桥梁混凝土裂缝施工处理

桥梁混凝土裂缝施工处理郑州分公司：周森林【摘要】：分析桥梁混凝土裂缝形成原因，提出裂缝预防措施。【关键字】：混凝土裂缝收缩随着基础建设的快速发展,钢筋混凝土在桥梁建设中得到了广泛应用。但是,在桥梁建造使用过程中,因出现裂缝而影响工程质量屡见不鲜。混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”,经常困扰着桥梁工程技术人员。如果采取一定的设计和施工措施,其实有很多裂缝是可以克服和控制的。本文对混凝土桥梁裂缝产生的原因进行了分析,提出了控制裂缝的办法。一、裂缝形成的原因1.1虽然钢筋混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至是多种因素相互影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。混凝土桥梁裂缝的种类,按其产生的原因,大致可分为如下几种:1.1.1混凝土的收缩混凝土引起收缩的原因,在硬化初期主要是由于水泥的水化作用,形成一种新的水泥结晶体,这种结晶体化合物较原材料的体积小,因而引起混凝土体积的收缩,即所谓的凝缩;后期则主要是混凝土内自由水蒸发而引起的干缩。如果混凝土处于温差变化较大的环境下,将会使其收缩加剧。目前,桥梁裂缝的产生大多是由于混凝土收缩引起的。由于混凝土自身在硬化过程中存在凝缩和干缩,加之一年中的气温相差较大,而混凝土的膨胀系数在10-5/e左右,所以,经过一年的夏冬交替,混凝土的温差一般应变可达400LE以上。考虑到柱对混凝土桥梁的约束系数为0.25-0.35,混凝土的结构温差应变约为60-110LE,在这种情况下很容易出现裂缝。1.1.2施工的缺陷在桥梁建设中,有相当一部分的钢筋混凝土桥梁的裂缝是由于施工方面的原因造成的。例如混凝土的强度等级未达到设计要求,现浇板的厚度不够,钢筋的放置不到位,配筋量的不足等,均会造成混凝土桥梁的挠度过大,从而引起其在受弯抗拉处产生裂缝。刚浇注的混凝土也会因模板支撑的下沉使板的挠度加大,在拆模后出现裂缝。1.1.3荷载的作用混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下也会产生裂缝。主要有以下几个方面的原因:在设计计算阶段,应结构计算时不进行计算或部分漏算、计算模型不合理、结构受力假设与实际受力不符、荷载少算或漏算、内力与配筋计算错误、结构安全系数够等;结构设计时,不考虑施工的可能性、设计断面不足、结构刚度不足、构造处理不当等;在施工阶段,不加限制地堆放施工机具或材料、未根据混凝土结构的受力特点随意施工、不按设计图纸施工!擅自更改结构施工顺序、改变结构受力模式、未对结构进行机械振动下的疲劳强度验算等;在使用阶段,超出设计载荷的重型车辆过桥、受车辆或船舶的碰撞、发生灾害(如大风、大雪、地震)等。1.1.4地基不均匀沉降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内产生附加应力,当其超出混凝土结构的抗拉能力时导致的结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有:结构基础类型差别大,在同一联桥梁中,混合使用不同基础如扩大基础和桩基础,或采用桩基础但桩径或桩长差别大时,或采用扩大基础但基底标高差异大时,均可能引起地基不均匀沉降;分期建造的基础,在原有桥梁基础附近新建桥梁时,如分期修建的左右半幅桥梁,新建桥梁荷载或基础处理时会引起地基土重新固结,均可能对原有桥梁基础造成较大沉降;地基冻胀,在0摄氏度以下的条件下,含水率较高的地基土因冰冻膨胀,一旦温度回升、冻土融化,会使地基下沉,因此,地基的冰冻或融化均可能造成不均匀沉降;桥梁基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时,可能造成不均匀沉降,对于拱桥等产生水平推力的结构物,对地质情况掌握不够、设计不合理或施工时破坏了原有的地质条件等,是产生水平位移裂缝的主要原因。1.1.5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CO2侵蚀碳化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土的碱度降低;或由于氯化物的介入,使钢筋周围次CIˉ离子的含量较高,均可能引起钢筋表面氧化膜的破坏,钢筋中的铁与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应(电化学反应),其锈蚀物Fe(OH)2的体积比原来的铁增加约2-4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,并有锈渍渗透到混凝土表面。由于锈蚀使得钢筋的有效断面面积减小,钢筋与混凝土握裹力削弱,结构承载力下降,并可能诱发其他形式的裂缝,加剧钢筋锈蚀,导致结构破坏。二、裂缝的防治2.1钢筋混凝土桥梁出现的裂缝既影响美观,又会使人们产生心理压力,而且裂缝会影响抗渗效果,也易使钢筋发生锈蚀,影响结构耐久性。针对上述裂缝产生的原因,可以通过采取一定的预防措施,使其影响控制在规范允许的范围内。2.1.1加强混凝土的养护加强混凝土的养护,既可以提高混凝土的强度,又使其在硬化过程中的失水能够得到及时补充而避免产生裂缝。尤其是在高温下施工更应经常浇水养护,这样既可以减少温度产生的裂缝,也可以降低由于混凝土收缩而产生的约束应力,有效地控制裂缝。同时,对水泥砂浆地面也要加强养护,使地面处于湿润状态,也能有效地抑制桥梁裂缝的产生。2.1.2严格控制砂的粒径及含泥量混凝土用砂应采用中粗砂,如果砂粒过细、砂的含泥量超过标准,不仅降低强度,也会使混凝土产生裂缝,这是因为泥的膨胀性大于水泥的膨胀性的缘故。2.1.3尽量减少平面布置上的凹凸现象平面布置应尽量减少凹凸现象,设置必要的伸缩缝。如果平面转角过多,则薄弱部位越多,而这些部位由于应力集中,往往是裂缝的多发区。2.1.4采用适宜的保护层厚度设计时,应根据规范要求控制裂缝宽度,采用足够的保护层厚度。但保护层也不能太厚,否则构件的有效高度将减小,受力时将加大裂缝宽度。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,防止空气侵入,同时严格控制含氯盐的外加剂用量,沿海地区或其他存在强腐蚀性的空气!地下水的地区尤其应慎重。钢筋混凝土桥梁的裂缝控制问题是建筑工程中很重要的问题之一。虽然钢筋混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,但采取一定的设计和施工措施,完全可以将钢筋混凝土桥梁的裂缝控制在允许的范围之内。参考文献：[1]韩素芳，【混凝土工程病害与修补加固】，北京:海洋出版社,1996；[2]鞠丽艳，【混凝土裂缝抑制措施的研究进展】，2002；[3]郭仕万,肖欣,赵和平.【混凝土施工中的裂缝控制】.山西水利科技,2000；[4]鞠丽艳,张雄.【混凝土裂缝防治的两种新方法】.施工技术,2002；