橋梁伸縮縫混凝土裂縫分析與防治

李 衍 寧

(中交三公局第五工程分公司，北京 100000)

橋梁竣工通車后，伸縮縫混凝土產(chǎn)生裂縫這種質(zhì)量問題一直存在，困擾著國內(nèi)外工程技術(shù)人員。雖然橋梁伸縮縫混凝土出現(xiàn)細(xì)小裂縫對(duì)橋梁伸縮縫使用功能影響不大，但是在一定程度上也影響了橋梁美觀。由于業(yè)主對(duì)橋梁外觀質(zhì)量要求較高，橋梁伸縮縫混凝土有裂縫問題，必須引起足夠重視。赤道幾內(nèi)亞賓洞互通立交橋涵項(xiàng)目，K2+710大橋和K3+500大橋，試通車后，伸縮縫混凝土表面也出現(xiàn)了細(xì)微的縱向混凝土裂縫。隨著通車時(shí)間延長，裂縫寬度有加深加長趨勢(shì)，赤幾賓洞橋涵項(xiàng)目技術(shù)管理人員，對(duì)橋梁伸縮縫混凝土裂縫原因進(jìn)行了深入分析，制定了伸縮縫混凝土裂縫處理方案，合理組織人員，材料，設(shè)備，對(duì)橋梁伸縮縫混凝土裂縫進(jìn)行了處理。

赤幾賓洞橋梁伸縮縫混凝土裂縫問題處理完成以后，經(jīng)過近8個(gè)月的通車檢驗(yàn)，沒有再出現(xiàn)伸縮縫混凝土裂縫問題。筆者特把伸縮縫混凝土裂縫的原因分析和處理方案，以及裂縫的防治建議，與技術(shù)質(zhì)量管理人員共勉。

1 橋梁伸縮縫混凝土裂縫情況

赤幾K2+710大橋橋臺(tái)(墩頂)伸縮縫混凝土澆筑完成2 d后，有部分極其細(xì)微短小的縱向裂縫出現(xiàn)；裂縫的寬度在0.1 mm左右，深度不確定，長度從2 cm～5 cm不等。該橋梁試通車以后伸縮縫混凝土裂縫長度和寬度有了一定發(fā)展，裂縫深度有加深趨勢(shì)，裂縫長度也有延伸。

K3+500橋臺(tái)伸縮縫混凝土，試通車10 d后，混凝土表面也開始出現(xiàn)縱向裂縫，隨著通車時(shí)間加長，裂縫也有加長加深加寬的趨勢(shì)，見圖1。

項(xiàng)目對(duì)國內(nèi)外其他橋梁伸縮縫混凝土通車后的現(xiàn)狀也進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)也有部分橋梁存在類似的質(zhì)量問題。業(yè)主單位對(duì)橋梁外觀質(zhì)量要求較高，擔(dān)心橋梁正式通車以后可能出現(xiàn)更大伸縮縫混凝土質(zhì)量問題。為了避免影響企業(yè)形象，業(yè)主單位要求施工單位在正式通車前，必須對(duì)伸縮縫混凝土裂縫問題進(jìn)行處理，不允許出現(xiàn)伸縮縫混凝土裂縫。

2 伸縮縫混凝土裂縫原因分析

項(xiàng)目技術(shù)管理人員根據(jù)伸縮縫混凝土裂縫問題，對(duì)伸縮縫混凝土施工過程進(jìn)行了分析，查閱了相關(guān)技術(shù)資料；結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙和相關(guān)施工技術(shù)規(guī)范，認(rèn)為主要有以下幾方面的原因。

2.1 施工過程中的原因分析

1)伸縮縫混凝土坍落度偏小，初凝以后所產(chǎn)生的塑性裂縫。

由于伸縮縫施工正在雨季，為了控制沙石料的含水率，伸縮縫混凝土攪拌過程中，嚴(yán)格控制混凝土用水量，因水量摻加不準(zhǔn)確，所以伸縮縫混凝土坍落度偏小，混凝土振搗過程中不能很好的把水泥漿提取出來，造成混凝土表面失水過多?；炷两Y(jié)硬以后，隨著表層水分逐步蒸發(fā)，濕度逐步降低，混凝土體積減小。

因混凝土表層水分損失快，內(nèi)部損失慢，因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當(dāng)表面混凝土承受拉力超過其抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生塑性收縮裂縫。

2)對(duì)伸縮縫混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間點(diǎn)未引起足夠的重視。

該橋梁伸縮縫混凝土標(biāo)號(hào)為C50。由于該標(biāo)號(hào)的混凝土的膠凝材料(水泥用量較大，達(dá)到了400 kg/m3；粉煤灰摻入用量為60 kg/m3)，水泥量較大，澆筑完成以后，橋梁伸縮縫混凝土產(chǎn)生的水化熱大，尤其初凝之后，未噴灑養(yǎng)護(hù)劑或派專人灑水養(yǎng)護(hù)，造成了伸縮縫混凝土表面產(chǎn)生混凝土拉應(yīng)力而造成收縮裂縫。

2.2 設(shè)計(jì)方面的原因

1)伸縮縫混凝土要求摻加的材料不合適。

橋梁原圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中，伸縮縫混凝土為C50聚丙烯纖維混凝土，每立方米混凝土中摻量不低于2.7 kg(體積比為0.3%)，其中包括0.9 kg聚丙烯網(wǎng)狀纖維。

經(jīng)過項(xiàng)目人員查詢相關(guān)伸縮縫混凝土技術(shù)資料，咨詢國內(nèi)的橋梁試驗(yàn)工程師。目前伸縮縫混凝土中摻入聚丙烯纖維已是很早之前的設(shè)計(jì)，由于交通量加大和重車增多的原因，國內(nèi)普遍采用了鋼纖維混凝土。

經(jīng)過分析，鋼纖維摻入到伸縮縫混凝土中去，對(duì)伸縮縫混凝土的整體抗拉效果比摻入聚丙烯塑料纖維效果更好。國內(nèi)伸縮縫混凝土配比設(shè)計(jì)中，C50伸縮縫混凝土摻入鋼纖維材料重量約為40 kg/m3～80 kg/m3。

2)15.5 m長伸縮縫混凝土中間未設(shè)計(jì)斷縫。

出現(xiàn)問題的伸縮縫混凝土，伸縮縫長度為15.5 m，原設(shè)計(jì)圖紙中未要求每間隔4 m～5 m左右設(shè)置一條斷縫，來減少通車過程中造成的對(duì)伸縮縫混凝土整體影響，以及由于伸縮縫混凝土通車過程受不同程度的壓力而產(chǎn)生的不均勻受力引起的表面裂縫。

3 伸縮縫混凝土裂縫的處理

3.1 伸縮縫混凝土裂縫處理方案

采取伸縮縫保護(hù)措施，防止原有伸縮縫鋼材變形和橡膠止水帶損壞；鑿除伸縮縫混凝土裂縫區(qū)域；利用新配置的C50微膨脹鋼纖維混凝土，澆筑鑿除部分；混凝土二次收面，噴養(yǎng)護(hù)劑；覆蓋毛氈，派專人連續(xù)養(yǎng)護(hù)7 d；14 d以內(nèi)嚴(yán)禁通車。

3.2 施工準(zhǔn)備工作(包括技術(shù)準(zhǔn)備工作)

1)C50微膨脹鋼纖維混凝土配比的試配。

提前試配C50微膨脹鋼纖維混凝土，保障7 d混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的110%；保障伸縮縫混凝土的和易性。

2)提前策劃施工所需要的人員，物資和設(shè)備。

3)做好施工人員和技術(shù)人員相關(guān)的培訓(xùn)。讓施工人員和技術(shù)人員了解施工處理方案和工藝；了解施工過程注意事項(xiàng)。

4)做好伸縮縫混凝土裂縫處理的人員組織分工和后勤保障措施。

3.3 施工工藝(裂縫處理的施工工藝過程)

1)利用2根7.5 cm×7.5 cm角鋼焊接在伸縮縫上面，一方面是防止伸縮縫發(fā)生變形，另一方面是防止灰渣進(jìn)入到橡膠止水帶，造成橡膠止水帶的破壞。

2)離伸縮縫寬度5 cm以外的區(qū)域，利用混凝土切割機(jī)把伸縮縫混凝土按區(qū)域切割；需切割到鋼筋頂以上部分，分割區(qū)域長度不超過1 m。

3)利用大型空壓機(jī)配合風(fēng)鎬鑿除伸縮縫鋼筋頂往下10 cm混凝土；伸縮縫邊緣5 cm位置，人工利用氈子進(jìn)行鑿除，防止風(fēng)鎬鑿除過程中，對(duì)伸縮縫鋼材造成的位移破壞。

4)利用空壓機(jī)清除碎渣，利用清水沖洗干凈；新鮮混凝土面上有浮漿或空洞部分，人工重新清理一遍，利用清水再?zèng)_洗干凈，晾干。

5)整理伸縮縫鋼筋網(wǎng)，對(duì)保護(hù)層厚度小于5 cm的鋼筋部分，上面再焊接一層鋼筋網(wǎng)。

6)按照伸縮縫橫向?qū)挾? m間距把鋼筋網(wǎng)斷開并設(shè)置沉降縫板(每間隔4 m對(duì)伸縮縫混凝土做斷縫處理)。

7)赤幾當(dāng)?shù)貢r(shí)間下午4點(diǎn)～5點(diǎn)，溫度相對(duì)較低時(shí)，澆筑鑿除部分的伸縮縫混凝土。

8)做好二次收面。第一次收面，按照標(biāo)高和坡度把伸縮縫混凝土面找平，可以利用鐵抹子；第二次收面，利用木抹子在伸縮縫混凝土初凝之前，把混凝土漿再提取一次，把面抹平。如果表面有細(xì)小裂紋的也是在第二次收面過程中，利用木抹子把裂縫抹平。

9)噴混凝土養(yǎng)護(hù)劑，噴灑2遍。

10)伸縮縫混凝土初凝后，覆蓋土工布(毛氈)，安排專人進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)7 d。

初凝之后的前12 h以內(nèi)，每隔1 h，灑水養(yǎng)護(hù)一次；之后前3 d之內(nèi)，控制在4 h灑水養(yǎng)護(hù)一次；在之后的4 d之內(nèi)，保證土工布(毛氈)和混凝土面是濕潤狀態(tài)。

11)14 d之內(nèi)，嚴(yán)禁通車，做好橋梁封閉措施。

4 伸縮縫混凝土裂縫的防治建議

已處理完成的伸縮縫混凝土橋梁經(jīng)過近8個(gè)月的通車，伸縮縫混凝土尚未有新的裂縫出現(xiàn)，處理效果比較理想，圓滿完成了橋梁伸縮縫裂縫問題的處理任務(wù)，見圖2。特把伸縮縫混凝土裂縫的防治建議及心得總結(jié)如下。

4.1 施工配合比必須提前適配，且滿足設(shè)計(jì)要求

為了提前驗(yàn)證C50微膨脹鋼纖維混凝土的和易性(坍落度和流動(dòng)性)，以及澆筑完成的混凝土表面效果，必須提前適配混凝土，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)配比進(jìn)行優(yōu)化。

經(jīng)適配的每立方米C50微膨脹鋼纖維混凝土的最終施工配合比為：水泥∶膨脹劑∶鋼纖維∶砂∶碎石(5 mm～10 mm)∶碎石(10 mm～25 mm)∶減水劑∶水=450 kg∶40 kg∶50 kg∶750 kg∶400 kg∶650 kg∶5.9 kg∶135 kg(根據(jù)第一盤混凝土坍落度上下調(diào)整水用量)。

4.2 伸縮縫混凝土中摻入鋼纖維和膨脹劑材料，防止混凝土裂縫是非常有利的

鋼纖維的抗拉強(qiáng)度750 MPa，長度25 mm～35 mm，啞鈴型結(jié)構(gòu)，是一種高強(qiáng)度的彈塑性材料，具有抗彎，抗拉，抗剪，抗壓強(qiáng)度高等特性，摻入該種材料對(duì)防止伸縮縫混凝土裂縫出現(xiàn)，效果特別明顯。

伸縮縫混凝土攪拌過程中，摻入膠凝材料8%～10%比例的膨脹劑，可以改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高混凝土密實(shí)性，由于具有微膨脹作用，補(bǔ)償混凝土硬化過程中的干縮，防止出現(xiàn)裂縫；混凝土硬化后，仍存在小量微膨脹的壓實(shí)力，防止外界由于溫度變化而引起的收縮裂縫。

4.3 利用木抹子對(duì)伸縮縫混凝土的二次收面

利用木抹子對(duì)伸縮縫混凝土進(jìn)行二次收面，是非常有必要的。因?yàn)槟灸ㄗ颖砻姹容^粗糙，二次收面提漿抹面過程中，能把混凝土表面失水過快引起的細(xì)小裂縫填充壓實(shí)，防止初凝以后產(chǎn)生的裂縫不好修復(fù)。

4.4 注重澆筑完成后伸縮縫混凝土的養(yǎng)護(hù)

筆者認(rèn)為由于C50微膨脹鋼纖維混凝土是一種高標(biāo)號(hào)的混凝土，每立方米水泥量已接近規(guī)范要求極限。C50伸縮縫混凝土完成2 h，尤其是初凝以后，混凝土所產(chǎn)生的水化熱較大，且混凝土溫度較高，這段時(shí)間混凝土強(qiáng)度上升比較快，必須對(duì)伸縮縫混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，降低混凝土溫度，保證混凝土后期上升強(qiáng)度，防止混凝土由于表面缺水而產(chǎn)生拉應(yīng)力造成表面裂縫現(xiàn)象。

筆者建議，混凝土收面完成以后，噴涂混凝土養(yǎng)護(hù)劑，使養(yǎng)護(hù)劑在混凝土表面形成一層膜，防止混凝土表面失水過快。在混凝土初凝之后，覆蓋毛氈，在上面灑水養(yǎng)護(hù)，降低混凝土水化熱溫度，前3 d灑水時(shí)間要頻繁，后期4 d可保證土工布(毛氈)和混凝土表面是濕潤狀態(tài)，直至養(yǎng)護(hù)7 d～10 d。

4.5 澆筑完成后的伸縮縫混凝土，通車時(shí)間至少14 d以后

主要考慮到混凝土結(jié)構(gòu)原因，雖然后期混凝土強(qiáng)度增長較慢，但是還是會(huì)緩慢增長。本人建議伸縮縫混凝土澆筑完成，至少14 d以后，方可通車；時(shí)間越長，伸縮縫混凝土越穩(wěn)定，對(duì)防止混凝土裂縫越有利。

5 結(jié)語

橋梁伸縮縫混凝土出現(xiàn)裂縫，是橋梁工程的一種質(zhì)量通病。國內(nèi)外很多橋梁伸縮縫混凝土都出現(xiàn)了這種問題，筆者認(rèn)為防止伸縮縫混凝土出現(xiàn)裂縫，應(yīng)該從源頭進(jìn)行控制，注重前期設(shè)計(jì)和施工過程控制，盡量避免出現(xiàn)裂縫后再進(jìn)行處理的現(xiàn)象。希望通過本文能與更多從事工程施工的技術(shù)管理人員交流。

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