橋梁混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因分析

康建仁 駱宏兵

（江蘇省交通科學(xué)研究院股份有限公司）

橋梁混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因分析

康建仁 駱宏兵

（江蘇省交通科學(xué)研究院股份有限公司）

橋梁在施工過程、使用過程中，會產(chǎn)生各種原因出現(xiàn)的裂縫，會嚴重影響橋梁的安全使用，以及橋梁的壽命。本文通過分析橋梁產(chǎn)生裂縫的原因，并力圖提出相應(yīng)的解決方案。

橋梁 裂縫 原因 處理

引言

隨著我國交通建設(shè)的大發(fā)展，各地都有大量的橋梁在建。在橋梁的建設(shè)及使用過程中因各種問題導(dǎo)致的混凝土開裂問題一直是影響工程質(zhì)量的難題，而通過分析產(chǎn)生裂縫的原因，其中有一部分裂縫問題是可以通過一定的技術(shù)措施予以解決的。

1 混凝土橋梁裂縫種類及成因

混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生原因多種多樣，有的并非單一原因，而是多種因素的復(fù)合影響。就其產(chǎn)生的主要原因，各種裂縫大致可劃分如下幾種：

1.1 施工引起的裂縫

在橋梁的混凝土結(jié)構(gòu)施工中，澆筑過程，拆模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若其施工工藝不合理、施工質(zhì)量不合格，則可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)部件出現(xiàn)各種裂縫。比較典型常見的有：

（1）鋼筋綁扎不合格或者鋼筋變形導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)有效截面積變小，二相對的保護層厚度變厚，從而形成受力鋼筋垂直方向的裂縫。

（2）混凝土在振搗過程中出現(xiàn)的裂縫。主要由于振搗不密實、不均勻，蜂窩麻面和空洞較多，導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)銹蝕從而產(chǎn)生膨脹裂縫。

（3）混凝土在攪拌運輸?shù)倪^程中，由于攪拌運輸時間過長 ，使混凝土較干硬，混凝土坍落度過低，導(dǎo)致澆筑和振搗難度加大，使得在混凝土體上出現(xiàn)小規(guī)則的收縮裂縫。

（4）混凝土澆筑好后在養(yǎng)護時未能保證適合的溫濕度，在混凝土與空氣接觸過程中，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)許多細小的收縮裂縫。

（5）在養(yǎng)護后后期，由于混凝土強度尚未達到拆模標(biāo)準(zhǔn)時就提前拆掉模板，導(dǎo)致混凝土因自身自重而出現(xiàn)裂縫。

（6）在澆筑混凝土之前未對支架進行充分預(yù)壓或壓實不足，導(dǎo)致澆筑后出現(xiàn)不均勻沉降，又或支架剛度不足，導(dǎo)致的混凝土出現(xiàn)裂縫。

1.2 溫度變化導(dǎo)致的裂縫

混凝土在施工過程和使用過程中，內(nèi)部或外部的溫度產(chǎn)生較大變化，使得混凝土自身出現(xiàn)熱脹冷縮導(dǎo)致的發(fā)生變形，若變形較大，其產(chǎn)生的應(yīng)力超過混凝土自身抗拉強度時則產(chǎn)生溫度裂縫。其主要產(chǎn)生的溫變原因有：

（1）年溫差。（2）日照。（3）驟然降溫。（4）水化熱。

1.3 收縮導(dǎo)致的裂縫

在工程施工中，混凝土自身的收縮也會導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫，如混凝土干縮導(dǎo)致的體積變化而出現(xiàn)的裂縫。

1.4 基礎(chǔ)變形導(dǎo)致的裂縫

在橋梁施工過程和后續(xù)的使用過程中，有時不可避免的會出現(xiàn)橋梁基礎(chǔ)的變形，如地基沉降或水平方向的側(cè)向土應(yīng)力等導(dǎo)致的混凝土結(jié)構(gòu)開裂。主要產(chǎn)生基礎(chǔ)不均勻沉降的幾種原因有：

（1）地質(zhì)勘察資料出現(xiàn)的誤差，橋梁基礎(chǔ)置于滑坡體或溶洞等不良地質(zhì)時造成的不均勻沉降。

（2）地基地質(zhì)問題。（3）基礎(chǔ)是由分期建造的。（4）地基出現(xiàn)較嚴重的凍脹。

1.5 荷載導(dǎo)致的裂縫

混凝土橋梁在日常使用中因靜載和動載產(chǎn)成的各種裂縫統(tǒng)稱為荷載裂縫，主要分為直接應(yīng)力裂縫和次應(yīng)力裂縫兩種。

1.6 鋼筋銹蝕導(dǎo)致的裂縫

該項是由于混凝土自身品質(zhì)較差或者鋼筋保護層厚度不達標(biāo)，導(dǎo)致鋼筋產(chǎn)生銹蝕，鋼筋出現(xiàn)銹蝕后體積產(chǎn)生膨脹，從而對周圍的混凝土產(chǎn)生一點的應(yīng)力，進而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫，嚴重的更會使得混凝土剝落，從而使得整體混凝土結(jié)構(gòu)強度減低，極大的影響了橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和使用壽命。

要防止鋼筋銹蝕在結(jié)構(gòu)施工時應(yīng)控制混凝土的水灰比并保證混凝土的振搗效果和密實性，嚴防 腐蝕性介質(zhì)侵入，同時嚴格控制含氯鹽的外加劑用量。

2 控制橋梁裂縫的幾種措施

2.1 施工材料的控制

對于橋梁施工質(zhì)量的控制措施，一是要保證對施工工藝的控制，這也是控制質(zhì)量的關(guān)鍵，相關(guān)方案都要嚴格按照有關(guān)規(guī)定進行；同時對工程原材料的質(zhì)量把控也相當(dāng)重要。鋼筋、水泥、砂石和水等都應(yīng)進行必要的抽樣檢驗。如混凝土的配合比應(yīng)進行相應(yīng)的對比試驗，對砂、石應(yīng)進行含水量試驗，通過對原材料質(zhì)量的嚴格把控來確保混凝土的施工質(zhì)量。

2.1.1 水泥

橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的施工屬于大體積混凝土施工，大體積混凝土施工中水泥水化熱產(chǎn)生的內(nèi)外溫差是導(dǎo)致出現(xiàn)溫度應(yīng)力裂縫的主要原因。因此水泥的質(zhì)量控制是控制是大體積混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。大體積混凝土所用水泥應(yīng)采用低水化熱、后期強度高的水泥，同時在施工過程中有必要采用相應(yīng)的外加劑輔助施工。另外，大體積混凝土施工中嚴禁使用安定性不良的水泥，防止養(yǎng)護和使用中產(chǎn)生膨脹性裂縫，影響工程質(zhì)量。

2.1.2 粗細骨料

對于橋梁混凝土施工工程，砂石骨料的選擇一般應(yīng)根據(jù)施工條件，在保證質(zhì)量的前提下，盡量減少水泥用量，一方面節(jié)省成本，同時也盡量減少混凝土的收縮。在相同的配合比條件下，使用碎石的混疑土強度高，抗裂性能也較卵石的高，所以對于大體積混凝土工程，由于抗裂度要求高，施工時宜采用碎石作為粗骨料。

2.1.3外加劑

混凝土外加劑是指在混凝土拌和和施工過程中摻入用以改善和提升混凝土性能的物質(zhì)。加入一種或多種外加劑復(fù)合使用，能有效提升混凝土性能的同時盡可能減低不利因素的作用。如減水劑可在保證混凝土滿足設(shè)計強度的同時減少水泥用量等，通過多種方法防止混凝土產(chǎn)生開裂。

2.1.4 摻和料

在拌制混凝土?xí)r加入摻合料，主要是為了節(jié)約水泥，從而達到降低成本，并改善混凝土部分性能。常用的有粉煤灰、硅灰、磨細礦渣、燒粘土等，其中粉煤灰的應(yīng)用最為普遍。粉煤灰的添加對于大體積混凝土施工有著重要意義，特別是可以有效減少混凝土中水泥水化熱的產(chǎn)生中，從而減少裂縫出現(xiàn)的風(fēng)險。

2.2 施工工藝的控制

2.2.1 拌和與振搗過程

在混凝土攪拌過程中，投料可采用二次投料工藝，可有效提升拌合效果，增加混凝土的均勻性和粘結(jié)性，從而強度可得到一定程度的提高。在大體積混凝土基礎(chǔ)的垂直施工縫施工時，應(yīng)盡可能采用二次振搗，一般宜在混凝土澆注后1小時左右進行。

2.2.2 澆注過程

大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工應(yīng)在施工條件允許的情況下，盡可能采取分層多次澆注，施工層的結(jié)合部應(yīng)按施工縫進行處理以減少水化熱的產(chǎn)生和不利影響。每層澆筑的厚度可視具體情況而定，一般可在0.5-2.0 m范圍內(nèi)，兩層澆筑時間的選擇宜在下層溫度有明顯下降，上層混凝土的熱量不會明顯影響到下層為準(zhǔn)。

2.2.3 溫度的控制

對于橋梁施工這樣的大體積混凝土施工，溫度的控制是保證質(zhì)量的中的一個重要環(huán)節(jié)，同時控制好溫度也是防止溫度裂縫的關(guān)鍵，在整個施工過程中應(yīng)采取相應(yīng)措施，如對所用集料進行降溫，施工中采用冰水拌合，注意防止烈日暴曬等，同時需十分注重對所澆筑混凝土溫度的監(jiān)測。施工中應(yīng)隨時測溫，即配備建議測溫裝置，如便攜式電子溫度計等。在澆筑結(jié)束后期養(yǎng)護過程中應(yīng)對結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差及周邊環(huán)境溫度等進行監(jiān)測。

2.2 3 特殊部位的施工

橋梁施工中應(yīng)十分注意審查工程結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙，復(fù)核板厚、鋼筋等參數(shù)。

施工中注意檢查鋼筋的直徑和間距、上下層鋼筋之間的有效高度、鋼筋的錨固長度、下層鋼筋的保護層墊板厚度及分布等是否符合設(shè)計、施工規(guī)范要求。

混凝土澆筑時，應(yīng)有專任施工技術(shù)人員進行過程控制，專人負責(zé)呵呵管理，嚴格按照施工規(guī)范規(guī)定，嚴禁在現(xiàn)澆混凝土未達到設(shè)計強度之前拆模，重視事前控制，加強鋼筋工程的隱蔽驗收。

結(jié)束語

根據(jù)對橋梁混凝土工程常見裂縫的原因分析，我們應(yīng)在施工過程以及養(yǎng)護過程中多方控制，預(yù)防各類裂縫的出現(xiàn)，保證橋梁質(zhì)量和安全使用。如果裂縫已經(jīng)產(chǎn)生，則要通過對裂縫的產(chǎn)生原因深入分析并采取對應(yīng)的措施。

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[2] 路明，混凝土橋粱裂縫產(chǎn)牛的原因及預(yù)防把持措施，2007

[3] 胡存國，橋梁荷載、溫度變化裂縫產(chǎn)生原因淺析，2009

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