橋梁混凝土裂縫的施工控制技術(shù)

　　1 前言

　　橋梁混凝土結(jié)構(gòu)工程的裂縫是一個(gè)帶有醬遍性且被工程界很為關(guān)注的問(wèn)題。橋梁混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因。以下分析了橋梁混凝土裂縫的種類，產(chǎn)生的原因及相應(yīng)的處理措施。

　　2 裂縫的類型及產(chǎn)生的原因

　　2.1 從受力的角度劃分

　　可將裂縫分為結(jié)構(gòu)型裂縫和非結(jié)構(gòu)型裂縫。結(jié)構(gòu)型裂縫主要是由受力引起的，如各種結(jié)構(gòu)在主要荷載作用下，抗拉、抗震強(qiáng)度不足，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在張拉，溫度收縮引起的次應(yīng)力，連續(xù)基礎(chǔ)不均勻沉降以及溫度應(yīng)力等。這類裂縫基本上是不允許出現(xiàn)的。非結(jié)構(gòu)型裂縫是非受力因素引起的，如施工不當(dāng)、氣候影響等，對(duì)這類裂縫。則視承載力的類型和結(jié)構(gòu)的型式，對(duì)結(jié)構(gòu)的寬度有所限制，裂縫超過(guò)0.15mm者必須處理。

　　2.2 從裂縫的成因劃分

　　可將裂縫分為溫度引起的裂縫、收縮引起的裂縫、鋼筋銹蝕引起的裂縫、沉降引起的裂縫、凍脹引起的裂縫、施工材料質(zhì)量引起的裂縫及施工裂縫等。

　　溫度變化引起的裂縫混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時(shí)?；炷翆l(fā)生變形，一旦變形受阻，則會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中。溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超出活載應(yīng)力。

　　收縮引起的裂縫。收縮裂縫是混凝土因收縮而發(fā)生的體積變化，它主要包括塑性收縮裂縫和干縮裂縫。塑性收縮裂縫主要發(fā)生在初凝開(kāi)始，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)之前。此時(shí)水泥水化反應(yīng)劇烈，會(huì)出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮。收縮時(shí)，表層受到深層混凝土以及模板、鋼筋的制約，使由軟變硬中的塑態(tài)混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而形成微裂縫。而干縮裂縫則多發(fā)生在混凝土硬化前后。此時(shí)混凝土表層水分散發(fā)快，內(nèi)部散發(fā)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)表面混凝土受到的拉應(yīng)力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生收縮裂縫。

　　沉降引起的裂縫。由于基礎(chǔ)產(chǎn)生豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力。當(dāng)其超過(guò)混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度時(shí)，結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。

　　鋼筋銹蝕引起的裂。由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足，混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕碳化至鋼筋表面，使鋼筋周?chē)炷翂A度降低，或由于氯化物介入。鋼筋中鐵離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞。鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng)，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來(lái)增長(zhǎng)約2-4倍，從而對(duì)周?chē)炷廉a(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開(kāi)裂、剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱。結(jié)構(gòu)承載力下降，并將誘發(fā)其他形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。

　　凍脹引起的裂縫。混凝土構(gòu)件是非勻質(zhì)密實(shí)構(gòu)件，其內(nèi)部存在各種空隙，當(dāng)處于吸水飽和狀態(tài)的混凝土溫度低于0℃時(shí)，內(nèi)部水分凍結(jié)，體積膨脹9%，使混凝土因膨脹而產(chǎn)生拉應(yīng)力導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。冬季施工時(shí)，對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施，也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。溫度低于0℃和混凝土吸水飽和，是發(fā)生凍脹破壞的必要條件。另外，當(dāng)混凝土中骨料空隙多、吸水性強(qiáng)，骨料中含泥土等雜質(zhì)過(guò)多;混凝土水灰比偏大、振搗不密實(shí);養(yǎng)護(hù)不足使混凝土早期受凍等，均可能導(dǎo)致混凝土凍脹裂縫。

　　施工材料質(zhì)量引起的裂縫。由于施工中配置混凝土所用材料不合格，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。因此。在材料選擇時(shí)應(yīng)做到：優(yōu)選材質(zhì)，提高混凝土的抗拉性能;應(yīng)用微膨脹外加劑，改善混凝土的收縮性能;選用有效的緩凝高效堿水劑和粉煤灰。提高大體積混凝土的和易性，減少水化、配合比設(shè)計(jì)時(shí)最大限度地增加粗骨料用量，減小水泥用量。

　　施工裂縫。施工裂縫比較普遍。上述幾種裂縫中實(shí)際上都包含有施工因素，除此之外。在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝、吊裝、預(yù)應(yīng)力張拉、管道抽拔、現(xiàn)澆橋面及支座安裝等過(guò)程中，若施工工藝不合理。都將導(dǎo)致混凝土構(gòu)件開(kāi)裂。

　　3 裂縫防治措施

　　混凝土裂縫一般是由于混凝土內(nèi)部應(yīng)力和外部荷載以及溫差、干縮等多方面因素作用下形成的。對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)，一般裂縫寬度超過(guò)0.1mm.就會(huì)影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性、安全性，因而在設(shè)計(jì)和施工中宜采取可行、合理的措施對(duì)裂縫進(jìn)行有效控制。這主要應(yīng)把握好以下幾方面內(nèi)容：

　　設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量避免軟土地基上采用超靜定結(jié)構(gòu)，對(duì)大型橋梁應(yīng)加強(qiáng)鉆探。防止出現(xiàn)軟弱下臥層。在施工上要加強(qiáng)基礎(chǔ)夯實(shí)，做好模板、支架及各支撐處基礎(chǔ)和地基處理，防止產(chǎn)生沉降裂縫。

　　在橋梁結(jié)構(gòu)中。墩臺(tái)、臺(tái)基樁等水下結(jié)構(gòu)，反復(fù)凍融會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疏松引起微裂縫。是比較容易出現(xiàn)裂縫的部位之一。在施工時(shí)，混凝土應(yīng)盡可能一次澆筑。不設(shè)施工縫，同時(shí)應(yīng)根據(jù)需要對(duì)構(gòu)件進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)并做抗凍強(qiáng)度驗(yàn)算。

　　墩身部位容易出現(xiàn)不規(guī)則縱向裂縫，且在陽(yáng)光直射面較多的陽(yáng)面。墩身易出現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋?？刹扇p少水泥用量、降低混凝土的入模溫度和降低水泥水化熱的溫度、加快澆筑混凝土的散熱等方法來(lái)加以預(yù)防。

　　混凝土橋面、寬體橋臺(tái)都容易出現(xiàn)溫度裂縫，由于溫度裂縫屬于活裂縫。其裂縫寬度隨環(huán)境溫度的變化而變化。這類裂縫不宜修補(bǔ)，應(yīng)以預(yù)防為主。在設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量限制連續(xù)澆筑長(zhǎng)度，增加防收縮鋼筋;在施工中要分段澆筑。并同時(shí)采取一些其他措施盡可能地減小混凝土的收縮量。

　　進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工時(shí)。后張法采用抽拔管道成孔時(shí)，要嚴(yán)格控制抽拔時(shí)間。不宜太早，否則會(huì)使管壁拉裂，導(dǎo)致灌漿時(shí)串孔。先張梁板施工時(shí)。要防止成孔膠囊上浮，削弱上部端面過(guò)多，在反拱作用下引起板的表面裂縫。

　　加強(qiáng)混凝土的振搗和養(yǎng)護(hù)，控制混凝土澆筑速度。比如在混凝土初凝前進(jìn)行二次澆搗，可有效消除因塑性沉降引起的內(nèi)分層，改善骨料的界面結(jié)構(gòu)，提高混凝土的強(qiáng)度和抗裂能力。此外，因混凝土是一種水硬性材料，養(yǎng)護(hù)階段又離不開(kāi)水，如采用“蓄水法”養(yǎng)護(hù)，不僅能滿足強(qiáng)度增長(zhǎng)需要，而且對(duì)溫度控制也十分有利。

　　4 混凝土裂縫的處理措施

　　4.1 表面處理法

　　包括表面涂抹和表面貼補(bǔ)法，表面涂抹法適用范圍是漿材難以灌人的細(xì)而淺的裂縫、深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫、不漏水的裂縫、不伸縮的裂縫以及不在活動(dòng)的裂縫。表面貼補(bǔ)(木工膜或其他防水片)法適用于大面積漏水(蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫)的防滲堵漏。

　　4.2 填充法

　　用修補(bǔ)材料直接填充裂縫，一般用來(lái)修補(bǔ)較寬的裂縫(0.3mm)，作業(yè)簡(jiǎn)單，費(fèi)用低。寬度小于0.3mm，深度較淺的裂縫、以及小規(guī)模裂縫的簡(jiǎn)易處理可采取開(kāi)V型槽，然后作填充處理。

　　4.3 灌漿法

　　此法應(yīng)用范圍廣，從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。

　　4.4 結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法

　　因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長(zhǎng)時(shí)間不處理導(dǎo)致混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成裂縫等影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，可采取結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法、錨固補(bǔ)強(qiáng)法、預(yù)應(yīng)力法等處理措施。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象。它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低結(jié)構(gòu)物的抗?jié)B能力，影響結(jié)構(gòu)物的使用功能，而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響橋梁的承載能力，因此要對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究、區(qū)別對(duì)待。采用合理的方法進(jìn)行處理，并在施工中采取各種有效的預(yù)防措施來(lái)預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證建筑物和構(gòu)件安全、穩(wěn)定地工作。

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