淺談橋梁施工混凝土裂縫的出現原因和防護方法
淺談橋梁施工混凝土裂縫的出現原因和防護方法
混凝土開裂已成為影響工程結構使用壽命的重要影響因素之一。在混凝土橋梁結構上產生的各種各樣的裂縫，形成的原因也是千差萬別，因此其危害性也會有顯著的差異。為此，本文首先概述了裂縫的種類和成因，而后從設計和施工兩個方面論述了怎樣防治混凝土橋梁的施工裂縫。
1裂縫的種類及成因分析
1.1荷載作用產生的裂縫。鋼筋混凝土橋梁在常規靜、動荷載及次應力下產生的裂縫稱荷載裂縫，又可細分為直接應力裂縫、次應力裂縫兩種。承受拉(軸)力和彎矩的鋼筋混凝土構件在橫截面會產生一維的拉應力，承受剪力和扭矩及其他復合受力結構則會出現主拉應力，它們都可能會在垂直于主拉應力的方向產生裂縫。裂縫一般沿構件寬度方向貫通部分截面或全截面。根據截面形狀的不同，荷載裂縫的形態也會有所不同。
1.2混凝土收縮引起的裂縫。混凝土收縮所產生的裂縫是最常見的一種裂縫，包括塑性收縮、縮水收縮、自生收縮和碳化收縮等，實際，以前兩種收縮裂縫為主。混凝土澆筑4~5h后，水泥水化反應激烈，逐漸形成分子鏈，水分急劇蒸發，骨料下沉，混凝土硬化尚未完成，此時發生的收縮稱為塑性收縮。骨料下沉，受到鋼筋阻擋，形成沿鋼筋方向的裂縫，此即為塑性收縮裂縫。混凝土初步硬化完成后，表層水分逐漸蒸發，濕度逐漸降低，混凝土體積逐漸減小，稱為縮水收縮。混凝土內外收縮不均勻，表面收縮大，因此會受到內部混凝上的約束，表面混凝土將會承受拉力，超過抗拉強度后，便會產生收縮裂縫。
1.3施工工藝質量引起的裂縫。①支架地基未壓實、基礎承載力不夠，澆筑混凝土后支架產生不均勻沉降;②支架剛度、強度、穩定性不足或模板剛度不足，澆筑混凝土中,混凝土自重及側向壓力迫使模板變形;過旱拆模或野蠻拆模引起的裂縫;③混凝土攪拌、運輸時間民，引起混凝土坍落度過低，和易性不好;④混凝土配合比不符合規范要求，水泥、碎石、砂、外加劑、外摻料等不符合規范要求;⑤擅自更改設計水灰比，從而導致混凝土凝結硬化時收縮量增加;⑥混凝土未能嚴格按規范要求分層、分段澆筑，混凝土澆筑不連續;施工縫處理不到位;⑦混凝土振搗不密實、不均勻，出現蜂窩、麻而、空洞等，削弱了截而承載力，引起鋼筋銹蝕等;⑧混凝土養護措施不當，使得混凝土的結構強度未達到設計目標。
1.4鋼筋銹蝕引起的裂縫。一般橋梁結構都處在自然環境下，若構件保護層過薄、密實性較差或防腐措施不當，混凝土中的鋼筋就會銹蝕，引起體積膨脹，導致混凝土順筋脹裂。這種先銹后裂的縱向裂縫一旦發生，就會逐步惡化，最終導致混凝土保護層成片剝落甚至鋼筋銹斷。
1.5溫度變化引起的裂縫。混凝土橋梁屬于大體積混凝土工程，在澆筑過程中,混凝土內會產生較大的水化熱，如果采取的措施不當，會造成混凝土內外的溫差過大，產生較大的溫差應力，從而導致混凝土產生裂縫。
1.6基礎變形引起的裂縫。橋梁工程一般跨度大，寬度窄，基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移，即使是很小的數值也會在結構中引起較大的附加應力，一旦超出結構的抗拉能力，就會發生開裂。基礎沉降變形的主要原因有地質差異太大或勘察不詳、結構荷載或基礎類型差別太大等。
1.7構件不能自由仲縮引起的裂縫。現澆橋梁混凝土達到一定強度時支座臨時鎖定未及時解除，造成梁體不能自由伸縮引起的裂縫。除了以上所列的幾種裂縫以外，施工材料缺陷、氣候變化等也會對橋梁裂縫的產生有影響，需要結合具體工程條件及施工過程中的變化，做好動態控制的各項準備。
2裂縫防治措施
2.1設計防裂控制措施。為盡量避免荷載裂縫的出現，應盡量避免結構突變或斷面突變;如果結構突變不可避免，則應做好細部處理，如轉角處做圓角，突變處做成漸變過渡，同時加強構造配筋或斜向鋼筋等。為防止混凝土收縮和溫度變化引起的裂縫，可增加構造配筋，以提高混凝土的抗裂性，尤其是薄壁結構。為防止筋銹蝕引起的裂縫，設計中應嚴格按照規范要求控制裂縫寬度，采用足夠的保護層厚度及防腐混凝土。
2.2施工防裂控制措施。
2.2.1鋼筋綁扎：綁扎鋼筋之前，首先應進行徹底的除銹上作以確保使用的鋼筋質量。鋼筋在加上場集，加上成型后運至現場進行安裝，安裝時嚴格把握鋼筋的間距。鋼筋規格、型號、數量、間距、幾何尺寸、接頭位置及質量等均應符合設計圖紙和施工規范的要求，并嚴格做好原材料和接頭試驗。鋼筋層間距對混凝土構件的受力性能影響顯著，但鋼筋保護層厚度不夠卻嚴重影響橋梁的使用壽命，尤其是在復雜惡劣的腐蝕環境下，因此，在鋼筋層間應留有足夠的間距，鋼筋外層與模板間應設置具備一定厚度的混凝土墊塊。
2.2.2混凝土的澆筑：澆筑之前首先要對模板及支架、鋼筋及其保護層厚度、預理件、預留孔洞等進行檢查，確認無誤后方可進行澆筑。混凝土的拌和運輸等必須滿足連續澆筑要求。澆筑還要防止鋼筋、模板、定位筋、墊塊及預理管適的移動和變形。大體積混凝土澆筑還要滿足分層澆筑、分層振搗的要求，并應采取一定的散熱措施，有效降低混凝土內外的溫差，從而減少溫度裂縫的產生。振搗要密實，確保混凝土能填充到各個角落，同時也要避免過振引起塑性裂縫和干縮裂縫。
2.2.3混凝土的養護：混凝土終凝后應及時采用覆蓋、灑水、噴霧或薄膜保濕等措施進行養護，避免急劇干燥、溫度急劇變化、振動以及外力干擾等。對于硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土，養護時間不得少于7天，對于有抗滲要求或設計有明確要求的混凝土，養護時間不得少于14 天。冬季施工，不得向裸露部位的混凝土直接澆水養護，應用塑料薄膜或其他保溫材料進行保溫、保濕養護。
2.2.4模板的安裝與拆除：針對具體工程，應對模板及其支架的承載能力、剛度和穩定性進行校核，不能盲目依照經驗和類似工程照搬使用。支架(腳手架或其他火具)應牢固可靠，施工前必須對支架進行預壓，以消除支架非彈性形變和測出彈性形變值以便立模預留預拱度。安裝模板時應確保構造緊密、不漏漿、不滲水，形狀規則，能保證混凝上的均勻性。模板及其支架的拆除順序應按施工技術方案執行，未達到混凝土預定強度要求不得拆除。
2.2.5其他措施：橋梁結構設計中考慮了施工順序對內力的影響，施工中應嚴格按照制定的方案進行，不得隨意更改施工順序，以免引起不必要的附加應力導致結構開裂。施工技術方案中，應做好入模混凝土的溫度控制、澆筑后混凝土溫度控制、養護及拆除模板后的養護等措施，施工前做好施工技術交底，落實各項施工任務，分配專人進行技術指導和質量監督。
在橋梁施工過程中，只要嚴格控制好材料質量、施工工藝、以及現場的施工管理，根據現場條件，材料特點，氣溫等多種因素，采取合理的措施，就能有效地控制裂縫的產生，確保工程質量。