浅谈桥梁混凝土裂缝的成因及控制措施

2013-08-15陈文俊许友梅

黑龙江交通科技 2013年3期

关键词：温差塑性水化

陈文俊，许友梅

(江西省交通设计研究院有限责任公司)

1 桥梁混凝土裂缝的形成原因

1.1 外部荷载引起的裂缝

(1)在设计阶段出现偏差。结构设计时对受力情况假设与实际受力情况不相符;设计断面、结构刚度不足;结构安全系数偏小;结构计算模型不合理，造成计算时少算、漏算、测算或是不计算等偏差;内力与钢筋计算错误，钢筋设置、分布不合理等。

(2)在施工过程中出现的问题。没有严格按照设计图纸进行施工，随意更改结构施工次序，造成结构受力形式发生改变;在施工现场随意堆放施工机具或是施工材料;没有充分了解结构受力特点的情况下随意进行起吊、运输以及安装等。

(3)在桥梁建成通车阶段不现的使用不合理现象也会引起桥梁混凝土发生荷载裂缝。例如:有超出荷载的重型车辆通过;受到外力的撞击包括车辆、船舶;受到恶劣气象条件的影响如暴风、暴雪、地震;还有可能受到爆炸或其他外力的冲击等等。

1.2 温度变化引起的裂缝

(1)施工地区四季温度变化幅度大，受到年温差影响。虽然气温变化较为缓慢，但对桥梁结构也会产生影响，导致桥梁发生纵向位移。一旦桥梁结构的位移受到约束或限制，桥梁混凝土就非常容易产生温度裂缝。年温差一般是以一年中一月份和七月份的月平均温度作为变化幅度，在考虑混凝土的蠕变特性后，当进行年温差内力计算时应考虑将混凝土弹性模量适当进行折减。

(2)外部环境影响如:暴晒或是温度骤降。这两种情况都是引起温度裂缝的最常见因素。当桥梁桥面或是桥墩混凝土受到阳光暴晒后混凝土内外温度发生变化形成非线性分布的温度梯度，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力;当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝士表面就会产生裂缝。在发生突发性天气条件下也会产生同样的效果使混凝土产生裂缝，如:突然的大雨、冷空气袭击等温度骤降的气象条件。

(3)水化热影响。对于大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇注，混凝土浇注后在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热。由于混凝土体积大，聚集在内部的水泥水化热不容易散发，混凝土内部温度将显著升高，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。此时的混凝土龄期短抗拉强度很低，很容易在混凝土表面产生裂缝。

(4)养护措施不当。在采用蒸汽养护方式时容易出现混凝土骤冷骤热，导致内外温度不均匀;在冬季施工时养护措施不得当也很容易造成混凝土开裂。

1.3 收缩引起的裂缝

(1)塑性收缩裂缝。塑性裂缝多在新浇注的混凝土构件暴露于空气中的上表面出现，塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状态。塑性裂缝产生的主要原因为:混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间，环境温度、风速、相对湿度等等。

(2)自身收缩裂缝。自身收缩是由于水泥水化热消耗水分造成凝胶孔的液面下降，形成弯月面，产生自干燥作用，使混凝土体的相对湿度降低，体积减小发生收缩。

2 桥梁混凝土裂缝的施工控制措施

2.1 混凝土配制原材料的控制

严格控制混凝土原材料的的质量和技术标准，严禁采用级配不合格的骨料以及过期或质量不合格的水泥、外加剂等。最好选用低水化热水泥;选用良好级配的砂、石骨料，减少孔隙率从而降低混凝土收缩量;粗细骨料的含泥量应尽量减少;控制混凝土的水灰比;合理掺加塑化剂和减少剂。

2.2 混凝土温度的控制

对混凝土温度的控制首先要根据施工地区以及施工季节合理安排施工时间和施工工序，尽量减少温度差对混凝土的影响。桥梁施工中可以合理设置桥面伸缩缝、支座位移或设置柔性墩等构造措施来消除年温差引起的裂缝;为力防止混凝土遭受暴晒可以尽量减少混凝土暴露面积;在发生特殊天气时要及时对混凝土表面进行保温保护;夏季施工中要采取散热降温措施，如利用分层浇筑混凝土、减小一次浇筑混凝土厚度，在混凝土表面洒水或用流动水散热、必要是可以在混凝土内部埋设冷却管等;寒冷季节施工时可以合理推迟拆模时间;在混凝土表面覆盖草袋、帆布、土工布、塑料薄膜等进行保温;还要加强对混凝土温度的监控，可以在桥梁混凝土构件中埋设测温计来测量混凝土温度。