橋梁施工中的裂縫防治問(wèn)題淺析

【摘 要】 本文通過(guò)對(duì)橋梁工程施工中的混凝土裂縫成因和防治措施進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，旨在通過(guò)總結(jié)現(xiàn)階段橋梁施工中的裂縫產(chǎn)生原因，幫助有關(guān)單位做好裂縫預(yù)防工作，保證橋梁工程安全，延長(zhǎng)使用壽命。

【關(guān)鍵詞】 橋梁；裂縫；混凝土；溫度應(yīng)力

橋梁工程中運(yùn)用最多的是混凝土，而混凝土?xí)蛟O(shè)計(jì)原因、施工原因、后期維護(hù)管理不善、外界環(huán)境惡劣等發(fā)生開(kāi)裂變形現(xiàn)象，進(jìn)而影響到橋梁的質(zhì)量、耐久性和安全性。若混凝土裂縫引起保護(hù)層剝落、混凝土碳化、鋼筋銹蝕、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度降低等問(wèn)題，必須立即對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)，避免裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大，避免交通安全事故的發(fā)生。

1 裂縫產(chǎn)生的原因

1.1 溫度應(yīng)力

混凝土具有熱脹冷縮的特征，當(dāng)外部溫度發(fā)生急劇變化時(shí)，內(nèi)部溫度變化不大，內(nèi)外溫差擴(kuò)大，混凝土將會(huì)發(fā)生變形現(xiàn)象，若變形受到一定的約束，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)力，當(dāng)這個(gè)應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂縫。由溫度應(yīng)力引起的混凝土裂縫一般沒(méi)有明顯的規(guī)律性，裂縫大小、寬度、走向不宜。一般來(lái)說(shuō)，溫度應(yīng)力引起的表面裂縫會(huì)發(fā)生在澆筑完成后的1-2d內(nèi)，深層裂縫和貫穿裂縫則出現(xiàn)在澆筑完成后21d后。在混凝土澆筑后期，混凝土內(nèi)部濕度基本穩(wěn)定，但表面溫度則會(huì)發(fā)生較大變化，尤其是在大跨徑橋梁施工中，產(chǎn)生的溫度應(yīng)力甚至?xí)^(guò)后期投入使用后活載的作用應(yīng)力，因此，必須通過(guò)有效措施降低溫度應(yīng)力，確保混凝土施工質(zhì)量。

1.2 地基基礎(chǔ)變形

地基基礎(chǔ)發(fā)生豎向不均勻沉降和水平位移現(xiàn)象會(huì)使結(jié)構(gòu)力超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力，進(jìn)而導(dǎo)致開(kāi)裂現(xiàn)象的出現(xiàn)。在橋梁工程中，地基基礎(chǔ)變形而引起的混凝土裂縫多發(fā)生在鋼筋上方以及結(jié)構(gòu)變化處。在混凝土施工過(guò)程中，從澆筑開(kāi)始的10min到3h內(nèi)可能因?yàn)榛炷恋乃苄誀顟B(tài)而發(fā)生基礎(chǔ)和支架的不均勻沉降，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土局部位置的變形受到一定的約束，產(chǎn)生裂縫；在重力作用下，混凝土中較重的顆粒下沉導(dǎo)致水泥漿的上浮，下沉受到模板、鋼筋的影響時(shí)也可能發(fā)生裂縫。

1.3 設(shè)計(jì)不完善

橋梁工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)遵循經(jīng)濟(jì)、美觀、適用、安全等原則，這些原則包括了所有建筑結(jié)構(gòu)中的重要問(wèn)題。在橋梁工程的設(shè)計(jì)中，現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)是按照正常使用和承載能力的極限狀態(tài)進(jìn)行。比如說(shuō)，承載能力的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，其需要控制結(jié)構(gòu)在破壞臨界狀態(tài)時(shí)的承載力，考慮各種不確定因素綜合作用下的結(jié)構(gòu)總體安全儲(chǔ)備，調(diào)整材料安全系數(shù)、荷載安全系數(shù)、工況安全系數(shù)等。在實(shí)際的橋梁設(shè)計(jì)中，在進(jìn)行常規(guī)計(jì)算時(shí)允許結(jié)構(gòu)受拉處的混凝土產(chǎn)生一定程度的裂縫。設(shè)計(jì)時(shí)允許的裂縫非常微小，對(duì)整體結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生較大影響，但橋梁在外界環(huán)境、化學(xué)因素、荷載因素等綜合因素的作用下會(huì)發(fā)生一些裂縫，隨著時(shí)間的推移，裂縫會(huì)逐漸增多，進(jìn)而導(dǎo)致明顯裂縫病害的出現(xiàn)，影響橋梁質(zhì)量，甚至威脅到其使用安全性。

1.4 鋼筋銹蝕

若混凝土中使用的鋼筋質(zhì)量差、保護(hù)層厚度不夠，當(dāng)保護(hù)層在二氧化碳的碳化作用下受到侵蝕并突破保護(hù)層到鋼筋表面時(shí)，會(huì)致使鋼筋周圍的混凝土堿度降低，或者說(shuō)氯化物的介入導(dǎo)致鋼筋周圍氯離子含量較高，這兩種情況均會(huì)破壞鋼筋表面的氧化膜，進(jìn)而發(fā)生銹蝕現(xiàn)象。一旦鋼筋表面的銹蝕物超過(guò)一定的體積時(shí)，其就會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生一個(gè)膨脹力，最終導(dǎo)致保護(hù)層的開(kāi)裂乃至剝落，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)沿著鋼筋的縱向裂縫。

2 防治措施

2.1 設(shè)計(jì)階段的預(yù)防措施

實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，橋梁施工中的混凝土裂縫多為設(shè)計(jì)和施工原因造成。部分設(shè)計(jì)人員只重視強(qiáng)度設(shè)計(jì)，忽略結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)體系、原材料、結(jié)構(gòu)耐久性等設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案本身存在一定的問(wèn)題，不利于混凝土施工質(zhì)量的提高。比如：采用鋼筋直徑過(guò)大、保護(hù)層厚度偏薄等。為避免該類問(wèn)題，需要做一些專項(xiàng)考慮，比如：將突變截面變成漸變截面，適當(dāng)增加鋼筋數(shù)量，在施工時(shí)保證振搗的均勻性，采取分層澆筑法等。

2.2 溫度應(yīng)力的防治措施

改善混凝土的骨料級(jí)配，采用硬性混凝土，拌合一定量的混合料，摻加粉煤灰、減水劑等降低混凝土內(nèi)部溫度。采用水化熱較低的水泥，降低內(nèi)部溫度。在混凝土內(nèi)部埋設(shè)冷卻管，注入循環(huán)水，起到內(nèi)部降溫效果。在夏季施工時(shí)采用溫度降低的水?dāng)嚢瑁韬匣炷習(xí)r用水冷卻骨料。采用適當(dāng)?shù)臄嚢韫に嚕鸬浇档突炷寥肽囟鹊男Ч；炷翝仓瓿珊罅⒓撮_(kāi)始養(yǎng)護(hù)工作，根據(jù)溫度情況做好混凝土表面的覆蓋養(yǎng)護(hù)，并做好灑水處理，防止混凝土表面的水分蒸發(fā)，適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，降低混凝土的內(nèi)外溫差，避免過(guò)大溫度應(yīng)力的產(chǎn)生，防治溫度裂縫的產(chǎn)生。拆模后，若天氣驟變，應(yīng)采取合適的保溫隔熱措施，防止溫度裂縫。

2.3 改善約束條件

混凝土應(yīng)力大小與約束條件有關(guān)，而約束條件又與分縫間距有關(guān)，只有縮小分縫間距，才能有效改善約束條件，一般將分縫間距控制在12-18m。為保證拆模的便捷性和滿足后澆縫同截面鋼筋搭接長(zhǎng)度，后澆縫的寬度應(yīng)≥1m，后澆縫的混凝土采用膨脹水泥拌制。為改善約束條件，在伸縮縫的設(shè)計(jì)施工中，必須在不同基礎(chǔ)的重疊位置鋪設(shè)油氈，確保混凝土能隨著溫度的變化而自行收縮，提高混凝土的抗裂性能。加強(qiáng)振搗，保證振搗的均勻性，不遺漏任何一個(gè)位置，提高混凝土的密實(shí)度，確保施工質(zhì)量。在應(yīng)力集中部位增加構(gòu)造配筋，起到提高抗裂性能的效果。

2.4 做好混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)工作

第一，澆筑工作。橋梁工程中的混凝土施工多是大體積混凝土，一般采用分層澆筑法，這樣能起到防止溫度裂縫的效果。合理設(shè)計(jì)分層的厚度，保證澆筑的連續(xù)性，循序漸進(jìn)澆筑。在一次振搗完成后進(jìn)行二次振搗，保證振搗的均勻性，有效減少混凝土內(nèi)部裂縫的產(chǎn)生，提高其抗裂性能。

第二，養(yǎng)護(hù)。夏季施工時(shí)采用草簾、灑水、土工布等方式進(jìn)行降溫和防止水份蒸發(fā)養(yǎng)護(hù)；冬季施工時(shí)采用保溫材料、薄膜養(yǎng)生液、塑料薄膜等進(jìn)行保溫和保濕養(yǎng)護(hù)；正常氣溫時(shí)采用養(yǎng)生液養(yǎng)護(hù)。根據(jù)水泥用料的不同和季節(jié)確定養(yǎng)護(hù)時(shí)間。比如：礦渣水泥、粉煤灰粉水泥等的混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間比普通水泥的混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間要長(zhǎng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

橋梁施工中的裂縫是可以得到有效控制的，其中最為重要的是控制溫度應(yīng)力。控制裂縫的產(chǎn)生，一是要從設(shè)計(jì)階段開(kāi)始做起，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，二是加強(qiáng)施工階段的各方面控制，避免裂縫的產(chǎn)生，提高混凝土的整體施工質(zhì)量。

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