浅析桥梁施工中混凝土裂缝问题

殷克俭

摘 要：在钢筋混凝土结构物及桥梁的建设和使用过程中，钢筋混凝土结构物及桥梁出现裂缝是一种非常普遍的现象，这不仅对构筑物外观产生较大影响，同时对构筑物的使用功能和耐久性产生影响，严重时对构筑物的安全性构成威胁，甚至于完全丧失其使用功能。目前，裂缝问题引起了人们的广泛关注。因此，探讨钢筋混凝土结构裂缝的产生原因和预防措施及其补救措施是很有必要的。本文分析了钢筋混凝土裂缝类型及产生原因，从材料因素、设计因素和外界因素等方面论述了预防裂缝的具体方法。提出了比较常用的裂缝处理措施。并结合实例分析了裂缝的产生原因及处理方法。本文分析了混凝土桥梁工程中常见裂缝的种类及成因，论述了怎样全面防治混凝土桥梁施工裂缝，以确保桥梁使用安全及使用寿命。

关键词：混凝土结构物及桥梁；裂缝成因；预防措施；处理方法

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）20-0113-02

钢筋混凝土结构现今已经普遍用于桥梁、公路以及涵洞、工业和民用建筑中。在建筑工程施工过程中，混凝土是城市建设中广泛使用的结构材料，但是伴随这类材料的生产研究与应用，混凝土结构的裂缝问题一直受到人们关注。混凝土是应用最广泛最重要的工程材料之一，具有取材广泛、价格低廉、抗压强度高、耐火性好、不易风化、养护费用低等优点，当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料。在应用混凝土材料进行建筑结构、公路、桥梁及隧道等工程建设中，混凝土开裂是最常见的一种病害，并且已成为影响工程结构使用寿命的重要影响因素之一。但大部分裂缝都可以通过修补使混凝土结构物恢复原有功能，保证结构安全和使用寿命。钢筋混凝土结构出现裂缝不仅种类繁多，形态各异，而且较普遍，尤其是楼板的裂缝，轻者影响建筑物美观，造成渗漏水，重者降低建筑结构的承载力、稳定性和整体性，甚至还会导致整体倒塌的重大质量事故。这类裂缝是在现有施工技术条件下较难克服的质量通病之一，特别是民用建筑工程结构楼面出现裂缝，往往会引起业主对工程质量提出异议，从而引发投诉、纠纷以及索赔等情况。而在桥梁上发生的裂缝事故多为重大事故、并且难以维修，因此，正确分析裂缝产生原因，切实加以防治十分必要，十分迫切。因此研究混凝土結构的裂缝产生原因及控制具有重要的社会意义和经济意义。现根据多年来现场施工实践经验和教训，从设计配筋、商品混凝土选用及施工控制等方面，着重阐述钢筋混凝土裂缝的原因及综合防治措施。混凝土开裂已成为影响工程结构使用寿命的重要影响因素之一。在混凝土桥梁产生的各种裂缝，形成的原因不同，因此其危害性有显著的差异。本文首先概述了裂缝的种类和成因，然后从设计和施工两个方面分析了防治混凝土桥梁的施工裂缝问题。

1 裂缝的种类及成因分析

1.1 荷载产生的裂缝

构件承受的不同性质的荷载作用，其裂缝形状也不同，通常裂缝方向大致是与主拉应力的方向正交。结构受载后产生裂缝的因素很多，在施工中和使用中都可能出现裂缝。例如早期受地震，脱模过早或方法不当，构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当，施工超载。在大跨径桥梁中，超载特别是超重车轴荷载的作用，对横向的影响比纵向更大，这是因为纵向弯矩中，自重占绝大部分；而横向弯矩主要受活载的影响，轴重超过规范时，很容易出现顶板下缘的纵向裂缝，张拉预应力值过大等均可能产生裂缝。

此外，因设计、材料、施工及使用等原因引起的裂缝，由于涉及的面很广，内容多，限于篇幅本文不作阐述。

钢筋混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，又可细分为直接应力裂缝、次应力裂缝两种。承受拉（轴）力和弯矩的钢筋混凝土构件在横截面会产生一维的拉应力，承受剪力和扭矩及其他复合受力结构则会出现主拉应力，它们都可能会在垂直于主拉应力的方向产生裂缝。裂缝一般沿构件宽度方向贯通部分截面或全截面。根据截面形状的不同，荷载裂缝的形态也会有所不同。

1.2 混凝土收缩引起的裂缝

混凝土收缩所产生的裂缝是最常见的一种裂缝，包括塑性收缩、缩水收缩等。混凝土浇筑4-5h后，水泥水化反应激烈，逐渐形成分子链，水分急剧蒸发，骨料下沉，混凝土硬化尚未完成，此时发生的收缩称为塑性收缩。骨料下沉，受到钢筋阻挡，形成沿钢筋方向的裂缝，此即为塑性收缩裂缝。混凝土初步硬化完成后，表层水分逐渐蒸发，湿度逐渐降低，混凝土体积逐渐减小，称为缩水收缩。混凝土内外收缩不均匀，表面收缩大，因此会受到内部混凝上的约束，表面混凝土将会承受拉力，超过抗拉强度后，便会产生收缩裂缝。

1.3 温度变化引起的裂缝

混凝土桥梁属于大体积混凝土工程，在浇筑过程中，混凝土内会产生较大的水化热，如果采取的措施不当，会造成混凝土内外的温差过大，产生较大的温差应力，从而导致混凝土产生裂缝。

1.4 基础变形引起的裂缝

当结构的基础沉降不均匀时，结构构件受到强迫变形，导致结构物中构件与构件之间产生斜拉和剪切作用，从而是的结构构件开裂，随着不均匀沉降的进一步发展，裂缝会进一步扩大。这类裂缝的大小、形状、方向取决于地基变形的情况。由于地基变形造成的应力一般较大，因此裂缝宽度较大、多呈45°，并且通常是贯穿性的。而在桥梁中这常常是为支座形式不正确导致的。墩上正确横向支座布置应该是一个固定，一个滑动，才可避免因温度或活荷载 作用时出现纵向裂缝。但是现在的设计，很注意纵向支座的固定或滑动类型，有时不注意横向，往往把横向两个支座都布置成固定的，这样在荷载、收缩及徐变作用下就很容易导致开裂。

桥梁工程一般跨度大，宽度窄，基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，便会在结构中引起较大的附加应力，一旦超出结构的抗拉能力，便会发生开裂。基础沉降变形的主要原因有地质、勘察不详、结构荷载或基础类型差别太大等。

1.5 施工工艺质量引起的裂缝

（1）支架地基未压实、基础承载力不够，浇筑混凝土后支架产生不均匀沉降；（2）支架刚度、强度、稳定性不足或模板刚度不足，浇筑混凝土中，混凝土自重及侧向压力迫使模板变形；过旱拆模或野蛮拆模引起的裂缝；（3）混凝土搅拌、运输时间，引起混凝土坍落度过低，和易性不好；（4）混凝土配合比不符合规范要求，水泥、碎石、砂、外加剂、外掺料等不符合规范要求；（5）擅自更改设计水灰比，从而导致混凝土凝结硬化时收缩量增加；（6）混凝土未能严格按规范要求分层、分段浇筑，混凝土浇筑不连续；施工缝处理不到位；（7）混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞等，削弱了截面承载力，引起钢筋锈蚀等；（8）混凝土养护措施不当，使得混凝土的结构强度未达到设计目标。

1.6 钢筋锈蚀引起的裂缝

一般桥梁结构都处在自然环境下，若构件保护层过薄、密实性较差或防腐措施不当，混凝土中的钢筋就会锈蚀，引起体积膨胀，导致混凝土顺筋胀裂。这种先锈后裂的纵向裂缝一旦发生，就会逐步恶化，最终导致混凝土保护层成片剥落甚至钢筋锈断。

1.7 构件不能自由伸缩引起的裂缝

现浇桥梁混凝土达到一定强度时支座临时锁定未及时解除，造成梁体不能自由伸缩引起的裂缝。除了以上所列的几种裂缝以外，施工材料缺陷、气候变化等也会对桥梁裂缝的产生有影响，需要结合具体工程条件及施工过程中的变化，做好动态控制的各项准备。

2 裂缝防治措施

2.1 设计防裂控制措施

为尽量避免荷载裂缝的出现，应尽量避免结构突变或断面突变；如果结构突变不可避免，则应做好细部处理，如转角处做圆角，突变处做成渐变过渡，同时加强构造配筋或斜向钢筋等。为防止混凝土收缩和温度变化引起的裂缝，可增加构造配筋，以提高混凝土的抗裂性，尤其是薄壁结构。为防止筋锈蚀引起的裂缝，设计中应严格按照规范要求控制裂缝宽度，采用足够的保护层厚度及防腐混凝土。

2.2 施工防裂控制措施

（1）钢筋绑扎：绑扎钢筋前，首先应进行彻底的除锈，然后加工成型后运至现场进行安装，安装时严格把握钢筋的间距。钢筋规格、型号、数量、间距、几何尺寸、接头位置及质量等均应符合设计图纸和施工规范的要求。钢筋层间距对混凝土构件的受力性能影响显著，但钢筋保护层厚度不够却严重影响桥梁的使用寿命，尤其是在复杂恶劣的腐蚀环境下，因此，在钢筋层间应留有足够的间距，钢筋外层与模板间应设置具备一定厚度的混凝土垫块。

（2）模板的安装与拆除：针对具体工程，应对模板及其支架的承载能力、刚度和稳定性进行校核，不能盲目依照经验和类似工程照搬使用。支架应牢固可靠，施工前必须对支架进行预压，以消除支架非弹性形变和测出弹性形变值以便立模预留预拱度。安装模板时应确保构造紧密、不漏浆、不渗水，形状规则，能保证混凝上的均匀性。模板及其支架的拆除顺序应按施工技术方案执行，未达到混凝土预定强度要求不得拆除。

（3）混凝土的浇筑：浇筑之前首先要对模板及支架、钢筋及其保护层厚度、预理件、预留孔洞等进行检查，确认无误后方可进行浇筑。混凝土的拌和运输等必须满足连续浇筑要求。浇筑还要防止钢筋、模板、定位筋、垫块及预理管适的移动和变形。大体积混凝土浇筑还要满足分层浇筑、分层振捣的要求，并应采取一定的散热措施，有效降低混凝土内外的温差，从而减少温度裂缝的产生。振捣要密实，确保混凝土能填充到各个角落，同时也要避免過振引起塑性裂缝和干缩裂缝。

（4）混凝土的养护：混凝土终凝后应及时采用覆盖、洒水、喷雾或薄膜保湿等措施进行养护，避免急剧干燥、温度急剧变化、振动以及外力干扰等。养护时间必须符合实际工程要求。冬季施工，不得向裸露部位的混凝土直接浇水养护，应用塑料薄膜或其他保温材料进行保温、保湿养护。

（5）其他措施：桥梁结构设计中考虑了施工顺序对内力的影响，施工中应严格按照制定的方案进行，不得随意更改施工顺序，以免引起附加应力导致结构开裂。施工方案中，应做好入模混凝土的温度控制、浇筑后混凝土温度控制、养护及拆除模板后的养护等措施，施工前做好施工技术交底，落实各项施工任务，分配专人进行技术指导和质量监督。

3 结语

在桥梁施工过程中，严格控制好材料质量、施工工艺、以及现场的施工管理，根据现场条件，材料特点，气温等多种因素，采取合理的措施，就能有效地控制裂缝的产生，确保工程质量。

参考文献

[1]周献祥.品味钢筋混凝土—设计常遇的混凝土结构机制机理分析[M].中国水利水电出版知识产权出版社，2006，（17）：23-24.