对桥梁施工裂缝的分析与探讨

冯　波

摘要：本文对混凝土桥梁在施工过程中产生裂缝的原因作了较全面的分析、总结，以便施工中做出有效的防止措施与控制办法，保证工程的质量。

关键词：桥梁施工 防止措施

0 引言

桥梁施工过程中，很容易出现裂缝。裂缝的出现不仅会影响工程质量，甚至会导致桥梁垮塌。混凝土开裂经常困扰着桥梁工程技术人员。其实，如果采取有效的施工措施，很多裂缝是可以避免和控制的。为了尽量避免工程中出现危害较大的裂缝，本文对混凝土桥梁在施工过程中产生裂缝的原因作了较全面的分析、总结，以便施工中做出行之有效的控制办法，保证工程的质量。

1 几种常见的砼施工裂缝形成原因分析

裂缝可分为结构性裂缝及非结构性裂缝两大类型。其中结构性裂缝可分为设计结构性裂缝及施工结构性裂缝；非结构性裂缝可分为塑性裂缝、温差裂缝、长期干裂缝、龟裂缝及其它侵害性裂缝。

1.1 结构性裂缝的形成原因 设计结构裂缝是指设计时采用的结构型式在荷载作用下必然会产生的裂缝，如非预应力的预制梁板及非预应力现浇连续箱梁等。虽然在施工时针对这种形式设置了预拱，但在荷载作用下，预拱消失后梁底抗拉区的砼最终还是要开裂的。非预应力现浇连续箱梁还在梁顶负弯矩区产生裂缝。这种裂缝是正常的、安全的，但裂缝的宽度应小于0.2mm或设计规定的范围，若超过这个范围，那么裂缝就不正常了，就需要对其成因及安全性作进一步分析和鉴定。预应力结构的张拉裂缝一般是由于锚垫板位置没按设计位置布置、锚垫板后螺旋筋没有顶牢锚垫板、锚垫板砼不密实或砼强度未达到设计或规范规定的张拉强度时进行张拉等原因造成的；普通钢筋砼连续箱梁拆架过程中产生的裂缝是由于落架顺序不当或落架时间过长引起的，因为一联箱梁落架不可能在瞬间完成，有一个从简支梁到连续梁的受力体系以接近设计受力体系的方式进行转换，那么连续梁的负弯矩区在简支过程中梁底是肯定要产生横向裂缝的。

1.2 非结构性裂缝的形成原因

l.2.1 塑性裂缝 塑性裂缝，即混凝土在可塑状态下出现的裂缝，分为沉降裂缝和收缩裂缝两种形式。沉降裂缝产生的原因一是由于砼在塑性状态下其基础、支架等有不均匀沉降，使局部地方的砼变形受约束导致裂缝；二是由于重力作用使砼中较重颗粒下沉，而使水泥浆上浮，当这种下沉受到钢筋、模板拉杆约束时就会产生裂缝。收缩裂缝产生的主要原因是由于砼快速干燥，混凝土内水份的蒸发速率大于其泌水速率，在固体颗粒水面形成弯月形产生毛细管张力，砼自体收缩所产生的拉应力大于砼本身的抗拉强度而导致裂缝。

1.2.2 长期干缩裂缝 长期干缩裂缝，即混凝土长期暴露干不饱和的空气中由于物理的、化学的失水使砼体积缩小，当缩小受到约束时产生的裂缝。通常来讲，干缩产生的砼应变速率非常慢，而且砼徐变产生的松弛可抵消部分干缩应变。但砼设计的体积与表面积的比值、分布钢筋的布置、砼的配合比及砼所处环境的温度、湿度等都会导致干缩裂缝。

1.2.3 龟裂缝 龟裂缝，即砼表面形状不规则的微细裂纹。它的产生一般是由于相对湿度低、模板的渗透性低、砼中水泥用量过大等原因造成的。侵害性裂缝是由于有害的化学反应、混凝土中的钢筋生锈等原因造成的。如混凝土骨料中的活性硅与水泥、外加齐、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砼产生很高的局部拉应力，最终导致砼裂缝。

l.2.4 温度变化产生的裂缝 混凝土受水泥水化放热、阳光照射、大气及周围温度、电弧焊接等因素影响，而出现冷热变化时，将发生收缩和膨胀，产生温度应力，温度应力超过混凝土强度时，即产生裂缝，称为温度裂缝。温度裂缝是粗裂缝产生的重要原因，一般出现在配筋薄弱之处。由于温度引起的内应力及约束应力的大小与温差有关，特别是与昼夜间的变化关系最大，桥梁上严重损害的裂缝往往发生在气候条件最差的时候。

2 减少施工裂缝的预防措施

2.1 结构性裂缝防止措施 在条件许可的情况下，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，砼必须达到设计或规范规定的张拉强度，且砼试块要做到同体养护。钢筋砼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l开始进行详细的落架程序设计。

2.2 非结构性裂缝防止措施 防止塑性沉降裂缝的措施有基础处理．支架搭设进行科学设计、严格施工，对支架进行全面积预压以消除非弹性变形；砼中加减水剂减少砼泌水，确保砼保护层厚度、砼施工时进行二次抹面。防止塑性收缩裂缝的措施有加强早期砼养护以降低砼中水份蒸发速率，方法是结构外露面覆盖麻袋、海绵等浇水湿养护。防止温差裂缝的措施有合理安排砼浇注顺序及浇筑速度，在砼浇注的过程中消除部分温差。夏季施工时骨料要洒水降温，冬季施工时砼表面应覆盖保温。防止干缩裂缝的措施有设计部门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，施工完成后加强砼的湿治养护。防止龟裂的措施有配合比设计时水泥用量不宜过多，振捣要密实而不过振，砼表面泌水及浮浆要及时清除并注意及时养护。控制混凝土收缩裂缝的主要措施如下。

2.2.1 控制水泥品种、标号及用量。矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥混凝土收缩性较高；普通水泥、火山灰水泥、矾土水泥混凝土收缩性较低。另外水泥标号越低、单位体积用量越大、磨细度越大，则混凝土收缩越大，且发生收缩时间越长。例如，为提高混凝土强度，施工时经常采用强行增加水泥用量的做法，结果使收缩应力明显加大。

2.2.2 采用合适的骨料品种。骨料中石英、石灰岩、自云岩、长石等吸水率较小，收缩性较低；而砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较大，收缩性较高。另外骨料粒径大收缩小，含水量大收缩越大。

2.2.3 减小水灰比。用水量越大，水灰比越高，混凝土收缩越大。

2.2.4 掺外加剂，外掺剂保水性越好，混凝土收缩越小。

2.2.5 采用良好的养护方法。良好的养护(尤其是早期养护)可加速混凝土的水化反应，获得较高的混凝土强度。养护时保持湿度越高、气温越低(但大干5℃)、养护时间长，则混凝土收缩越小。蒸汽养护方式比自然养护方式混凝土收缩要小。养护时的湿度和温度是最重要的影响因素。浇筑后立即覆盖浇水保湿，同时保温、防风，一般可较好地控制混凝土收缩裂缝

2.2.6 大气中湿度小、空气干燥、温度高、风速大，则混凝土水分蒸发快，混凝土收缩越快。

2.2.7 采用机械振捣方式。机械振捣方式比人工捣固方式混凝土收缩性要小。振捣时间应根据机械性能决定，一般以5～15s为宜。时间太短，振捣不密实，形成混凝土强度不足或不均匀；时间太长，造成分层，粗骨料沉入底层，细骨料留在上层，强度不均匀，上层也易发生收缩裂缝。

3 结语

在桥梁施工过程中，只要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。