淺談橋梁混凝土裂縫的成因及防護措施

摘要：路橋施工是一項非常復雜而細致的綜合性工程。在橋梁施工中，混凝土裂縫是比較常見的問題之一。如果對裂縫問題不能及時有效的處理，裂縫的產生不僅會嚴重影響橋梁的使用壽命，也會給廣大出行者帶來很大的危險。本文分析了混凝土裂縫產生的原因，并提出了相關的防護措施。

關鍵詞：混凝土；裂縫；防護措施

前言

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。在橋梁建造和使用過程中，有關因出現裂縫而影響工程質量甚至造成橋梁垮塌的報道屢見不鮮。混凝土橋梁開裂可以說是“常發病”，經常困擾著橋梁工程技術人員。所以為了盡量避免工程中出現危害較大的裂縫、少出裂縫，本文盡可能對混凝土橋梁在施工過程中產生裂縫的原因防護措施進行分析，以方便施工中做出行之有效的控制辦法，保證工程的質量。

一、混凝土橋梁裂縫種類及成因

1.直接應力裂縫

直接應力裂縫產生的原因有以下兩方面：

（1）混凝土橋梁承載能力偏小，結構安全系數不夠。主要是結構計算時有載荷漏項.或計算模型不合理，或結構受力假設與實際受力不符，或內力與配筋計算錯誤，或鋼筋位置設置不當，或斷面尺寸不足等等。另結構設計時未考慮施工可能性。或設計圖紙交代不清等，導致施工后結構剛度達不到設計要求。

在設計圖紙標準化，設計文件的審查、管理和審批制度規范的今天，該類問題實際上已較少見了。

（2）施工工藝或施工組織問題，引起直接應力增加。如：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；不按設計圖紙要求。擅自更改結構施工順序，改變結構受力模式等等。如某高速公路的橋涵施工中，由于承包人的施工組織設計過于簡單，預制場管理比較混亂，預制場工人將預制好的梁板放置方位顛倒，梁板的受拉區和受壓區的實際受力與設計相反，導致大量預制梁出現裂縫而報廢。

2.溫差裂縫

溫差裂縫，即由于混凝土自體的溫度變化及混凝土自體溫度與環境溫度的差異使混凝土自體收縮不均而產生的裂縫。由于早期混凝土構件被模板等材料隔離，水泥水化所產生的熱量無法及時散發到空氣中，故在初始24小時內混凝土溫度將升高，過幾天后隨著熱量的散發混凝土將變冷，此時混凝土會產生收縮，這種收縮受結構內部鋼筋及外部模板等約束會使混凝土開裂；當砼冬季施工時，由于砼散熱快，其內部溫度較高，而表面溫度受環境影響變得較低，表面砼的收縮率大于砼內部的收縮率，從而使表面砼產生裂縫。

3.長期干縮裂縫

長期干縮裂縫，即混凝土長期暴露于不飽和的空氣中由于物理的、化學的失水使砼體積縮小，當縮小受到約束時產生的裂縫。通常來講，干縮產生的砼應變速率非常慢，而且砼徐變產生的松弛可抵消部分干縮應變。但砼設計的體積與表面積的比值、分布鋼筋的布置、砼的配合比及砼所處環境的溫度、濕度等都會導致干縮裂縫。

4.鋼筋銹蝕引起的裂縫

因混凝土質量較差，或保護層厚度不足，或保護層被碳化使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或有氯化物浸入，等等，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞而發生銹蝕反應；銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2～4倍，從而對周圍混凝土產生膨脹應力，導致保護層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產生裂縫并有銹跡滲到混凝土表面。鋼盤銹蝕使得鋼筋有效斷面減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結構承載力下降。繼而將誘發其它形式的裂縫；而其它裂縫的產生又會加劇鋼筋銹蝕，最后可能導致結構破壞。要防止鋼筋銹蝕。主要應確保鋼筋有足夠的保護層厚度（保護層亦不能太厚，否則構件有效高度減小，受力時將加大裂縫寬度）；施工時應控制混凝土的水灰比，并應加強振搗，保證混凝土的密實性：還要嚴格控制含氯鹽的外加劑用量，對沿海地區或其它存在腐蝕性強的空氣、地下水地區尤其應慎用含氯鹽的外加劑。

5.施工工藝質量引起的裂縫

與施工有關的原因，混凝土在澆筑、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、裂縫寬度產生原因有拌和不均勻，攪拌時間過長，澆灌速度過快，振搗不充分，接縫處理不當，保護層厚度不夠或鋼筋被擾動，模板漏漿，支撐下沉，拆模過早，初期受凍，初期養護不夠，硬化前受振動或加荷，預應力混凝土過早張拉或超張拉，養護混凝土時內外溫差過大。

二、混凝土橋梁裂縫的防護措施

1.混凝土的養護

混凝土中水泥的水化作用，就是混凝土的凝固，硬化和強度發育的過程；它與周轉的環境，有密切的關系。當溫度低與5度時，混凝土的硬化速度減慢，而當溫度下降至---20度一下時，混凝土硬化基本停止。在干燥的天氣中混凝土中水分迅速蒸發，一方面使混凝土表面劇類收縮而導致裂縫，另一方面當游離水分完全蒸發后，水泥水化作用也就停止，混凝土的硬化即停止。因此，混凝土澆筑后即進行適當的養護，以保持混凝土硬化發育所需要溫度和濕度。一般混凝土在澆筑后12h內進行覆蓋，待具有一定強度時應注意澆水養護。對于用硅酸鹽水泥、普通水泥和礦渣水泥拌制的混凝土，澆水養護日期不得少于7晝夜；用火山灰水泥、粉煤灰水泥或摻用緩凝劑及有抗滲要求的混凝土，澆水養護日期不得少于14晝夜；在澆水養護期應確保混凝土表面有一定的潮濕度，最好要蓋好草包，澆水濕透草包；當平均氣溫低于5℃時，不得澆水；混凝土表面不便澆水時，應涂刷保護層（如刷薄膜養生液等）以防止混凝土內的水分蒸發。混凝土氧化方法有自然養護法和加熱養護法。

2.自然養護方法

此法是特混凝土終凝后，在構件上覆蓋草袋，麻袋，稻草或砂子等，經灑水，以保持構件經常處于濕潤狀態。自然養護方法的養護時間與水泥品種和否摻用塑化劑有關。一般情況下，用普通硅酸鹽水泥的混凝養護時7個晝夜以上為宜：如用礦碴水泥，火山灰水泥或摻用過塑化劑的養護時間14晝夜以下為宜，每天的澆水次數，以能使混凝土保持充分的潮濕為度，在一般氣候條件下，當溫度高于15度時，前三天內白天每隔1-2小時澆水一次，夜里至小澆水2-4次，在以后的養護期間可酌情適當減少即可，但干燥的氣候條件下或大風天氣中應適當增加澆水次數。

3.加熱養護法

為了加速模板周轉和加快施工進行，可采用加熱養護發，此法指采用蒸汽法養護混凝土。

結束語

隨著結構計算理論的發展和計算軟件的應用，大部分因素對混凝土裂縫的影響能夠較準確的計算出來，采取適當的措施可以預防和控制裂縫開展。在橋梁施工過程中，只要嚴格控制好材料質量，施工工藝，以及現場的施工管理，根據現場條件，材料特點，氣溫等多種因素，采取合理的措施，就能有效的控制裂縫的產生，施工工藝的改進和施工人員素質的提高，嚴格按照設計和規范施工也是預防和控制施工裂縫的有效方法。

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