２００９年第ｌ２期 黑龙江交通科技 Ｎｏ．１２。２００９ （总第１９０期） ＨＥＩＬｏＮＧＪｌＡＮＧ ＪｌＡＯＴＯＮＧ ＫＥＪｌ （Ｓｕｍ Ｎｏ．１９０） 桥梁施工中裂缝形成原因分析 刘人甲 （黑龙江省龙建路桥第－－＇Ｉ＂程有限公司） 摘要：分析了公路桥梁工程混凝土裂缝形成原因，供广大工程技术人员参考。 关键词：混凝土裂缝；塑性裂缝；荷载 中图分类号：Ｕ４４５．７ 文献标识码：Ｃ 文章编号：１００８—３３８３（２００９）１２—００８７—０１ １前言 此，混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级 桥梁施工过程中，很轻易出现裂缝。裂缝的出现不仅会 很大，可达１％左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡， 影响工程质量，甚至会导致桥梁垮塌。混凝土开裂经常困扰 便形成沿钢筋方向的裂缝。在构件竖向变截面处，如Ｔ梁、 着桥梁工程技术人员。其实，假如采取有效的施工措施，很 箱梁腹板与顶、底板交接处，因硬化前沉实不均匀将发生表 多裂缝是可以避免和控制的。为了尽量避免工程中出现危 面的顺腹板方向裂缝。为减小混凝土塑性收缩，施工时应控 害较大的裂缝，对混凝土桥梁在施工过程中产生裂缝的原因 制水灰比，避免过长时间的搅拌，下料不宜太快，振捣要密 作了较全面的分析、总结，以便施工中做出行之有效的控制 实，竖向变截面处宜分层浇筑。 办法，保证工程的质量。 缩水收缩（干缩）。混凝土结硬以后，随着表层水分逐渐 ２桥梁施工裂缝的形成原因 蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）。 施工中混凝土结构裂缝产生的主要原因，大致可划分如 因混凝土表层水分损失很快，内部损失慢，因此产生表面收缩 下几种。 大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土 ２．１荷载引起的裂缝 的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超 荷载裂缝产生的原因在于施工过程中，不加限制地堆放施 过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要 工机具、材料；不了解预制结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、 就是缩水收缩。如配筋率较大的构件（超过３％），钢筋对混 安装；不按设计图纸施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受 凝土收缩的约束比较明显，混凝土表面轻易出现龟裂裂纹。 力模式；不对结构做机器振动下的疲惫强度验算等。 混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细， ２．２温度变化引起的裂缝 且纵横交错，呈龟裂状，外形没有任何规律。 混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度 ２．４钢筋锈蚀引起的裂缝 发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，在结构内将 由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层 产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。 受侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋四周混凝土碱度降低，或由 在某些大跨径桥梁中，温度应力可以达到甚至超出活载应 于氯化物介入，钢筋四周氯离子含量较高，均可引起钢筋表 力。温度裂缝区别于其他裂缝的最主要特征是随温度变化 面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水 而扩张或合拢。引起温度变化的主要施工因素有以下几种。 分发生锈蚀反应，其锈蚀物氧化铁体积比原来增长约２倍， （１）水化热。出现在施工过程中，大体积混凝土（厚度超过 从而对四周混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、 ２．０ ｍ）浇筑之后由于水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温 剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。由 差太大，致使表面出现裂缝。施工中应根据实际情况，尽量选择 于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力 水化热低的水泥品种，限制水泥单位用量，减少骨料人模温度， 削弱，结构承载力下降，并将诱发其他形式的裂缝，加剧钢筋 降低内外温差，并缓慢降温，必要时可采用循环冷却系统进行内 锈蚀，导致结构破坏。要防止钢筋锈蚀，施工时应控制混凝 部散热，或采用薄层连续浇筑以加快散热。 土的水灰比，加强振捣，保证混凝土的密实性，防止氧气侵 （２）蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当，混凝土骤冷 入，同时严格控制含氯盐的外加剂用量，沿海地区或其他存 骤热，内外温度不均，易出现裂缝。 在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。 （３）预制Ｔ梁时横隔板安装，支座预埋钢板与调平钢板 ２．５冻胀引起的裂缝 焊接时，若焊接措施不当，铁件四周混凝土轻易烧伤开裂。 大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游 采用电热法张拉预应力构件时，预应力钢材温度可升高至 离的水转变成冰，体积膨胀９％，因而混凝土产生膨胀应力； ３５０℃，混凝土构件也轻易开裂。 同时混凝土凝胶孔中的过冷水（结冰温度在一７８℃以下）在 ２．３收缩引起的裂缝 微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中膨胀力加 在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见 大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝 的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是 时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失可达３０％～５０％。 发生混凝土体积变形的主要原因。 冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能 塑性收缩。发生在施工过程中、混凝土浇筑后４—５ ｈ 发生沿管道方向的冻胀裂缝。 左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和 水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉。因 （下转第８９页） 收稿日期：２００９—１０—１６ ・８７・ 第ｌ２期 宋林：连续梁裂缝处理方法 总第１９０期 槽，使用树脂砂浆材料进行填充，也可使用水泥砂浆或沥青 堵漏剂和改性环氧树脂系统浆材，渗水量较大的采用ＫＬＹ— 等材料。施工时，先将槽内碎片清除，必要时涂底层结合料， Ｇ３聚氨酯堵漏剂。 填充后待填充料充分硬化，再用砂轮或抛光机将表面磨光。 传统灌浆工艺流程：施工准备一查缝定位一布孔、钻孔 此方法属于传统工艺，裂缝处理效果一般，如果对裂缝的处 一清孔一凿槽一安装灌浆管、贴盒一封缝一试气补漏一现场 理要求较高可以考虑本文后面介绍的注浆法新工艺。 灌浆一缝面处理一验收 （３）注入法。 新的灌浆工艺流程：施工准备—查缝定位一布孑Ｌ、钻孔一 当裂缝宽度较小且较深时，可采用将１ 材料注入混凝土 清孔—安装灌浆塞、连接灌浆泵—罐浆一清理施工现场—验收 内部的修补方法，首先裂缝处安设注入用管，其他部位用表面处 新的灌浆工艺针对传统灌浆工艺效率较低、工序较多、 理法封住，使用低粘度环氧树脂注入材料，用电动泵或手动泵注 在处理细微裂缝时需凿槽与封缝、容易对原混凝土结构造成 入修补，此法在裂缝宽大于０．２ ｉ／ｉａｒ时，效果较好。此方法属于 损伤，并且灌浆压力偏小、处理后的裂缝不美观等缺点的基 传统工艺，裂缝处理效果一般，如果对裂缝的处理要求较高可以 础上对灌浆工艺上作了大量改进。 考虑本文后面介绍的注浆法新工艺。 采用利用膨胀原理加工而成的膨胀型灌浆塞，替代了需 ３．２受力裂缝的处理 用环氧砂浆固定的灌浆塞，能够有效的避免用环氧砂浆固定 受力裂缝又分为温度应力裂缝、其他应力裂缝，采用的 灌浆塞过程中对灌浆孔的堵塞。并且在膨胀型灌浆塞内部 方法是除了必须对裂缝进行灌浆处理以外，如果梁的裂缝情 设有两道单向阀，灌浆结束后，单向阀能够有效的防止灌入 况影响了梁的承载能力，就应更慎重研讨，分析比较，采用其 的浆材倒溢，保证了灌浆的质量。灌浆塞经独特设计，它由 他配套加固方法以达到加固目的。 塞体和灌浆杆两部分组成。塞体所需钻孔孔径为 １８ ｍｍ。 注浆法有很多种，在此重点讨论一种低劳动强度高施工 采用进口电锤钻孔，最大孔深达８５ ｅｍ，孔径范围＠１０～ 效率的注浆方法，化学注浆方法。化学灌浆是混凝土缺陷处 Ｏ ｉｎｌｎ，替代了风钻钻孔，减少了钻孔的辅助工作量，简化 理的一项非常有效的施工方法。本文所述的化学灌浆方法， 了施工工艺。采用德国产１７５０型灌浆泵，替代了手压灌浆 能够针对不同的裂缝类型，使用各自不同的处理工艺，不仅 泵，减轻了劳动强度，并且由于此灌浆泵具有较高的灌浆压 减少了施工过程中的劳动强度，更能够保证对缺陷的处理质 力，从而使进行高压灌浆能够得以实施。 量，缩短施工工期，降低处理的成本，从而获得良好的经济和 ４前景分析 社会效益。 对于混凝土裂缝问题，主要是以预防为主。在施工中应 对混凝土上出现的应力裂缝，传统的处理方法是是对其 特别注意材料选择、钢筋及应力位置、施工温度、养护条件、 进行切槽填缝和埋设灌浆盒，采用磨细水泥与普通环氧浆液 达到龄期强度后再进行下一步施工等细节。目前混凝土裂 灌浆，但其效果均较差，并且由于封缝操作，对原混凝土结构 缝是建筑行业的通病，施工或在建的项目在很大程度上不可 造成了新的损伤。为此我们根据其裂缝较细和渗水相对较 避免的产生了这样或那样的裂缝。裂缝一旦产生应立即查 小的特点，经多次试验，确定采取打斜孔（灌浆孔深根据裂 明原因，裂缝严重时应立即停止施工。着手分析解决裂缝成 缝类型、深度确定，其与缝面相交一般不少于裂缝深度的一 因的同时，必须重视裂缝的处理，尤其是受力裂缝的处理方 半）、使用较高的灌浆压力进行高压灌浆的方法进行施工， 式。化学注浆法在受力裂缝处理上具有一定的发展前景，是 最大灌浆压力约为混凝土抗压强度的１／１０。灌浆材料据现 未来裂缝处理的主打方向，逐渐引起施工单位及设计单位的 场每条裂缝的渗水量情况而定，分别采用ＫＬＹ—Ｇ’聚氨酯 高度重视。 （上接第８７页） （７）混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不好，易 ２．６施工工艺质量引起的裂缝 在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。如混凝土分层浇筑 在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及 时，后浇混凝土因停电、下雨等原因未能在前浇混凝土初凝 吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，轻易产生纵 前浇筑，引起层面之间的水平裂缝；采用分段现浇时，先浇混 向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯 凝土接触面凿毛、清洗不好，新旧混凝土之间黏结力小，或后 穿的各种裂缝，非凡是细长薄壁结构更轻易出现。裂缝出现 浇混凝土养护不到位，导致混凝土收缩而引起裂缝。 的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异，比较典型常见 （８）混凝土早期受冻，使构件表面出现裂纹，或局部剥 的有： 落，或脱模后出现空鼓现象。 （１）混凝土保护层过厚，或乱踩已绑扎的上层钢筋，使 （９）施工时模板刚度不足，在浇筑混凝土时，由于侧向 承受负弯矩的受力筋保护层加厚，导致构件的有效高度减 压力的作用使得模板变形，产生与模板变形一致的裂缝。 小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。 （１０）施工时拆模过早，混凝土强度不足，使得构件在自 （２）混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞， 重或施工荷载作用下产生裂缝。 导致钢筋锈蚀或其他荷载裂缝的起源点。 （１１）施工前对支架压实不足或支架刚度不足，浇筑混凝土 （３）混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因 后支架不均匀－ＦｂＸ，导致混凝土出现裂缝。 混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，轻易在浇筑数小时后发 ３结语 生裂缝，既塑性收缩裂缝。 混凝土桥梁发生裂缝的主要原因有以上几种，如何采取 （４）混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起 一定的设计和施工措施来克服和控制大的裂缝产生，是每一 混凝土塌落度过低。使得在混凝土体积上出现不规则的收 个工程技术人员应该遵循的原则。因此，严格按照国家有关 缩裂缝。 规范、技术标准进行设计、施工和监理，是保证结构安全耐用 （５）混凝土初期养护时急剧干燥，使得混凝土与大气接 的前提和基础。在运营治理过程中，进一步加强巡查和治 触的表面上出现不规则的收缩裂缝。 理，及时发现和处理问题。 （６）用泵送混凝土施工时，为保证混凝土的流动性，增 加水和水泥用量，或因其他原因加大了水灰比，导致混凝土 参考文献： 凝聚硬化时收缩量增加，使得混凝土体积上出现不规则裂 ［１］崔进强．浅谈桥梁施工裂缝的形成原因［Ｊ］．科技咨询导报， 缝。 ２００１，（１１）． ・８９・