混凝土桥梁施工裂缝产生原因及防治措施-建筑设计论文发表

前言
随着桥梁工程现代化施工工艺的不断发展，施工管理措施的不断完善与加强，目前我国桥梁工程的内在质量已经得到了很大的提高，而外观质量已逐渐成为反映施工企业技术水平的关键因素。结构裂缝是目前困扰大多数桥梁施工单位的一个重大问题。如何提高混凝土的外观质量，减少施工裂缝已成为建设、监理及施工等各工程相关单位亟待解决的重点问题。笔者结合多年的桥梁混凝土施工的实际经验，对以下几个方面进行了总结、探讨及研究。
一、施工裂缝的种类与产生原因
　　混凝土桥梁施工裂缝的种类较为繁多，成因也比较复杂。在大多数情况下，往往是多种因素相互影响，造成每条裂缝的产生都存在着多种因素。根据混凝土桥梁施工裂缝产生的原因，笔者将其分为以下几种类型。
1、荷载裂缝
　　混凝土桥梁在动、静荷载及次应力的影响下产生的裂缝称为荷载裂缝。荷载裂缝主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种类型。直接应力裂缝是指由外荷载引起的直接应力的影响而产生的裂缝；次应力裂缝是指由外荷载引起的次应力的影响而产生的裂缝。
2、温度裂缝
　　与绝大多数物质一样，混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部环境或内部的温度发生变化，混凝土的体积也将发生变化，产生变形。若该变形过程受到外界约束，则会在混凝土结构内部产生应力，当该应力超过了混凝土的抗拉强度时就会产生温度裂缝。在大跨径桥梁中，温度应力可以达到甚至超过荷载应力。温度裂缝的主要特性是随着温度的变化而发生扩张或收拢。引起温度变化的主要因素有:气温差、日照、降温、水化热、蒸汽养护、冬季施工措施不当等。
3、收缩裂缝
　　在工程实践中, 因混凝土收缩而产生的裂缝是比较常见的。在混凝土收缩类型中，塑性收缩和缩水收缩是主要类型，另外还有自生收缩和炭化收缩。经过研究显示，影响混凝土收缩裂缝的主要因素有:水泥种类、标号及用量、骨料种类、水灰比、外加剂种类、混凝土养护方法、外界环境、混凝土振捣方式及时间等。
4、沉降裂缝
　　由于混凝土结构基础的竖向不均匀沉降或水平方向的位移，使得混凝土结构产生附加应力，当其超出混凝土结构的抗拉能力,导致结构开裂。结构不均匀沉降的主要原因有：地质勘察精度不够高，试验资料不准确；地基地质、结构基础类型差异太大；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等。
5、侵害性裂缝
　　由于有害的化学反应、混凝土中的钢筋生锈等原因造成的裂缝称为侵害性裂缝。如混凝土骨料中的活性硅与水泥、外加剂、地下水中的碱发生膨化反应、硫酸盐与水泥水化时产生的铝酸钙反应、由于钢筋保护层不足导致氯离子侵蚀使钢筋锈蚀产生氧化铁和氢氧化物等都会因体积膨胀而使混凝土产生很高的局部拉应力，最终导致混凝土产生裂缝。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，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。
6、冻胀裂缝
　　气温低于0℃时，混凝土会发生冰冻，其所含的水会转变成冰，体积发生膨胀，导致混凝土产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冷水会使混凝土膨胀力加大，混凝土的强度降低，并导致冻胀裂缝的产生。混凝土在初凝时受冻尤为严重，成龄后其强度损失可达30%~50%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不及时采取保温措施也会发生沿管道方向的冻胀裂缝。
7、材料质量不合格引起的裂缝
　　混凝土主要由水泥、骨料、砂、拌和水及外加剂等组合而成，其中任一材料的质量不合格都可能会导致混凝土结构出现裂缝。
8、施工质量不合格引起的裂缝
　　在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、吊装及拼装等施工过程中，若存在施工工艺不合理、施工质量低劣等因数，则容易产生纵向、横向等各种裂缝。
二、混凝土桥梁施工裂缝的防治措施
　　钢筋混凝土结构的裂缝是不可避免的，但其有害程度是可以由我们控制的，有害程度是通过结构使用功能来界限的。裂缝控制的主要方法是通过在设计、材料、施工等各方面采取综合技术措施将裂缝控制在无害范围内。综合技术措施包括：选择合理的结构形式，降低结构的约束程度，水平构件梁、板、墙等采用中低强度级混凝土，加强构造配筋等。优化混凝土配比以提高混凝土的抗裂能力；对如混凝土收缩试验等必要的试验检测工作应予以加强。优先选择有利于抗拉性能的混凝土级配，尽力减小水灰比、减少坍落度、降低砂率增加骨料粒径，降低含泥量及杂质含量。选用影响收缩和水化热较小的外加剂。加强原材料质量检测和控制，以确保混凝土质量稳定。采取保温保湿的混凝土养护技术，尽量利用混凝土后期强度。另外，施工单位应该重视施工质量和加强质量管理，特别是要重视混凝土振捣、养护工作，保证模板的牢固，钢筋保护层的准确等，做好日常的施工记录，包括养护记录、施工异常情况处理记录、施工日志、质量检查日志；严格按照设计图纸进行施工，特别是要保证钢筋位置和数量。
1、结构性裂缝的防治措施
　　在条件允许的情况下，设计单位应尽量少用或不用非预应力结构。预应力结构锚垫板、螺旋筋的埋设必须符合设计图纸要求。在此基础上,锚垫板后应增设4根直径12mm以上的纵向撑筋，纵向撑筋前段顶牢锚垫板，后端与钢筋骨架相连，锚垫板后布筋较密，砼振捣必须密实。张拉时，混凝土必须达到设计或规范规定的张拉强度，且混凝土试块要做到同体养护。钢筋混凝土现浇连续箱梁支架拆除时首先要弄清其设计受力体系，并从一开始就进行详细的落架程序设计。
2、非结构性裂缝的防治措施
(1)防止沉降裂缝的措施
对基础处理、支架搭设进行科学的设计，严格施工，对支架进行全面积预压以消除非弹性变形；在混凝土中加减水剂以减少混凝土泌水，确保混凝土保护层的厚度，混凝土施工时采取二次抹面作业。
(2)防止收缩裂缝的措施
加强早期混凝土的养护以降低其中的水份蒸发速率，对结构外露面覆盖麻袋，浇水湿治养护。
(3)防止温差裂缝的措施
合理安排混凝土浇注顺序及浇筑速度，在混凝土浇注的过程中消除部分温差。夏季施工时要对骨料洒水降温，冬季施工时要对混凝土表面采取保温措施。
(4)防止干缩裂缝的措施
设计时应布设足够的控制裂缝的分布筋，施工配合比；设计时减小水灰比，尽量增加骨料用量、增大骨料粒径；施工完成后加强混凝土的湿治养护。
(5)防止龟裂的措施
设计配合比时水泥用量不宜过多，振捣要密实而不过振，混凝土表面泌水要及时清除并注意及时养护。