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1、桥梁施工变形裂缝的原因及预防处理方法张媛芳,张 媛（江西省南昌市公路桥梁工程处，江西 南昌 330077）摘 要：较祥细地分析了公路桥梁工程施工变形裂缝形成的原因，提出了施工预防措施和施工过程中的施工工艺措施。关键词：桥梁工程；混凝土裂缝；变形裂缝；原因；预防处理0 前 言大量工程实践及理论分析证明，钢筋混凝土桥梁构件基本上都是带裂缝工作的，只是有些裂缝很细(缝宽005mil1)，一般对结构危害不大，允许其存在，但是裂缝在使用荷载或在外界物理和化学因素作用下，不断产生和发展，引起混凝土碳化、保护层剥落及钢筋锈蚀，耐久性降低，严重时甚至发生垮塌事件，危害结构和人民生命财产的安全。混凝土变形裂缝的
2、成因复杂、繁多，有时多种因素互相影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要因素。本文对钢筋混凝土桥梁变形裂缝的成因及预防处理方法作一简要介绍。 1 桥梁施工变形裂缝的形成原因由变形引起的裂缝，又称为非结构性裂缝，如温度变化、混凝土收缩等因素引起的结构变形受到限制时，在结构内部就会产生自应力，当此应力达到混凝土抗拉强度极限值时，即会引起混凝土裂缝，裂缝一旦出现，变形得到释放，自应力也就消失了。混凝土的非结构性裂缝的产生受混凝土材料组成 、 浇筑方法、 养护条件和使用环境等多因素影响。施工中混凝土非结构性裂缝产生的主要原因，大致可划分如下几种： 1.1 温度变化引起的裂缝混凝土具有热胀冷缩性质，
3、当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，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活载应力。温度裂缝区别于其他裂缝的最主要特征是随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化的主要施工因素有：1.1.1 水化热 出现在施工过程中，大体积混凝土（厚度超过 2.O m）浇筑之后由于水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温差太大，致使表面出现裂缝。施工中应根据实际情况，尽量选择水化热低的水泥品种，限制水泥单位用量，减少骨料人模温度，降低内外温差，并缓慢降温，必要时可采用循环冷却系统进行内部散热，或采用薄层连续浇筑以加快
4、散热。1.1.2 蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当 混凝土骤冷骤热，内外温度不均，易出现裂缝。1.1.3 焊接施工不当 预制 T 梁时横隔板安装，支座预埋钢板与调平钢板焊接时，若焊接措施不当，铁件附近混凝土容易烧伤开裂。采用电热法张拉预应力构件时，预应力钢材温度可升高至 350，混凝土构件也容易开裂。 1.2 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。1.2.1 塑性收缩 发生在施工过程中、混凝土浇筑后 4 h5 h 左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水
5、收缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达 l左右。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。1.2.2 缩水收缩（干缩） 混凝土结硬以后，随着表层水分逐渐蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）。因混凝土表层水分损失很快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。 1.3 钢筋锈蚀引起的裂缝由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于
6、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，其锈蚀物氧化铁体积比原来增长约 2 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，并将诱发其他形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。要防止钢筋锈蚀，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。 1.4 施工材料质量引起的裂缝混凝
7、土主要由水泥、砂、骨料与拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格 ，可能导致结构出现裂缝。 1.5 施工工艺质量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，容易产生纵向的、横向的等各种裂缝 ，特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异，比较典型常见的有：混凝土保护层过厚；混凝土振捣不规范；混凝土浇筑过快；混凝土流动性较低；混凝土搅拌、运输时间过长；混凝土初期养护时急剧干燥；泵送混凝土施工加大了水灰比；混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不好；混凝土早期受冻；施工时模板刚度不足；施工时
8、拆模过早；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等。 2 混凝土裂缝的防治 2.1 施工预防措施在 250C-300C 的高温环境下进行混凝土浇注施工时，必须充分重视高气温、 高蒸发对混凝土质量的影响。在施工过程中除严格按照国家有关技术标准和公路桥 梁施工技术规范外，还应根据现场的实际情况及混凝土拌合物特征条件，采取行之有效的措施 。 2.1.1 混凝土配合比设计 对混凝土配合比设计，应考虑高温，高蒸发引起拌和物塌落度的损失；适当调整混凝土配合比，增加用水量，加大水灰比，为避免混凝土塌落度下降可添加适量的高效减水剂。 2.1.2 桥梁工程所用水泥 多
9、为普通硅酸盐水泥， 普通硅酸盐水泥水化热高， 混凝土蒸发收缩凝固较快，使混凝土表面产生裂缝，为缓解混凝土急剧收缩可适当掺入缓凝剂。 2.1.3 酷暑高温 混凝土拌合用水均在 3 0 以上，为改善混凝土浇注后温度过高， 可在水中加冰块降低混凝土拌合用水的温度， 或者在夜间施工， 避过高温烈日。 2.1.4 减低砂、石料的使用温度 砂、碎石等材料在混凝土中所占比例 8 0 左右，因此在高温下必须采取遮阳洒水措施来降低砂 、石料的使用温度。 2.2 混凝土表面养护措施 （1）高温下，钢模板安装后，由于裂缝在烈日暴晒下，温度很高，所以在浇注混凝土前，对钢模板外侧洒水养护是必要的。降温后，使混凝土表面不
10、易粘模确保混凝土表面光洁；（2）混凝土表面浇注完毕后由于混凝土水化热反映，钢模板温度很高，在钢模板外壁采用草袋覆盖，洒水降温，效果也较为明显；（3）拆模后混凝土表面就立即用草袋覆盖洒水养护，保证混凝土表面湿润， 对桥梁墩柱混凝土可采取塑料薄膜包裹养护，不因失水过多过快而产生裂缝。 2.3 施工工艺措施 2.3.1 材料的控制 施工工艺是保证混凝土构件质量的关键， 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) 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
11、。 2.3.2 混凝土拌和浇注 混凝土应严格按配合比计量投料，拌和时间1min-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3 0cm。振捣时应让振捣棒插入前层 5cm-1 0cm， 振捣时间为 1min 左右，直至排出气泡为止。 2.3.3 混凝土运输 混凝土运输是混凝土施工过程中的一道工序，运输工具保证不渗漏 ，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。 2.3.4 混凝土坍落度的控制 混凝土坍落度是混凝士施工检测手段之一 ，用于评价混凝土拌和物的
12、和易性。在施工过程中适度准确控制坍落度 ，可提高混凝土的内在强度及混凝土表面光洁度 ，在施工时往往忽略了高温下的坍落度的损失量， 使混凝土和易性差，粘性差，出现了混凝土离析等现象，使混凝土构件表面出现了蜂窝 、麻面、露砂等缺陷，减弱了混凝士内在强度。2.3.5 混凝土养生 养生的目的是减少混凝土内外温差。防止混凝土表面裂缝增强混凝土内在强度， 混凝土养生的方法有洒水养生、 薄膜养生 、 蒸汽养生等。在桥梁施工中多采用洒水和薄膜两种养生方法。在混凝土浇注完毕后， 应立即对混凝土构件进行覆盖，保持湿润。养生时间7d。 3 结 语混凝土桥梁发生变形裂缝的主要原因有以上几种，采取一定的设计和施工措施来克服和控制大的裂缝产生，是每一个工程技术人员都应该加强研究和及时预防的。因此，严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理，是保证结构安全耐用的前提和基础。在施工管理过程中，进一步深化对裂缝的预防和处理的研究，是十分有意义的。参考文献： 1崔进强.浅谈桥梁施工裂缝的形成原因J.科技咨询导报， 2001，11. 2混凝土裂缝的预防与处理.中华硕博网 WWW.CHINA- B.C0M 2009 年 05 月 09
