淺議混凝土橋梁裂縫的質量控制
2011-10-26 來源：中國鳴網
橋梁施工過程中，很容易出現(xiàn)裂縫。由于混凝土裂縫而影響工程質量甚至造成橋梁直接倒塌的案例不在少數，因此作為工程技術人員必須對裂縫引起足夠的重視。
一、裂縫成因分析
廣義上講，裂縫產生有兩種原因：一種是由荷載引起的，我們稱這種裂縫為結構性裂縫，是承載力不足的結果；另一種為由于變形受約束引起的，此類裂縫稱為非機構性裂縫，如溫度變化、混凝土收縮、基礎不均勻沉降等因素引起的變形。
（一）混凝土的收縮
在實際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。收縮裂縫常見有：在構件豎向變截面處如T梁、箱梁腹板與頂底板交接處順腹板方向的裂縫；對板類構件多沿短邊方向，均勻分布于相鄰兩根鋼筋之間，方向與鋼筋平行；對高度較大的鋼筋混凝土梁，由于腰部水平鋼筋間距過大，在腰部（或腹板）產生豎向收縮裂縫，但多集中在構件中部，中間寬兩頭細，至梁的上、下緣附近逐漸消失，梁底一般沒有裂縫；大體積混凝土在平面部位收縮裂縫較多，側面也有所見。收縮裂縫對構件承載力影響不大，主要影響影響結構外觀和耐久性。
（二）施工材料質量引起的裂縫
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質量不合格，可能導致結構出現(xiàn)裂縫。
1.水泥
水泥安定性不合格，水泥中游離的氧化鈣含量超標。氧化鈣在凝結過程中水化很慢，在水泥混凝土凝結后仍然繼續(xù)起水化作用，可破壞已硬化的水泥石，使混凝土抗拉強度下降。水泥受潮或過期，可能使混凝土強度不足，從而導致混凝土開裂。當水泥含堿量較高（例如超過0.6%），同時又使用含有堿活性的骨料，可能導致堿骨料反應。
2.砂、石骨料
砂石粒徑太小、級配不良、空隙率大，將導致水泥和拌和水用量加大，影響混凝土的強度，使混凝土收縮加大，如果使用超出規(guī)定的特細砂，后果更嚴重。砂石中云母的含量較高，將削弱水泥與骨料的粘結力，減低混凝土強度。砂石中含泥量高，不僅將造成水泥和拌和水用量加大，而且還降低混凝土強度和抗凍性、抗?jié)B性。砂石中有機質和輕物質過多，將延緩水泥的硬化過程，降低混凝土強度，特別是早期強度。
3.拌和水及外加劑
拌和水或外加劑中氯化物等雜質含量較高時對鋼筋銹蝕有較大影響。
（三）施工及現(xiàn)場養(yǎng)護不當引起的裂縫
1.現(xiàn)場澆搗混凝土時，振搗或插入不當，漏振、過振或振搗棒抽撤過快，均會影響混凝土的密實性和均勻性，誘導裂縫的產生。
2.高空澆注混凝土，風速過大、烈日暴曬，混凝土收縮值大。
3.大體積混凝土澆注，對水化計算不準、現(xiàn)場混凝土降溫及保溫工作不到位，引起混凝土內部溫度過高或內外溫差過大，混凝土產生溫度裂縫。
4.現(xiàn)場養(yǎng)護措施不到位，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。
（四）溫度變化引起的裂縫
混凝土具有熱脹冷縮性質，當外部環(huán)境或結構內部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結構內將產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。引起溫度變化主要因素有：年溫差；日照；驟然降溫；水化熱；蒸汽養(yǎng)護或冬季施工時施工措施不當，混凝土驟冷驟熱，內外溫度不均，易出現(xiàn)裂縫；預制T梁之間橫隔板安裝時，支座預埋鋼板與調平鋼板焊接時，若焊接措施不當，鐵件附近混凝土容易燒傷開裂。
二、裂縫的施工防治措施
（一）材料的控制
施工工藝是保證混凝土構件質量的關鍵、除施工的施工操作應嚴格按照施工技術規(guī)范的有關規(guī)定進行，對原材料（鋼筋、水泥、砂、碎石、水等）都應進行嚴格的抽樣檢驗。對混凝土配合比應進行對比試驗．在高溫下或雨后施工對砂、碎石應進行含水量實驗，及時調整施工配合比，確保混凝土的施工質量。
（二）溫度的控制
1.降低混凝土入模溫度
降低原材料進入攪拌機的溫度就是要降低水溫；粗細骨料遮陽防曬，并灑冷水降溫；散裝水泥提前儲備，避免新出廠水泥溫度過高；夏季混凝土運輸車加保溫套或對罐體噴淋冷水降溫；混凝土泵送管道遮陽防曬?？刂茲沧囟?，應調整施工時間，盡量選擇低溫及夜間施工；考慮到冷量損失在澆注過程中影響較大，因此要加快運輸，縮短澆注時間。
2.降低混凝土水化熱
選擇中低熱品種水泥，優(yōu)先選用礦渣硅酸鹽水泥。摻入一定比例的粉煤灰。摻入高效減水劑。摻加緩凝劑。熱天澆注混凝土時減少澆注厚度，利用澆注層面散熱。
3.控制混凝土的出機溫度
對混凝土出機溫度影響大的是石子和水的溫度，砂的溫度次之，水泥的溫度影響最小。氣溫較高時，為防止陽光直接照射，砂石堆應設遮陽棚，并噴冷水降溫。拌合用水可加冰，使水溫度控制在5℃，混凝土出機溫度應控制在18-20℃為宜。
4.規(guī)定合理的拆模時間
混凝土經過養(yǎng)護，強度達到規(guī)定要求后，即可拆除模板，拆模應該先拆不承重模板，后拆承重模板為宜。
（三）非結構性裂縫防止措施
防止塑性沉降裂縫的措施有基礎處理、支架搭設進行科學設計、嚴格施工。對支架進行全面積預壓以消除非彈性變形；砼中加減水劑減少砼泌水，確保砼保護層厚度、砼施工時進行二次抹面。防止塑性收縮裂縫的措施有加強早期砼養(yǎng)護以降低砼中水份蒸發(fā)速率。方法是結構外露面覆蓋麻袋、海綿等澆水濕治養(yǎng)護。防止溫差裂縫的措施有合理安排砼澆注順序及澆注速度，在砼澆注的過程中消除部分溫差。
防止干縮裂縫，混凝土凝土澆注后及早養(yǎng)護。當混凝土初凝時，在混凝土表面澆水養(yǎng)護，水量隨混凝土強度增長逐漸加大；混凝土終凝時，表面宜蓄水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間約需3天，澆水養(yǎng)護仍需14天。另外，要適時搓毛抹壓。抹壓應在混凝土初凝后、終凝前進行，第一遍時普遍抹壓消除裂紋，第二遍則應重點尋找裂紋，用木抹子在裂紋外拍打，使混凝土愈合裂紋，從而不產生裂縫。掌握抹壓的時間十分重要。
（三）混凝土施工過程控制
1.混凝土的拌制
每盤混凝土的拌和時間應控制在2~3min左右，攪拌時間不宜過長也不能過短，過短攪拌不均勻，過長會破壞材料結構；混凝土澆注過程中多做幾次坍落度實驗，嚴格控制施工水灰比。
2.混凝土澆注
澆注混凝土時，除少量塑性混凝土可用人工搗實外，宜采用振動器械搗實。如采用附著式振動器，其布置間距，還應根據梁板的形狀及振動器械性能等情況并通過試驗確定?；炷翝沧B續(xù)進行，如因故必須間斷時，其間斷時間應小于前層混凝土的初凝時間或重塑時間。如需設置施工縫時，宜留在受剪力和彎矩小且便于施工的部位，并在下次施工時對施工縫進行妥善處理。
3.混凝土養(yǎng)護
當施工氣溫大超過30℃，梁體水分的蒸發(fā)非?？?，且梁體側面不易吸附水分，如果梁體表面的水分被蒸發(fā)，梁體表面的混凝土要進行水泥的水化和硬化反應，就會吸取梁體內部的水分，從而加快混凝土的干縮。要使梁體有足夠的水分進行水泥的水化和硬化反應，就必須及時對預應力構件進行灑水養(yǎng)生。規(guī)范要求灑水養(yǎng)生的間隔時間最小為2h，必要時可減為1.5h一次。
三、結語
雖然混凝土梁板的施工裂縫一直是施工中最常見和難以克服的弊病，但只要在施工中對每個環(huán)節(jié)和工序嚴格把關，采取適當的預防措施，很多裂縫是可以克服和控制的。橋梁工程技術人員要進一步加強對混凝土橋梁裂縫的認識，制定相應的質量預防措施，盡量避免工程中出現(xiàn)危害較大的裂縫。
