橋梁工程產生裂縫的原因及控制措施

劉如洲

摘要：選擇合格的材料，并改進現澆混凝土的施工工藝，根據混凝土主要技術指標及現場條件，選擇合適的水泥和集料，并嚴格控制水灰比，就可以有效地控制由于施工材料質量而引發的裂縫本文分析了橋梁工程產生裂縫的原因，提出了橋梁工程施工裂縫的控制措施。

關鍵詞：橋梁工程；裂縫；原因；控制措施

前 言

隨著公路建設的蓬勃發展，現代橋梁工程施工工藝的快速改進，各種管理手段的不斷完善和加強，橋梁工程的內在施工質量已經有了長足的提高，外觀質量已成為反映施工單位技術水平的最重要的一面，如何提高混凝土的外觀質量、減少裂縫也成為建設單位、監理單位及施工單位要解決的重點問題。

一、橋梁工程產生裂縫的原因

1.荷載引起的裂縫

1.1彎曲裂縫

在混凝土梁上施加彎矩時，將產生彎曲裂縫。對受彎構件和壓彎構件來說，彎曲裂縫首先出現在彎矩最大截面的混凝土受拉區梁板結構的正彎矩裂縫一般位于跨中，從底邊開始向上發展，負彎矩裂縫位于連續或懸臂梁板的支座附近，自上向下發展。隨著荷載的增大，裂縫寬度增大，長度延伸，縫數增多，裂縫區域逐漸向兩側發展。

1.2剪切裂縫

剪切裂縫也稱斜裂縫。首先發生在剪應力最大的部位。對受彎構件和壓彎構件，往往發生于支座附近，由下部開始，沿著與軸線成25°-50°左右的角度裂開。隨著荷載增大，裂縫長度將不斷增長并向受壓區發展，裂縫數不斷增多并分叉，裂縫區也逐漸向跨中方向擴大。

1.3斷開裂縫

鋼筋混凝土構件受拉時，進入整個截面的裂縫稱為斷開裂縫。受拉構件在荷載作用下產生的裂縫均沿正截面開裂，裂縫間距有一定規律。受拉構件在內力較小時，混凝土和鋼筋均勻承受拉力，隨著內力增大，混凝土內拉應力達到其受拉極限，產生裂縫并退出工作，但裂縫寬度小于規定限值，全部拉力由鋼筋承擔，這是允許出現裂縫的構件的工作狀態。荷載繼續增大，鋼筋應力達到屈服極限，鋼筋伸長率較大，裂縫很寬，超過設計規范允許寬度的許多倍，這是多為使用所不允許的或構件將接近破壞的狀態。

2.溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮的性質，當外部環境或結構內部溫度發生變化時，混凝土將發生變形，若變形遭到約束，則在結構內將產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應力可以達到甚至超出活載應力。溫度裂縫區別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴張或合攏。引起溫度變化的主要因素有年溫差、日照、驟然降溫、水化熱、蒸汽養護或冬季施工時施工措施不當等。日照和下述驟然降溫是導致結構溫度裂縫的最常見原因。

3.收縮引起的裂縫

在實際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮。

3.1塑性收縮

發生在施工過程中、混凝土澆筑后4～5小時左右，此時水泥水化反應激烈，分子鏈逐漸形成，出現泌水和水分急劇蒸發，混凝土失水收縮，同時骨料因自重下沉，因此時混凝土尚未硬化，稱為塑性收縮。為減小混凝土塑性收縮，施工時應控制水灰比，避免過長時間的攪拌，下料不宜太快，振搗要密實，豎向變截面處宜分層澆筑。

3.2縮水收縮（干縮）

混凝土結硬以后，隨著表層水分逐步蒸發，濕度逐步降低，混凝土體積減小，稱為縮水收縮（干縮）因混凝土表層水分損失快，內部損失慢，因此產生表面收縮大內部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當表面混凝土承受拉力超過其抗拉強度時，便產生收縮裂縫。

3.3自生收縮

自生收縮是混凝土在硬化過程中，水泥與水發生水化反應，這種收縮與外界濕度無關，且可以是正的（即收縮，如普通硅酸鹽水泥混凝土），也可以是負的（即膨脹，如礦渣水泥混凝土與粉煤灰水泥混凝土）。

4.施工工藝質量引發的裂縫

裂縫寬度因產生的原因而異，比較常見的有八種：一是混凝土保護層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負彎矩的受力筋保護層加厚，導致構件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。二是混凝土振搗不密實、不均勻，出現蜂窩麻面、空洞。三是混凝土澆筑過快，混凝土流動性較低，在硬化前因混凝土沉實不足，硬化后沉實過大，容易在澆筑數小時后發生裂縫，即塑性收縮裂縫。四是混凝土攪拌運輸時間過長，使水分蒸發過快，引起混凝土坍落度過低，使得在混凝土體積上出現不規則的收縮裂縫。五是混凝土初期養護時急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面出現不規則的收縮裂縫。六是混凝土分層或分段澆筑時，接頭部位處理不好，易在新老混凝土和施工縫之間出現裂縫。七是施工時拆模過早，混凝土強度不足，使得構件在自重或施工荷載作用下產生裂縫。八是施工時模板剛度不足，在澆筑混凝土時，由于側向壓力的作用使得模板變形，產生與模板變形一致的裂縫。

二、橋梁工程施工裂縫的控制措施

1.結構性裂縫的控制措施

在條件許可的情況下，設計單位應盡量少用或不用非預應力結構。預應力結構錨墊板、螺旋筋的埋設必須符合設計圖紙要求。在此基礎上，錨墊板后應增設4根（12以上的縱向撐筋），縱向撐筋前端頂牢錨墊板，后端與鋼筋骨架相連，錨墊板后布筋較密，混凝土振搗必須密實。張拉時，混凝土必須達到設計或規范規定的張拉強度，且混凝土試塊要做到同體養護。鋼筋混凝土現澆連續箱梁支架拆除時首先要弄清其設計受力體系，并從一開始進行詳細的落架程序設計。

2.非結構性裂縫控制措施

防止塑性沉降裂縫的措施有基礎處理、支架搭設進行科學設計、嚴格施工，對支架進行全面積預壓以消除非彈性變形；混凝土中加減水劑減少混凝土泌水，確?；炷帘Ｗo層厚度、混凝土施工時進行二次抹面。防止塑性收縮裂縫的措施有加強早期混凝土養護以降低混凝土中水份蒸發速率，方法是結構外露面覆蓋麻袋、海綿等澆水濕治養護。防止溫差裂縫的措施有合理安排混凝土澆注順序及澆筑速度，在混凝土澆注的過程中消除部分溫差。夏季施工時骨料要灑水降溫，冬季施工時混凝土表面應覆蓋保溫。

防止干縮裂縫的措施有設計部門布設足夠的控制裂縫的分布筋，施工配合比設計時減小水灰比，盡量增加骨料用量。增大骨料粒徑，施工完成后加強混凝土的濕治養護。防止龜裂的措施有配合比設計時水泥用量不宜過多，振搗要密實而不過振，混凝土表面泌水及浮漿要及時清除并注意及時養護。

參考文獻：

[1]司超.混凝土橋梁常見裂縫的成因分析及主要工程措施[J].民營科技，2009，（05）.

[2]李文山.淺析鋼筋混凝土橋梁裂縫的原因與防治[J].民營科技，2008，（12）.