浅谈混凝土桥梁施工裂缝有效控制

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摘 要：混凝土桥梁裂缝是桥梁施工中的一个通病。文章通过对混凝土桥梁施工过程中产生裂缝的常见原因进行分析井提出相应预防措施，以便在设计和施工时有效控制裂缝的产生，保证工程质量。
【关键词】：混凝土；桥粱；裂缝
　　中图分类号：U445.51　文献标识码：A　文章编号：1000－813 (2010)15－00 5－02
　　
　　我国绝大部分的桥梁使用的都是钢筋混凝土结构，该结构形式的桥梁具有价廉物美、施工方便、承载力大、可装饰性强的特点，然而，该结构形式的桥梁同时也有着不可避免的问题――裂缝的产生。在桥梁施工过程中，裂缝的出现不仅影响工程质量，甚至可能导致桥梁垮塌。混凝土桥梁施丁中的裂缝问题经常困扰着桥梁工程技术人员，其实，如果采取有效的施工措施，很多裂缝是可以有效控制的。文章试对混凝土桥梁在施丁过程中产生裂缝的原因作较为全面的分析、总结，并提出相应的预防措施，以便在设计和施丁时有效地控制裂缝的产生，保证工程质量。
　　
　　1　混凝土桥梁设计原理
　　
　　混凝土桥梁具体的设计过程是按承载能力和正常使用两种极限状态来进行的。按承载能力极限状态是控制结构在丧失服务能力临界状态时的承载能力，其设计的基本原则是要求荷载效应不利组合的设计值要小于结构抗力的设计值。同时利用荷载安全系数、材料安全系数及丁作条件系数来考虑不确定因素作用下的结构总体的安全储备，是一种极限状态设计法。按正常使用极限状态是控制结构在正常使用状态时应力，裂缝和变形小于一个限定值，即使用容许裂缝宽度来控制混凝土构件的结构设计。
　　有关规范规定：在一般正常大气条件下，钢筋混凝土受弯构件在荷载组合I的作用下，计算得到的最大裂缝宽度不应超过0.2mm；在荷载组合Ⅱ和Ⅲ作用下，不应超过0.25mm 处于严重暴露情况(有侵蚀性气体或海洋大气)下的钢筋混凝土构件，容许裂缝宽度不应超过0.1mm。混凝土构件容许裂缝的存在，是由混凝土抗拉能力差、容易开裂的缺点决定的。通过对大量工程实例的研究发现，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0.05mm)，对构件无大的危害，而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，这些裂缝必须加以控制。
　　
　　2　混凝土桥梁裂缝五大常见成因及预防措施
　　
　　2.1　收缩引起的裂缝
　　2.1.1　成因
　　在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩(干缩)是混凝土发生体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。其中，塑性收缩所产生量级很大。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。缩水收缩则是因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，进而产生收缩裂缝。
　　2.1.2　预防措施
　　防止塑性收缩裂缝的措施是加强早期混凝土养护以降低混凝土中水分蒸发速率，方法是结构外露面覆盖麻袋、海绵等浇水保湿养护。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，施工完成后加强混凝土的养护。
　　
　　2.2　施工质量引起的裂缝
　　2.2.1　成因
　　由于施工质量原因而产生的裂缝发生率在95％以上。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，就容易产生各种裂缝。如施工时拆模过早、混凝土强度不足使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。
　　2.2.2　预防措施
　　制定合理的施工方案，方案中着重强调一定浇筑量、施工缝间距、位置及构造、浇筑时间、运输及振捣等。一次浇筑长度由垂直施工缝分割，最好是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位。除控制一次浇筑厚度外，分层位置即水平施工缝留设位置也应加以注意，一般来说。因尽量留在变截面处，或远离受拉钢筋部位而设在混凝土砼的受压区，确定浇筑时间的原则是应尽量避开炎热天气和昼夜温差大的日子。
　　
　　2.3　施工材料质量引起的裂缝
　　2.3.1　成因
　　混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成，配置混凝土所采用的材料质量不合格就可能产生裂缝。如：水泥安定性不合格、出厂时强度不足、受潮或过期、含碱量较高；使用含有碱活性的骨料，砂石粒径太小、级配不良、空隙率大及使用超出规定的特细砂；采用海水或含碱泉水拌制混凝土或采用含碱的外加剂等，都可能导致结构出现裂缝。
　　2.3.2　预防措施
　　严格按照施工技术规范的有关规定进行施工操作，严格抽样检查原材料(钢筋、水泥、砂、碎石、水等)，对混凝土配合比应进行对比试验，在高温或雨后施工时，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。
　　
　　2.4　温度变化引起的裂缝
　　2.4.1　成因
　　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。温度裂缝区别于其他裂缝最主要的特征是将随温度变化而扩张或合拢。常见的情况有桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后，温度梯度呈非线形分布，由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝；冬季施工措施不当，混凝土骤冷骤热出现裂缝等。
　　2.4.2　预防措施
　　防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝；防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度；防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。
　　
　　2.5　钢筋锈蚀引起的裂缝
　　2.5.1　成因
　　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倍～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。由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。
　　2.5.2　预防措施
　　要防止钢筋锈蚀，设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用足够的保护层厚度(当然保护层亦不能太厚，否则构件有效高度减小。受力时将加大裂缝宽度)；施工时应控制混凝土的水灰比，加强振捣，保证混凝土的密实性，防止氧气侵入，同时严格控制含氯盐的外加剂用量，沿海地区或其他存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。
　　
　　2. 　其他常见裂缝成因
　　混凝土桥梁裂缝种类、成因复杂，多种因素相互影响，每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。除了上述归纳总结的以外，导致混凝土桥梁出现裂缝的因素还有许多。如设计和施工不合理产生的裂缝、荷载引起的裂缝、养护条件引起的裂缝、地基础变形引起的裂缝、冻胀引起的裂缝等，在此不再详细阐述。
　　
　　3 混凝土桥梁裂缝的修补建议
　　
　　桥梁施工规范规定，混凝土表面裂缝宽度小于0.15ram、深度小于10 mm时，可不进行处理，一旦裂缝超出上述规定，则必须进行修补处理，针对不同情况，建议如下：
　　
　　3.1 表面处理法
　　表面处理法包括表面涂抹和表面贴补法，表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝、深度未达到钢筋表面的发丝裂缝、不漏水的裂缝、不伸缩的裂缝以及不在活动的裂缝。表面贴补法适用于大面积漏水的防渗堵漏。
　　
　　3.2 灌浆法
　　此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。
　　
　　3.3　结构补强法
　　因超荷载产生的裂缝，长时间不处理导致混凝土耐久性降低的裂缝，火灾造成的裂缝等影响结构强度的裂缝可采取结构补强法、锚固补强法、预应力法等。
　　综上所述，桥梁裂缝形成的原因多种多样，就目前的技术而言，保证桥梁工程不出现裂缝是不现实的，但只要我们在具体施工中多观察。多分析，按照设计图纸、施工技术规范及有关操作规程进行施工，便能够把不必要的隐患消灭在萌芽状态，创造出符合现代混凝土桥梁的优秀作品。            
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