桥梁工程混凝土结构裂缝的分析与防治

摘要：本文主要阐述了桥梁工程产生裂缝的部位及特征，产生裂缝的原因，及裂缝的控制措施。
　　关键词：桥梁工程，混凝土裂缝，裂缝特征，裂缝成因，控制措施
　　一．前言
　　混凝土裂缝是施工中具有较普遍性的混凝土工程质量通病，特别是大体积、大面积的砼构件发生机率较多，防治混凝土裂缝是一个系统工程，它包括：设计的结构措施、混凝土原材料（水泥、细骨料、粗骨料、掺和物）的选择、混凝土配合比、天气因素、施工中的每一个技术环节及配置的施工机械设备等，不管在那一个环节上出了点问题，都可能导致混凝土产生裂缝。虽然绝大部分裂缝为非受力裂缝，宽度、深度较小，但当构件受到徐变，应变后裂缝产生宽度超出一定限度，就会造成构件钢筋锈蚀，带来质量隐患。特别是柱、梁等受力构件，它不仅承受所有轴向压力，还要承受弯矩、剪力，一旦出现裂缝钢筋受锈蚀，就会影响结构构件的耐久性，安全系数、建筑物抵抗外力的能力及使用寿命将会大大降低，所以我们作为工程建设者，对防治混凝土裂缝问题应引起高度重视。杭州市德胜快速路东段1-1标工程除了灌注桩砼外，整个桥梁上下部结构共有5.8万m3砼，桥面混凝土铺装近5.0万m2，混凝土量大、面积广，如何防治砼裂缝的产生，是本工程的一项重要技术课题。
　　二、桥梁工程产生裂缝的部位及特征
　　1、产生裂缝较常见的部位是现浇箱梁顶板及水泥混凝土桥面铺装层，表面呈不规则的裂缝，长短不一，裂缝宽度小，深度较浅。
　　2、箱梁腹板也偶见有与腹板垂直的裂缝，缝短，且宽度小。
　　3、防撞护栏偶尔可见裂缝，垂直于防撞墙呈上下较有规则的直线裂缝，宽度可达1～2mm，深度较深。
　　三、产生裂缝的原因
　　混凝土构件产生裂缝的原因是多方面的，既有混凝土水化反映的自身原因，也有外力作用，外在因素及施工等造成的原因：
　　1、当混凝土浇筑施工完成后，水泥水化产生大量的水化热，混凝土体内外温差超过一定限值时，产生的温度梯度会使内裂缝在拉应力作用下扩大，最后导使混凝土表面开裂。
　　2、由于混凝土养护不及时，养护时间不足，使混凝土处于干燥状态，而混凝土的拌和水中，仅20％的水分是供水泥水化所需，另80％的水分是通过土体内毛细管被蒸发，水分蒸发的过程即使混凝土产生收缩应力，导使产生裂缝。
　　3、为确保商品混凝土的可泵性，厂家往往采用粒径较小的粗骨料，在水灰比不变的情况下增加水泥和水用量以保证拌合物有一定的坍落度，其骨料偏细，水泥用量增加易引发混凝土表面出现裂缝。
　　4、钢筋制作、搭接、绑扎不规范、间距不匀，导致结构物内部受力不匀或混凝土表面收缩不均而出现裂缝。
　　5、钢筋保护层不规范，过大或过小，保护层过大会导致钢筋骨架截面积变小，很大程度上降低了承载力，同时在混凝土的自缩过程中会在混凝土表面产生收缩裂缝；保护层过小导致钢筋锈蚀，在高温作用下钢筋体积膨胀，使混凝土表面出现钢筋网影，并出现沿钢筋方向混凝土开裂。此种情况在墩柱、箱梁的底板时有出现。
　　6、在箱梁顶板及桥面铺装浇筑混凝土时，对混凝土的厚度、平整度控制不严，致使厚度不一，截面高度不一，在混凝土收缩时易产生不规划的裂缝。
　　7、预埋管相互交叠，消减了混凝土的有效厚度，导致有规则的沿管向裂缝。
　　8、模板支撑不牢固，刚度不足，在混凝土浇筑过程中局部出现变形、炸模等也会导致混凝土出现裂缝。
　　9、拆模时间过早，上部加载过早，或拆模时重力撬敲，均可导致混凝土早期损伤而出现裂缝。
　　10、施工中振捣不密实或漏振，拌合物离析，骨料分布不均匀，而导致混凝土出现裂缝。
　　11、施工荷载过分集中，造成实际荷载超过梁板的设计承载力，引起结构性损伤裂缝。
　　12、设计时采用高强度钢筋或粗钢筋后，其布筋间距较大，相对来说易造成钢筋混凝土梁体抗拉能力不足而产生裂缝。反之，如配筋率过高，其布筋间距过密，在施工中造成粗骨料难以从骨架缝中下落，不仅降低了工程质量，且其表面也易产生裂缝。
　　13、往往在追求时间和经济效益的同时而忽视了混凝土及其结构内在特征的要求，而施工方又不愿加大投入，在混凝土养护期未完全达到的情况下，提前拆模、卸落支架等，也易引发混凝土裂缝的产生。
　　四、裂缝的控制措施
　　为防止混凝土裂缝的产生，主要控制要点：原材料质量控制、混凝土配合比中最大水泥用量控制、施工过程控制及混凝土养护控制。具体控制措施：
　　1、加强对工程技术人员责任心教育，提高他们的专业知识和管理水平，对所有参建者进行防治混凝土裂缝技术交底，使他们熟悉掌握控制要点，从提高人的质量意识来预防控制。
　　2、进一步落实质量保证体系，落实质量管理责任制，从制度管理上进行预防控制。
　　3、从原材料质量控制入手，防治混凝土裂缝的产生：
　　①水泥必须符合现行国家标准，根据设计的混凝土强度要求，选用收缩小、和易性好的水泥强度等级。
　　②粗骨料应选用坚硬、有害物质含量低、连续级配的碎石，使粒径分布尽可能达到密实填充。
　　③细骨料应选用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净、粒径小于5mm，且杂质含量小的中粗砂。
　　④拌和用水不应含有影响水泥正常凝结和硬化的有害杂质或油脂、糖类及游离酸类等，城市施工一般应用自来水。
　　⑤混合材料的粉煤灰的细度、烧失量、含水量、三氧化硫含量等指标必须符合（GBJ1596-91）的有关标准规定。
　　⑥外加剂应符合《混凝土外加剂》（GB8076）的有关规定，通过试验、技术、经济比较来确定外加剂的使用品种。外加剂的加入，它不仅能使混凝土的和易性有明显改善，同时又可减少10％左右的拌和用水。
　　该工程提供的混凝土全部为商品混凝土，水泥由杭州市材料采购中心供应，为控制混凝土质量，我们除经常与采购中心沟通外，项目部质检、试验人员会同监理经常地、不定期地去商品混凝土厂家对原材料进行取样、抽检，严把材料关，努力做到从源头上进行控制。
　　4、优化混凝土配合比设计，严格控制最大水泥用量。混凝土配合比设计是防止产生裂缝的关键，设计中应根据设计强度等级、考虑材料质量可能的波动及施工条件的差异、变化而计算确定，配合比应严格控制最大水泥用量、坍落度、水灰比及掺加外加剂，根据施工现场砂石实际含水率变化，及时调整施工配合比，以优化的混凝土配合比，来减少水泥的水化热，有效地防止其因温度裂变而产生的裂缝。
　　5、施工过程的控制：
　　①加强钢筋施工质量控制，钢筋间距应均匀，合理布置钢筋接头位置，保护层采用统一垫块，垫块位置、间距应合理，并有效固定，应根据负筋直径设置足够的钢筋马蹬，以防止负筋踩下不能上提复位。
　　②加强支架、模板专项方案审核，支架、模板应满足刚度、强度、稳定性要求，模板接缝严密，不准漏浆。
　　③在浇筑立柱、箱梁顶腹板、桥面铺装混凝土前，在侧模、顶板等一切可能做标记的位置标出标高点，以确保混凝土截面高度及平整度。
　　④浇筑混凝土前，应对支架、模板、钢筋、预埋件认真进行检查，符合设计要求后方可浇筑。同时应检查混凝土的均匀性和坍落度。
　　浇筑混凝土期间，应设专人检查支架、模板、钢筋等稳固情况，当发现有松动、变形、移位时，应及时处理。
　　⑤自高处向模板内倾卸混凝土其高度超过2.0m以上时，应通过串筒、溜管、溜槽等设施下落，以防止混凝土离析。
　　⑥规范混凝土浇筑施工工艺，混凝土应按一定厚度、顺序和方向分层浇筑，应在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成上层混凝土。上下层同时浇筑时，层间前后浇筑距离应保持1.5m以上。对每一振动部位，必须振动到该部位混凝土密实为止，密实标志是混凝土停止下沉、不再冒出气泡、表面呈现平坦、泛浆，做到不漏振、不过振。在初凝后、终凝前应对混凝土裸露面及时进行修理、抺平、压实，并用铁抹子压抹三遍，再后根据要求将表面拉毛，以增强混凝土密实度，减少收缩裂缝出现。
　　施工中加强对钢筋、模板的质量控制检查，确保结构钢筋位置，防止发生应力裂缝。
　　⑦严格控制拆模时间，为防止混凝土内部约束引起的表面温度裂缝，采用控制混凝土表面与外界或内部的温差的方法，当混凝土与外界温差较大时，采用保温养护，适当延长拆模时间，使温差控制在25°C以内以防产生裂缝。
　　正确掌握拆模方法，避免拆模敲击、振动出现裂缝。
　　⑧掺加外加剂。避免降温与干缩共同作用，导致应力叠加，在混凝土中掺加水泥用量5～10％的混凝土微膨胀剂，以抵消由于干缩和降温引起的混凝土收缩而产生的开裂。
　　⑨加强混凝土的初期保湿养护。养护是混凝土浇筑成型后，使其表面维持适当的温度和湿度，保证内部充分水化，促进强度不断增长的重要环节，对于混凝土质量有很大影响。为此，混凝土浇筑完成收浆后，裸露表面应及时予以覆盖及洒水，做好混凝土的保温、保湿养护，缓慢降温削减温度应力，养护时间一般混凝土不得少于7d，掺外加剂或有抗渗要求的不得少于14d。本工程承台采用基坑回填洒水养护；墩柱采用塑料薄膜包裹，密封保水方法，延缓表面水分蒸发的办法进行养护；箱梁及桥面铺装我们专购了混凝土专用养护布覆盖洒水保温、保湿养护。
　　⑩施工时间尽量避开高温时间段，当需连续施工时，高温施工需对粗、细骨料堆放场设置遮阳棚，或冷水降温，以降低混凝土拌合温度。
　　○11严格控制施工荷载，在混凝土强度达到2.5Mpa前，不得使其承受行人、运输工具、模板及脚手架等荷载，施工荷载应尽可能分散，避免混凝土强度未到因堆载不当而产生裂缝。
　　○12严格控制施工缝的留置，尽量保证混凝土浇筑的连续性和整体性。
　　由于本工程在混凝土施工中采取了上述系列措施，对防治桥梁工程混凝土裂缝收到了较好的效果。