科學設計、嚴格施工．對支架進行全面積預壓以消除非彈性變形；砼中加減水劑減少砼泌水，確保砼保護層厚度、砼施工時進行二次抹面。防止塑性收縮裂縫的措施有加強早期砼養(yǎng)護以降低砼中水份蒸發(fā)速率．方法是結構外露面覆蓋麻袋、海綿等澆水濕治養(yǎng)護。防止溫差裂縫的措施有合理安排砼澆注順序及澆筑速度，在砼澆注的過程中消除部分溫差。夏季施工時骨料要灑水降溫．冬季施工時砼表面應覆蓋保溫。

防止干縮裂縫的措施有設計部門布設足夠的控制裂縫的分布筋．施工配合比設計時減小水灰比．盡量增加骨料用量、增大骨料粒徑．施工完成后加強砼的濕治養(yǎng)護。防止龜裂的措施有配合比設計時水泥用量不宜過多．振搗要密實而不過振，砼表面泌水及浮漿要及時清除并注意及時養(yǎng)護。

結束語

一座橋梁從建成到使用，牽涉到設計、施工、監(jiān)理、運營管理等各個方面。由上述可知，設計疏漏、施工低劣、監(jiān)理不力，均可能使混凝土橋梁出現裂縫。因此，嚴格按照國家有關規(guī)范、技術標準進行設計、施工和監(jiān)理．是保證結構安全耐用的前提和基礎。在運營管理過程中，進一步加強巡查和管理，及時發(fā)現和處理問題，也是相當重要的一個環(huán)節(jié)。