混凝土桥梁施工裂缝的成因及防治

1、前言

桥梁施工过程中,很容易出现裂缝。裂缝的出现不仅影响工程质量甚至还会导致桥梁垮塌。混凝土开裂经常困扰着桥梁工程施工技术人员。如果采取有效的施工技术措施和管理措施,裂缝是可以克服和控制的。

2、常见的混凝土施工裂缝形成原因

裂缝可分为结构性裂缝及非结构性裂缝两大类型，其中结构性裂缝可分为设计性结构裂缝及施工性结构裂缝。非结构性裂缝可分为塑性裂缝、温差裂缝、长期干缩裂缝、龟裂缝及其它侵害性裂缝。

2.1结构性裂缝的形成原因

设计结构裂缝是指设计时采用的结构型式在荷载作用下必然会产生的裂缝,如非预应力的预制梁板及非预应力现浇连续箱梁等虽然在施工时针对这种形式设置了预拱,但在荷载作用下,预拱消失后梁底抗拉区的混凝土最终还是要开裂的。非预应力现浇连续箱梁还在梁顶负弯矩区产生裂缝。这种裂缝是正常的、安全的,但裂缝的宽度应小于0.20mm或设计规定的范围,若超过这个范围,那么这种裂缝就不正常了,就需要对其成因及安全性作进一步分析和鉴定。施工结构性裂缝是指由于施工原因造成的结构性裂缝,如预应力结构的张拉裂缝,普通钢筋混凝土连续箱梁支架拆除过程中产生的裂缝等等。预应力结构的张拉裂缝一般是由于锚垫板位置没按设计位置布置、锚垫板后螺旋筋没有顶牢锚垫板、锚垫板处混凝土不密实或混凝土强度未达到设计或规范规定的张拉强度时进行张拉等原因造成的;普通钢筋混凝土连续箱梁拆架过程中产生的裂缝是由于落架顺序不当或落架时间过长引起的,因为一联箱梁落架不可能在瞬间完成,有一个从简支梁到连续梁的受力体系以接近设计受力体系的方式进行转换的过程，那么连续梁的负弯矩区在架拆除跨中支架过程中梁顶是有可能会产生横向裂缝的，梁底正弯短区也有可能会出现横向裂缝。（中国论文网）

2.2非结构性裂缝的形成原因

2.2.1塑性裂缝与收缩裂缝

塑性裂缝,即混凝土在可塑状态下出现的裂缝,分为沉降裂缝和收缩裂缝两种形式。沉降裂缝产生的原因一是由于混凝土在塑性状态下其基础与支架等有不均匀沉降,使局部混凝土的变形受约束导致裂缝;二是由于重力作用使混凝土中较重颗粒下沉,而使水泥浆上浮,当这种下沉受到钢筋、模板拉杆约束时就会产生裂缝。收缩裂缝产生的主要原因是由于混凝土快速干燥,混凝土内水份的蒸发速率大于其泌水速率,在固体颗粒表面形成弯月形、产生毛细管张力,混凝土收缩等所产生的拉应力大于混凝土本身的抗拉强度而导致裂缝。

2.2.2温差裂缝

温差裂缝,即由于混凝土本体内外部温度的变化及混凝土本体表面温度与环境温度的差异使混凝土自体收缩不均而产生的裂缝。由于早期混凝土构件被模板等材料隔离,水泥水化所产生的热量无法及时散发到空气中,故在初始24h内混凝土温度将升高,过几天后随着热量的散发混凝土将变冷,此时混凝土会产生收缩,这种收缩受结构内部钢筋及外部模板等约束而使混凝土开裂;当混凝土冬季施工时,由于混凝土散热快,其内部温度较高,而表面温度受环境影响变得较低,表面混凝土的收缩率大于混凝土内部的收缩率,从而使表面混凝土产生裂缝。

2.2.3长期干缩裂缝长期干缩裂缝,即混凝土长期暴露于不饱和的空气中由于物理的、化学的失水使混凝土体积缩小,当缩小受到约束时产生的裂缝。通常来讲,干缩产生的混凝土应变速率非常慢,而且混凝土徐变产生的松弛可抵消部分干缩应变。但混凝土设计的体积与表面积的比值、分布钢筋的布置、混凝土的配合比及混凝土所处环境的温度、湿度等都会导致干缩裂缝。

3、桥梁混凝土裂缝的施工防治对策

3.1材料的控制施工工艺是保证混凝土构件质量的关键，除施工操作应严格按照施工技术规范的有关规定进行外,还应对原材料（钢筋、水泥、砂、碎石、水等）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时对砂、碎石应进行含水量检验,及时调整施工配合比,确保混凝土的施工质量。

3.2温度的控制

（1）改善骨料级配,采用干硬性混凝土、加外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;规定合理的拆模时间,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,避免基础过大起伏;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。应特别注意避免产生贯穿裂缝,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贯穿性裂缝的发生为主。

3.3非结构性裂缝预防措施预防塑性沉降裂缝的措施有基础处理、支架搭设要进行科学设计、严格施工，对支架进行全面积预压以消除非弹性变形，砼中加减水剂以减少砼泌水,确保砼保护层厚度、砼施工时进行二次抹面等措施。预防塑性收缩裂缝的措施有加强早期砼养护以降低砼中水份蒸发速率，工程措施有结构外露面覆盖麻袋、海绵等浇水湿润养护。预防温差裂缝的措施有合理安排砼浇注顺序及浇筑速度,在砼浇注的过程中控制温差，夏季施工时骨料要洒水降温,冬季施工时砼表面应覆盖保温。

防止干缩裂缝的措施有设计部门布设足够的控制裂缝的分布筋。施工配合比设计时减小水灰比。尽量增加骨料用量、增大骨料粒径,施工完成后加强砼的湿润养护。防止龟裂的措施有配合比设计时水泥用量不宜过多,振捣要密实而不过振,砼表面泌水及浮浆要及时清除并注意及时养护。

4、裂缝处理

4.1表面修补法

表面修补法是一种简单、常见的修补方法,它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。

4.2灌浆、嵌缝封堵法

灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

5、结束语

在桥梁施工过程中,只要严格控制好材料质量、施工工艺、以及现场的施工管理,根据现场条件、材料特点、气温等多种因素,采取合理的技术措施和组织措施,就能有效地控制裂缝的产生,确保工程质量和结构安全使用。