桥梁连续梁混凝土施工裂缝控制技术

关键词：桥梁 连续梁混凝土 施工 裂缝 

　　1 工程概况 

　　某特大桥主桥上部箱梁平面位于直线段上，线间距4.4 m，主梁采用单箱双室变高度箱形截面，中跨跨中及边支点处梁高5 m，中支点处梁高10.5 m，梁底按圆曲线变化，圆曲线半径R=675.114 m。箱梁顶宽12.6 m，中支点处局部顶宽15.6 m；箱梁顶板厚0.4 m，中支点处局部顶板厚1.0 m，边支点处局部顶板厚0.7 m；箱梁底宽10.2 m，中支点处局部底宽13 m；底板厚度0.4～0.979 m，中支点处局部底板厚1.50 m，边支点处局部底板厚0.80 m，边支点及中支点附近底板设0.80×0.8 m检查孔。主梁共分91个梁段，边孔梁段编号为1～23，中孔梁段编号为1'～22'，梁拱结合部0号梁段长16 m，中孔22'号和边孔22号合龙段长均为3 m，边孔23直线段梁长11.35 m，其余梁段长分3 m、4 m、4.5 m三种。主梁除0号梁段、23号梁段在支架上施工外，其余梁段均采用挂蓝悬臂浇筑，悬臂梁段最重3000.1 kN。 

　　2 连续梁混凝土施工裂缝成因 

　　（1）温度变化引起的裂缝。混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生裂缝。在某些大跨径桥梁中，温度应力可以达到甚至超出活载力。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化的主要因素有：日照：桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后，温度明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布，由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。骤然降温：突然大雨、冷空气侵袭、日落等可导致结构外表面温度突然下降，但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度。日照和骤然降温内力计算时可采用设计规范或参考实桥资料进行，混凝土弹性模量不考虑折减。水化热：出现在施工过程中，大体积混凝土浇筑之后由于水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温差太大，致使表面出现裂纹。（2）收缩引起的裂缝。在实际过程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因。塑性收缩发生在施工过程中、混凝土浇筑后4～5 h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，因此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右。混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，温度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、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过其抗压强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。（3）施工工艺引起的裂缝。在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异，比较典型常见的有：混凝土振捣不密实、不均匀、出现蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点；混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易在浇筑数小时后发生裂缝，即塑性收缩；混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起混凝土坍落度过低，使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝；混凝土初期养护时急剧干燥，使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝。；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，或因其它原因加大了水灰比，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，使得混凝土体积上出现不规则裂缝；混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不好，易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。如混凝土分层浇筑时，后浇混凝土因停电、下雨等原因未能在前浇筑混凝土初凝前浇筑，引起层面之间的水平裂缝；采用分段现浇时，先浇混凝土接触面凿毛、清洗不好，新旧混凝土之间粘结力小，或后浇混凝土养护不到位，导致混凝土收缩而引起裂缝；施工时模板刚度不足，在浇筑混凝土时，由于侧向压力的作用使得模板变形，产生与模板变形一致的裂缝；施工时拆模过早，混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝；施工质量控制差。任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料计量不准，结果造成混凝土强度不足和其他性能（和易性、密实性）下降，导致结构开裂。 

　　3 连续梁混凝土施工裂缝防治措施 

　　（1）为减少温缩裂缝，施工中应根据实际情况，尽量选择水化热低的水泥品种，限制水泥单位用量，减少骨料入模温度，降低内外温差，并减缓降温，必要时可采用循环冷却系统进行内部散热，或采用薄层连续浇筑以加快散热。（2）为减小混凝土塑性收缩，施工时应控制水灰比，避免过长时间的搅拌，下料不宜太快，振捣要密实，竖向变截处宜分层浇筑。（3）混凝土配合比选定。在满足设计要求下，充分考虑保1证强度、弹性模量、混凝土运输、泵送时坍落度损失等影响因素。掺用外加剂、粉煤灰、减少水泥用量，以减少混凝土收缩徐变、防止梁体裂纹，并做相应的匹配试验。采用无碱活性反应的骨料和低碱水泥，防止碱骨料反应。配制的混凝土拌合物应满足施工要求，配制成的混凝土应满足设计强度、耐久性等质量要求。水泥选用低水化热和碱含量小于0.06%的低碱含量普通硅酸盐水泥（掺合料为粉煤灰或矿粉）。粗骨料：优先选用当地不具有碱-骨料反应活性的坚硬耐久石子，压碎指标不大于8%，针片状含量不大于10%，含泥量低于0.5%，泥块含量低于0.25%，坚固性硫酸钠溶液法5次循环后的质量损失小于8%。细骨料：优先选用不具有碱-骨料反应活性的河砂，含泥量低于1.5%，坚固性硫酸钠溶液法5次循环后的质量损失小于8%，2.36 mm筛孔的累计筛余量宜大于15%，0.3 mm筛孔的累计筛余量宜在85%～92%范围内。（4）混凝土浇注。在浇筑混凝土前，需检查和控制模板、钢筋、保护层和预埋件、预埋管等尺寸、规格、数量和位置，其偏差值应符合施工及验收规范的规定，还应检查模板的支立情况。对于预埋件和预埋管，在浇筑混凝土时有专人负责复查并给予必要的保护，及时提醒现场现场其他人员注意，如发现问题，立即设法纠正。浇筑前应进行含气量测试，并控制在2%～4%。混凝土的浇筑前温度为10～30 ℃，当气温较高时采用冷却水或冰水拌和混凝土，使其浇筑温度符合要求。混凝土浇筑时应该连续浇筑。混凝土由混凝土拌合站集中供应，由输送泵泵送入模。梁体混凝土浇注采用斜向分段、水平分层法从中间向两端浇注，并在距梁端1/3的梁长范围内进行交叉搭接；斜向分段长度为4 m、斜向角度最好30～45°为好，水平分层厚度不大于30 cm。（3）混凝土振捣。采用插入式振动棒振捣，箱梁顶板混凝土标高采用专用模具进行控制，赶压成型，二次收浆抹面。底板混凝土的振捣过程中，由于底板是倾斜的，浇注时应避免重复振捣或是过振，防止混凝土从高处往低处滑动，使得墩顶0号块底板厚度超出设计要求。底板锯齿块体积较小且钢筋密集，用型号较小的振动棒插入充分振捣。腹板混凝土浇注，由于腹板较高，浇筑时应分层、分段浇注。顶板混凝土振捣时，钢筋、波纹管较密集，施工时应格外小心，避免漏振或是过振。砼振捣时，振动棒要块插慢拔，每次振动至混凝土不再下沉、无气泡上升、表面平坦并有薄层水泥浆出现为止，振捣时间约为20～30 S，防止过振和漏振。在捣固时注意不要触到预留孔道及底模表面；在振捣上层混凝土时，振捣棒插入下层混凝土的深度宜为5～10 cm。在箱梁腹板与底板及顶板连接处的承托、预应力筋锚固区以及施工缝处等其他钢筋密集部位，在施工时应特别注意混凝土的振捣。尤其是在预应力筋锚固区。混凝土振捣完成后，应及时修整、找平混凝土面，待定浆后再抹第二遍并拉毛。（5）混凝土养护。梁体混凝土浇注完毕后及时养生，混凝土的养护直接影响了梁体混凝土强度，以及由于内外温差而引起的裂缝。人工养护，根据季节采取必要的保温措施。为保证养护质量，采取如下措施：在灌注混凝土后，待梁体混凝土初凝后在箱梁顶板覆盖养生布并洒水养护，梁体洒水次数应能够保持混凝土表面充分潮湿为度。若淋注于混凝土表面的养护水温度低于混凝土表面温度，二者温差不大于15 ℃；加强混凝土温度的检测，用以调整养护方法，严格控制混凝土的内外温差。养护期间混凝土的芯部与表层、表层与环境之间的温差不宜超过15 ℃；混凝土养护期间，混凝土内部最高温度不宜高于65 ℃；在炎热季节拆模后，混凝土内外温差较大时，采取蓄热法养护，减少内外温差，防止混凝土产生过大的温差应力。养护时间按规范规定进行，不随意缩短。加强养护及通风散热工作，在养护早期应24 h进行不间断洒水，降低内外模板及混凝土温度，有必要时在箱室里安装工业电风扇，尽量降低箱梁内外温差。 

　　4 结语 

　　针对上述桥梁混凝土裂缝产生的原因，在某实体工程桥梁连续梁施工中采用了有针对性的措施，确保了该连续梁的施工质量，混凝土内实外美，未出现裂缝，表明该文提出的方法是成功的，可供同类工程施工参考。 

　　参考文献 

　　[1] 屈伟.大体积混凝土施工裂缝控制措施[J].建筑科学，2007（5）. 

　　[2] 戴烽滔.大体积混凝土结构裂缝的分析与对策[J].四川建筑科学研究，2007（1）.