浅析桥梁混凝土施工裂缝的控制技术

　　中图分类号：TU528　文献标识码：A　文章编号：1673―0992(2009)03―076―02 　　摘要：在桥梁施工过程中，因出现裂缝而影响混凝土外观甚至工程质量导致桥梁混凝土报废的情况屡见不鲜，给施工单位的名誉和经济都造成了很大损失。成为施工单位必须解决的重要问题之一。大量的工程实践和理论分析表明，在施工过程中如果采取一定的措施，很多裂缝是可以克服和控制的，为了进一步加强对桥梁混凝土裂缝的认识，尽量避免工程中出现危害较大的裂缝，本文尽可能对桥梁混凝土裂缝的种类和产生的原因作较全面的分析、总结，以方便施工找出控制裂缝的可行技术，达到防患于未然的作用。 　　关键词：桥梁；混凝土；裂缝；控制技术 　　 　　作为现代建筑材料之一的混凝土，在现代化公路桥梁工程中混凝土对整个工程质量和成本的影响，起着举足轻重的作用。它是目前世界上生产量最大的人造材料，具有耐久、防渗、保温、耐火、防腐蚀、节约能耗、减少环境污染、成本低等特点。由于混凝土是一种弹性小，脆性大，收缩性强，抗变形能力差的非均质材料，在施工过程中受现场环境气候，施工工艺水平等因素的影响，在工程中，几乎所有的混凝土构件都是带裂缝工作的，只是有些裂缝太细(缝宽小于0.05 mm)，对构件无大的危害：但有些裂缝在使用荷载或外界物理化学因素的作用下，不断扩展，使混凝土的强度和刚度受到削弱，耐久性降低，甚至发生事故，因此必须加以控制。 　　 　　一、桥梁混凝土施工裂缝产生的原因 　　 　　混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。混凝土桥梁裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下几种： 　　1　荷载引起的裂缝 　　混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。实际工程中，次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因。次应力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质。次应力裂缝也是由荷载引起，仅是按常规一般不计算，但随着现代计算手段的不断完善，次应力裂缝也是可以做到合理验算的。 　　2　温度变化引起的裂缝 　　混凝土具有热胀冷缩性质，在结构内易产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度裂缝区别其他裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。 　　3　收缩引起的裂缝 　　实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝最常见。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。 　　4　基础变形引起的裂缝 　　由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力。超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。 　　5　钢筋锈蚀引起的裂缝 　　由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2～4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。 　　6　冻胀引起的裂缝 　　气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9％，因而混凝土产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冷水在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失可达30％～50％。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。 　　7　施工材料质量引起的裂缝 　　混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。 　　8　施工工艺质量引起的裂缝 　　在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。 　　 　　二、桥梁混凝土施工裂缝的控制技术 　　 　　1　材料的控制 　　施工工艺是保证混凝土构件质量的关键、除施工的施工操作应严格按照施工技术规范的有关规定进行，对原材料(钢筋、水泥、砂、碎石、水等)都应进行严格的抽样检验。对混凝土配合比应进行对比试验，在高温下或雨后施工对砂、碎石应进行含水量实验，及时调整施工配合比，确保混凝土的施工质量。 　　2　温度的控制 　　(1)改善骨料级配，采用干硬性混凝土、加添加剂等措施以减少混凝土中的水泥用量拌和混凝土时用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；规定合理的拆模时问，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度变化施工中长期暴露的混凝土浇筑体表面或薄壁结构，在寒冷季节采用保温等措施。 　　(2)合理地分缝分块，避免基础过大起合理地安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。另外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力防止表面干缩。特别是保证混凝土的质量对防止裂缝十分重要。应特别注意避免严生裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的。因此施工中应以预防其贯穿性裂缝的发生为主。 　　(3)防止施工工艺质量低劣引发的裂缝 　　在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理，施工质量低劣，容易产生各种裂缝。比较常见的有：①混凝土振捣过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易浇筑数小时后发生裂缝，既塑性收绽裂缝。②混凝土应严格按配合比计量投料，拌搅时间不应小于2min，使和易性好，不离析，析水，运输时间短，浇注时分层浇注，分层厚度不应大于30cm。振捣时应让振捣棒插入前层5～10cm，振捣时间为1min左右，直至排出气泡为止。③混凝土保护层过厚或上层钢筋被踩压变位，使承受负弯矩的受力钢筋保护层加厚，导致构件的有效高度减少，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。④混凝土运输是混凝土施工过程中的一道工序，运输工具保证不渗露，不析水，避免日晒雨淋，在运输过程中，混凝土不能离析，运输时间不应大于30 min，在高温下运输应及时检测混凝土坍落度，以确保由于蒸发而造成的水分损失，并及时调整坍落度。⑤混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不当，易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。⑥施工模板刚度不足，在浇筑混凝土时，由于侧向压力的作用，使得模板变形，产生与模板变形一致的裂缝。⑦施工时拆模过早，混凝土强度不足，使构件在自重或施工荷载作用下，产生裂缝。⑧施工前对支架压实不足，或支架刚度不足，浇筑混凝土后支架不均匀下沉，导致混凝土出现裂缝。以上问题在施工中应加以注意，可以避免裂缝的发生。 　　 　　三、结束语 　　 　　可以看出，只要选择合格的材料，并改进现浇混凝土的施工工艺，根据混凝土主要技术指标及现场条件，选择合适的水泥和集料，并严格控制水灰比，就可以有效地控制由于施工材料质量而引发的裂缝。因此，严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理，是保证结构安全耐用的前提和基础。在运营管理过程中，进一步加强巡查和管理，及时发现和处理问题。