連續箱梁裂縫傷害的淺析與防治建議

孫 偉

隨著我國經濟的迅猛發展，我國公路建設成績也突飛猛進，隨著工程及環保的需要，鋼筋混凝土橋梁的數量也隨之增多。其中，普通鋼筋混凝土橋梁中，連續箱梁橋型以其結構簡單，自重輕，承重大等原因，常被我們采用到混凝土橋梁中來，但隨之而來的箱梁裂縫傷害卻一直是讓建設者頭痛的問題，不管哪座現澆連續箱梁都存在不同程度的裂縫問題，因此裂縫問題不容忽視。現就裂縫問題作以下分析，供橋梁建設者們參考。

1 連續箱梁裂縫傷害產生原因淺析

1.1 材料自身差異導致的裂縫

根據材料的理論強度和斷裂強度性質的定義可以知道，材料的強度可以簡單定義為拉開相鄰原子所需要的力值。而在實際應用中，鋼筋與混凝土的組成結構中，就因為其本身變形、原子約束等一系列內在原因，造成混凝土構件本身存在著眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫，正是由于這些先天材料的特性的存在才使鋼筋混凝土呈現出一些非均質的特性，導致連續箱梁構件都是帶縫工作的。近代科學研究和大量的混凝土工程實踐證明，在混凝土工程中特別是裂縫問題是不可避免的，在我們公路橋涵施工技術規范中，也允許存在一定程度的裂縫。

1.2 水泥混凝土成型時的干縮裂縫

混凝土是由氣、液、固三相組成的假固體(指澆筑過程到保養)，其中尚有未水化的水泥顆粒，還要吸收周圍的水分。液固相間的膠凝體，因水分散失，體積會縮小，引起干縮裂縫。干縮裂縫多出現在橋梁工程施工中混凝土養護結束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。相對濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產生。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網狀淺細裂縫，寬度基本小于0.2 mm，在連續箱梁平面部位多見，而較薄的梁肋中多沿其短向分布。干縮裂縫通常會影響混凝土的抗滲性，引起鋼筋的銹蝕從而影響連續箱梁的耐久性、承載力等。

1.3 地基沉降及支架系統變形引起的裂縫

對于連續箱梁來說早期影響較大的裂縫主要是由兩方面引起的，首先是地基沉降差異導致的裂縫。其成因是由于橋梁結構地基土質不勻、松軟，或回填土不實或浸水而造成橋梁整體不均勻沉降所致;或者因為連續梁體模板剛度不足，模板支撐間距過大或支撐底部松動等導致。在冬季施工中，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產生不均勻沉降，致使混凝土結構產生裂縫。此類裂縫多為深進或貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關，較大的沉陷裂縫，往往有一定的錯位，裂縫寬度往往與沉降量成正比關系。其次是支架系統變形產生的裂縫，其成因主要是由于支撐立桿(或立柱)不均勻分布，各部分剛度分布不一致，使其桿件的彈性變形不均勻，導致早期裂縫以及支架的地基不均勻沉降引起現澆箱梁的早期裂縫。

1.4 化學反應導致裂縫

在連續箱梁制造過程中，可能由于使用的骨料中含有泥性硅物質與堿性物質相遇，則水、硅、堿反應生成膨脹的膠質，吸收水后造成局部膨脹和拉應力，造成混凝土酥松、膨脹開裂，在潮濕的地方較為多見。其次在混凝土箱梁澆筑過程中，水泥外加劑含氯量超過規定后，容易引起混凝土內鋼筋的銹蝕，在一段時間后沿鋼筋方向產生裂縫。

1.5 溫度變形引起的裂縫

溫度裂縫多發生在現澆連續箱梁的表面或溫差變化較大地區的連續箱梁結構中。混凝土澆筑后，在硬化過程中，水泥水化產生大量的水化熱，由于現澆連續箱梁的體積較大，大量的水化熱聚積在梁體內部而不易散發，導致內部溫度急劇上升，而連續箱梁梁體表面散熱較快，這樣就形成內外的較大溫差，較大的溫差造成內部與外部熱脹冷縮的程度不同，使梁體表面產生一定的拉應力。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時，梁體表面就會產生裂縫，這種裂縫多發生在橋梁澆筑的中后期。連續箱梁的溫度裂縫的走向多平行于短邊。裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫通常是中間粗兩端細，而冷縮裂縫的粗細變化不太明顯。此種裂縫的出現會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗滲能力等。

2 連續箱梁裂縫傷害的防治建議

1)材料自身差異導致的裂縫首先需要在設計階段計算好鋼筋及混凝土調配比例，做到科學配筋。其次，在選用混凝土材料時，針對連續箱梁工程現狀，應使用水化熱較低的硅酸鹽水泥，不應使用水化熱較高的水泥。必須選用材質堅硬、干凈的中粗砂;粗骨料的最大粒徑、級配、強度均要滿足規范要求，并要嚴格控制含泥量。2)水泥混凝土成型時的干縮裂縫的主要防治措施:a.根據連續箱梁工程需要，盡量選用收縮量較小的水泥，例如采用中低熱水泥和粉煤灰水泥，并降低水泥的用量。b.混凝土的配合比設計中應盡量控制好水灰比的選用，同時摻加合適的減水劑。c.加強大體積連續箱梁的早期養護，并適當延長養護時間。冬季施工時要適當延長梁體保溫覆蓋時間，并涂刷養護劑養護。3)地基沉降原因的裂縫防治措施主要是做好地質勘測，在施工前做好地基處理。連續箱梁澆筑前做好沉降觀測。而支架系統變形引起的裂縫防治則應首先對支架的地基要處理均勻，并對下臥層的不良土層進行處理;其次支架設計時應盡量分布均勻，其桿件的剛度應盡量保持一致，并進行預壓，設計合理的預拱度。4)化學反應導致裂縫防治主要是做好材料進場前檢驗及施工中材料的抽檢，做到盡量不用堿集料反應性骨料，絕不使用氯離子含量不符合國標的外加劑。5)應對溫度變形引起的連續箱梁裂縫，首先應盡量選用低熱或中熱水泥，降低水灰比，改善骨料級配，摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量，降低水化熱。其次是改善混凝土的攪拌加工工藝，采取措施降低混凝土澆筑時溫度，在混凝土中摻加一定量的具有減水、緩凝等作用的外加劑，改善混凝土拌合物的流動性、保水性，降低水化熱，推遲熱峰的出現時間。再次是在北方高溫季節澆筑箱梁時盡量在夜間進行也可以采用搭設遮陽板等輔助措施控制混凝土的溫升，降低澆筑混凝土的環境溫度。再者，連續箱梁結構尺寸較大，溫度應力也大，因此要合理安排施工工序，分層、分塊澆筑，以利于散熱，減小約束，在梁體內部設置冷卻管道，通冷水或者冷氣冷卻，減小混凝土的內外溫差，加強混凝土溫度的監控，及時采取冷卻、保護措施。最后是注重加強連續箱梁梁體養護，混凝土澆筑后，及時用濕潤的草簾、麻片等覆蓋，并注意灑水養護，適當延長養護時間，保證梁體表面緩慢冷卻。在寒冷季節，梁體表面應設置保溫措施，以防止寒潮襲擊。

3 結語

在鋼筋混凝土連續橋梁中裂縫傷害是大體積箱梁結構中普遍存在的一種現象，它的出現不僅會降低梁體的抗滲能力，影響梁體的使用功能，而且會引起梁體內鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低橋梁的耐久性，影響橋梁結構的承載能力，因此要對連續箱梁裂縫成因進行認真研究、區別對待，采用合理的方法進行處理，并在設計、施工以及運營維護中采取各種有效的預防措施來預防裂縫傷害的出現和發展，保證橋梁結構安全、穩定地為我國公路事業服務。

[1] 孫向英.32 m預測混凝土箱梁裂縫成因測試分析與研究[J].山西建筑 ，2008 ，34(13):324-325.