公路橋梁混凝土施工出現(xiàn)非荷載裂縫的預(yù)防

吳繼康

(新疆筑路機(jī)械廠公路工程處)

1 非荷載裂縫的類型分析

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，是當(dāng)前在公路橋梁施工中用到的最普遍的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)雖然有著一定的優(yōu)勢，但是各種病害的發(fā)生也是層出不窮的。裂縫是一種最為常見的病害，單純的裂縫還會隨著時間的推移演變成更大的病害，所以，對裂縫進(jìn)行預(yù)防，也是我們重點要做的一項前期預(yù)防性工作。當(dāng)然，裂縫的產(chǎn)生其原因是不同的，一種最基本的區(qū)分就是荷載裂縫和非荷載裂縫，本文主要集中在非荷載裂縫上，主要有以下幾種類型。

(1)混凝土收縮裂縫。這種裂縫是由于混凝土的化學(xué)伸縮性導(dǎo)致的，無論是混凝土在拌合還是后期的構(gòu)件過程中，水化導(dǎo)致了各種分子的化學(xué)收縮，水分蒸發(fā)也導(dǎo)致了物理上的收縮，同時長期暴露在空氣中會導(dǎo)致混凝土中的成分發(fā)生碳化反應(yīng)，出現(xiàn)了碳化收縮，這樣就意味著混凝土在構(gòu)建以前的體積是處于收縮狀態(tài)。具體而言，在收縮裂縫中我們又可以分為以下兩種。首先是表面龜裂的收縮裂縫。這種裂縫存在于構(gòu)件的表面，一般不會太深，不會超過鋼筋保護(hù)層，造成這種裂縫的原因可能是由于施工不當(dāng)，沒有注意對混凝土表層進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，導(dǎo)致表面吸水不均勻，形成干縮。其次，材質(zhì)差異引起的收縮裂縫。收縮裂縫的產(chǎn)生，并不完全是因為水分蒸發(fā)造成的，在混凝土構(gòu)件中，常常會有不同的材質(zhì)，例如最為常見的片石和石塊，在修建墩臺的過程中，這兩項材料不可缺少，但是這兩種材料本身的特質(zhì)不同。當(dāng)混凝土出現(xiàn)收縮時，混泥土與片石或者混凝土與石塊之間會產(chǎn)生不同的拉應(yīng)力，這種拉應(yīng)力是不均衡的，當(dāng)超過混凝土可承受的拉應(yīng)力時，構(gòu)件之間就會產(chǎn)生裂縫。這種裂縫是一種內(nèi)部裂縫，會從內(nèi)部裂縫逐漸延伸到表層。

(2)由于施工不當(dāng)形成的裂縫。非荷載裂縫產(chǎn)生的另一個原因，就是施工不當(dāng)。施工不當(dāng)是一個較為籠統(tǒng)的稱呼，因為在整個施工中，不同的程序、不同的環(huán)節(jié)、不同的崗位都有可能會出現(xiàn)不當(dāng)?shù)牟僮鳎恳粋€不當(dāng)操作都有可能會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。比如沒有按照施工規(guī)范進(jìn)行操作，沒有關(guān)注天氣情況進(jìn)行盲目的操作等，都有可能導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。從技術(shù)層面的角度來看，這種非荷載裂縫的特點就是在重力作用下，混凝土自重沉降、收縮，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中鋼筋或者模板之間產(chǎn)生裂縫。這種裂縫雖然一般比較淺層，但是要大于一般由于收縮原因所形成的裂縫。

(3)鋼筋銹蝕裂縫。鋼筋混凝土構(gòu)件，鋼筋雖然是被埋在混凝土的內(nèi)部，但是銹蝕是不可避免的現(xiàn)象。由于銹蝕所產(chǎn)生的裂縫，通常只是在構(gòu)件內(nèi)部，我們很難在外部觀察到這種裂縫。但是這種裂縫出現(xiàn)以后并不是完全無法檢測的，通常檢查人員能夠通過小錘，通過對敲打聲音的判斷來確定內(nèi)部的鋼筋是否銹蝕，是否有裂縫的出現(xiàn)。如果出現(xiàn)空殼聲，意味著內(nèi)部已經(jīng)出現(xiàn)了裂縫，就需要進(jìn)行下一步更深入的檢查。鋼筋在內(nèi)部銹蝕的主要原因是原本的混凝土保護(hù)層被化學(xué)損害，也就是混凝土中的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成了碳酸鈣。隨著碳酸鈣的積累，整個混凝土就會由原本的堿性變成中性，完全的碳化以后，混凝土層將無法發(fā)揮保護(hù)作用，鋼筋也就會不斷的受到各種物質(zhì)的腐蝕，程度越深，體積就會越大，最終就會脹裂原本的混凝土層，出現(xiàn)裂縫。

(4)骨料膨脹的裂縫。混凝土是由多種骨料拌合而成，這些骨料的膨脹最終也會導(dǎo)致混凝土的膨脹，特別是在骨料中含有氧化鎂、硫酸鹽成分的，在水化膨脹以后很容易產(chǎn)生裂縫。在我們常用的混凝土骨料中，一般含有一定的堿活性二氧化硅，當(dāng)它的比值超過一定的限度時，就會對混凝土的構(gòu)件產(chǎn)生破壞性的作用。但是由于這些反應(yīng)發(fā)生的較慢，所以這種裂縫往往不會在短期內(nèi)出現(xiàn)，一般都是在竣工多年后出現(xiàn)。

(5)溫度裂縫。當(dāng)混凝土構(gòu)件長期暴露于自然環(huán)境中時，溫度的變化就會對其質(zhì)量和壽命產(chǎn)生重要的影響。這種裂縫的產(chǎn)生通常是因為溫度的變化而導(dǎo)致熱脹冷縮，熱脹冷縮在混凝土內(nèi)部就表現(xiàn)為各種拉應(yīng)力的相互作用，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的強(qiáng)度限值時，就會產(chǎn)生裂縫。這種裂縫一般出現(xiàn)在表面。

2 鋼筋混凝土橋梁非荷載裂縫的危害

我們已經(jīng)分析了不同類型的非荷載裂縫，類型不同，對于公路橋梁的損害也是不同的，下面對不同類型裂縫的危害進(jìn)行介紹。

(1)收縮裂縫。混凝土收縮裂縫會導(dǎo)致截面的有效面積減小，影響結(jié)構(gòu)耐久性。鋼筋混凝土空心板梁鉸縫處混凝土收縮產(chǎn)生裂縫后，如果橋面鋪裝層鋼筋配筋率較少時，橋面多數(shù)會產(chǎn)生沿梁長順橋向的裂縫，從而降低橋梁橫向的整體性，大大降低橋梁的承載能力，帶來一定的安全隱患。

(2)施工不當(dāng)。由施工不當(dāng)引起的裂縫比較復(fù)雜，不同的不當(dāng)形式自然產(chǎn)生的危害作用也是不同的。對于這種危害我們只能夠舉例予以說明，無法給出全部的結(jié)論。例如漏振會使混凝土不夠密實抗拉強(qiáng)度降低;過振會使混凝土產(chǎn)生離析分層收縮不均，產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力;不當(dāng)?shù)恼駬v操作會對混凝土的密實性和均勻性產(chǎn)生較大影響等。

(3)鋼筋銹蝕。鋼筋銹蝕帶來的裂縫，最直接的危害就是整個構(gòu)件的脆性增加，整體的承載能力下降。特別是預(yù)應(yīng)力鋼筋，在一定環(huán)境下銹蝕的速度更會大大加快。

(4)骨料膨脹。無論是那一種裂縫，直接帶來的都是截面的減少，截面減少意味著，構(gòu)件的承載能力下降。如果骨料膨脹，必然會使內(nèi)部不均勻，在出現(xiàn)裂縫以后，外界的各種水分便會更加容易的進(jìn)入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，鋼筋的銹蝕增加，混凝土的耐久性降低。

(5)溫度裂縫。當(dāng)溫度急劇變化時，結(jié)構(gòu)伸長受到約束，就會產(chǎn)生溫度裂縫，嚴(yán)重者還可能造成墩臺的破壞。如果橋梁結(jié)構(gòu)的箱形梁產(chǎn)生溫度也會造成破壞。冬季施工時也容易產(chǎn)生溫度裂縫對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。

3 混凝土非荷載裂縫的預(yù)防措施分析

不同的裂縫，產(chǎn)生的原因不同，其預(yù)防措施也必然會有著差異。

(1)收縮裂縫。針對其產(chǎn)生原因，我們通常是通過加強(qiáng)其封閉性來進(jìn)行預(yù)防，例如采用滲透性能好的修補(bǔ)膠液來粘合裂縫，填補(bǔ)裂縫中的空隙。在前期，可以在混凝土中添加一定的有效膨脹劑，減少收縮。在施工后期，也要注意對澆筑的養(yǎng)護(hù)。

(2)施工不當(dāng)裂縫的預(yù)防。在構(gòu)件表面沿裂縫走向騎縫鑿出U形溝槽，然后用改性環(huán)氧樹脂或彈性材料充填，并粘貼纖維復(fù)合材料以封閉其表面。

(3)鋼筋銹蝕裂縫的預(yù)防。采取封閉混凝土裂縫，隔離水及腐蝕性物質(zhì)，防止鋼筋繼續(xù)銹蝕，摻入阻銹劑，防止鋼筋繼續(xù)銹蝕，對銹蝕鋼筋徹底除銹，如果缺失嚴(yán)重的進(jìn)行補(bǔ)焊鋼筋，彌補(bǔ)鋼筋銹損，與原設(shè)計要求相符，然后用混凝土進(jìn)行澆筑補(bǔ)強(qiáng);還可以采用粘貼鋼板或碳纖維布的補(bǔ)強(qiáng)措施，增加整體的剛度。

(4)骨料膨脹裂縫的預(yù)防。防止混凝土堿骨料反應(yīng)應(yīng)采用綜合手段，從根本上加以解決。具體為:選用含堿量低的水泥，不使用堿活性大的骨料，在混凝土中摻入適量的火山灰活性細(xì)摻料，選用不含堿或含堿量低的化學(xué)外加劑等;還可以采用復(fù)合纖維混凝土，增強(qiáng)混凝土抗?jié)B性，阻止水分的侵入。

(5)溫度裂縫的預(yù)防。對于這種裂縫的預(yù)防，我們需要在前期材料的拌合工作中就予以重視，添加適量的磨細(xì)粉煤灰，有效的減少水化熱，其實就是人為預(yù)想設(shè)定一定的溫度伸縮縫。溫度裂縫的預(yù)防，特別要重視養(yǎng)護(hù)工作，在施工過程中對溫度升高或者降低的速度進(jìn)行控制，避免快速升溫帶來各種裂縫的產(chǎn)生。

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