桥梁混凝土施工裂缝原因分析及预防措施

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　　桥梁混凝土施工裂缝原因分析及预防措施摘要：本文从设计、原材料、施工工艺等方面分析探讨了某公路桥梁工程混凝土裂缝形成原因，提出了控制各类桥梁施工裂缝的措施。　　关键词：混凝土桥梁；裂缝；控制措施　　随着现代桥梁工程施工工艺的飞速发展，各种管理手段的不断完善与加强，桥梁工程的内在施工质量已经有了长足的提高，外观质量已成为反映施工企业技术水平的最重要的一面，如何提高混凝土的外观质量减少裂缝亦成为建设单位、监理部门及施工企业要解决的重点问题。文中重点分析裂缝产生的原因，找出防治与处理裂缝的措施。　　一、裂缝种类与成因　　1.荷载引起的裂缝　　混凝土桥梁在静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝；次应力裂缝是指由外倚载引起的次生应产生裂缝。　　2.收缩引起的裂缝 　　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)是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。研究表明，影响混凝土收缩裂缝的主要囚素有：水泥品种、标号及用量，骨料品种，水灰质量比，外掺剂，养护方法，外界环境，振捣方式及时间。　　3.温度变化引起的裂缝　　混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中，温度应力可以达到甚至超出荷载应力。温度裂缝的主要特性是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化的主要因素有：年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。　　4.冻胀引起的裂缝　　大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9％，因而混凝土产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孑L中的过冷水(结冰温度在一78℃以下)在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失可达30％-50％。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。　　5.施工材料质量不合格引起的裂缝 　　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，可能导致结构出现裂缝。　　6.施工质量不达标引起的裂缝　　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，容易产生纵向、横向等各种裂缝，特别是细长薄擘结构更容易出现裂缝。　　7.地基变形引起的裂缝　　由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导敛结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有：地质勘察精度不够，试验资料不准；地基地质差异太大；结构简载差异太大；结构基础类型差别太大；土地冻胀；桥梁基础基于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，可能造成不均匀沉降。　　8.钢筋锈蚀引起的裂缝 　　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质量比，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。　　二、桥梁混凝土裂缝的施工防治措施　　1.材料的控制　　施工工艺是保证混凝土构件质量的关键、除施工的施工操作应严格按照施工技术规范的有关规定进行，对原材料(钢筋、水泥、砂、碎石、水等)都应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对砂、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.温度的控制　　（1）改善骨料级配，采用干硬性混凝土、加添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；规定合理的拆模时问，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其贯穿性裂缝的发生为主。　　3.防止施工工艺质量低劣引发的裂缝 　　在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理，施工质量低劣，容易产生各种裂缝，裂缝的宽度因产生的原因而异。比较常见的有：1、混凝土振捣过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易浇筑数小时后发生裂缝，既塑性收缩裂缝。2、混凝土应严格按配合比计量投料，拌和时间不应小于1～2min，使和易性好，不离析，不析水，运输时间短，浇注时分层浇注，分层厚度不应大于30cm。振捣时应让振捣棒插入前层5～lOcm，振捣时间为lmin左右，直至排出气泡为止。3、混凝土保护层过厚或上层钢筋被踩压变位，使承受负弯矩的受力钢筋保护层加厚，导致构件的有效高度减少，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。4、混凝土运输是混凝土施工过程中的一道工序，运输工具保证不渗露，不析水避免日晒雨淋，在运输过程中，混凝土不能离析，运输时间不应大于30min，在高温下运输应及时检测混凝土坍落度，以确保由于蒸发而造成的水分损失，并及时调整坍落度。5、混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不当，易在新旧混凝土和施工缝之问出现裂缝。6、施工模板刚度不足，在浇筑混凝土时，由于侧向压力的作用，使得模板变形，产生与模板变形一致的裂缝。7、施工时拆模过早，混凝土强度不足，使构件在自重或施工荷载作用下，产生裂缝。8、施工前对支架压实不足，或支架刚度不足，浇筑混凝土后支架不均匀下沉，导致混凝土出现裂缝。以上问题在施工中应加以注意，可以避免裂缝的发生。　　三、结束语　　裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，针对成因，贯彻预防为主的原则，加强设计施工及使用等方面的管理，确保结构安全和避免不必要的损失。一旦产生裂缝，应全面调查分析。查明原因，取得加固依据，在选择处理方法上，应比较论证，综合考虑，以求施工方便，经济高效。