连续箱梁裂缝伤害的浅析与防治建议

孙 伟

随着我国经济的迅猛发展，我国公路建设成绩也突飞猛进，随着工程及环保的需要，钢筋混凝土桥梁的数量也随之增多。其中，普通钢筋混凝土桥梁中，连续箱梁桥型以其结构简单，自重轻，承重大等原因，常被我们采用到混凝土桥梁中来，但随之而来的箱梁裂缝伤害却一直是让建设者头痛的问题，不管哪座现浇连续箱梁都存在不同程度的裂缝问题，因此裂缝问题不容忽视。现就裂缝问题作以下分析，供桥梁建设者们参考。

1 连续箱梁裂缝伤害产生原因浅析

1.1 材料自身差异导致的裂缝

根据材料的理论强度和断裂强度性质的定义可以知道，材料的强度可以简单定义为拉开相邻原子所需要的力值。而在实际应用中，钢筋与混凝土的组成结构中，就因为其本身变形、原子约束等一系列内在原因，造成混凝土构件本身存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是由于这些先天材料的特性的存在才使钢筋混凝土呈现出一些非均质的特性，导致连续箱梁构件都是带缝工作的。近代科学研究和大量的混凝土工程实践证明，在混凝土工程中特别是裂缝问题是不可避免的，在我们公路桥涵施工技术规范中，也允许存在一定程度的裂缝。

1.2 水泥混凝土成型时的干缩裂缝

混凝土是由气、液、固三相组成的假固体(指浇筑过程到保养)，其中尚有未水化的水泥颗粒，还要吸收周围的水分。液固相间的胶凝体，因水分散失，体积会缩小，引起干缩裂缝。干缩裂缝多出现在桥梁工程施工中混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度基本小于0.2 mm，在连续箱梁平面部位多见，而较薄的梁肋中多沿其短向分布。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性，引起钢筋的锈蚀从而影响连续箱梁的耐久性、承载力等。

1.3 地基沉降及支架系统变形引起的裂缝

对于连续箱梁来说早期影响较大的裂缝主要是由两方面引起的，首先是地基沉降差异导致的裂缝。其成因是由于桥梁结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成桥梁整体不均匀沉降所致;或者因为连续梁体模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致。在冬季施工中，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。其次是支架系统变形产生的裂缝，其成因主要是由于支撑立杆(或立柱)不均匀分布，各部分刚度分布不一致，使其杆件的弹性变形不均匀，导致早期裂缝以及支架的地基不均匀沉降引起现浇箱梁的早期裂缝。

1.4 化学反应导致裂缝

在连续箱梁制造过程中，可能由于使用的骨料中含有泥性硅物质与碱性物质相遇，则水、硅、碱反应生成膨胀的胶质，吸收水后造成局部膨胀和拉应力，造成混凝土酥松、膨胀开裂，在潮湿的地方较为多见。其次在混凝土箱梁浇筑过程中，水泥外加剂含氯量超过规定后，容易引起混凝土内钢筋的锈蚀，在一段时间后沿钢筋方向产生裂缝。

1.5 温度变形引起的裂缝

温度裂缝多发生在现浇连续箱梁的表面或温差变化较大地区的连续箱梁结构中。混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热，由于现浇连续箱梁的体积较大，大量的水化热聚积在梁体内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而连续箱梁梁体表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使梁体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，梁体表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在桥梁浇筑的中后期。连续箱梁的温度裂缝的走向多平行于短边。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝通常是中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。

2 连续箱梁裂缝伤害的防治建议

1)材料自身差异导致的裂缝首先需要在设计阶段计算好钢筋及混凝土调配比例，做到科学配筋。其次，在选用混凝土材料时，针对连续箱梁工程现状，应使用水化热较低的硅酸盐水泥，不应使用水化热较高的水泥。必须选用材质坚硬、干净的中粗砂;粗骨料的最大粒径、级配、强度均要满足规范要求，并要严格控制含泥量。2)水泥混凝土成型时的干缩裂缝的主要防治措施:a.根据连续箱梁工程需要，尽量选用收缩量较小的水泥，例如采用中低热水泥和粉煤灰水泥，并降低水泥的用量。b.混凝土的配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用，同时掺加合适的减水剂。c.加强大体积连续箱梁的早期养护，并适当延长养护时间。冬季施工时要适当延长梁体保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。3)地基沉降原因的裂缝防治措施主要是做好地质勘测，在施工前做好地基处理。连续箱梁浇筑前做好沉降观测。而支架系统变形引起的裂缝防治则应首先对支架的地基要处理均匀，并对下卧层的不良土层进行处理;其次支架设计时应尽量分布均匀，其杆件的刚度应尽量保持一致，并进行预压，设计合理的预拱度。4)化学反应导致裂缝防治主要是做好材料进场前检验及施工中材料的抽检，做到尽量不用碱集料反应性骨料，绝不使用氯离子含量不符合国标的外加剂。5)应对温度变形引起的连续箱梁裂缝，首先应尽量选用低热或中热水泥，降低水灰比，改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，降低水化热。其次是改善混凝土的搅拌加工工艺，采取措施降低混凝土浇筑时温度，在混凝土中掺加一定量的具有减水、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。再次是在北方高温季节浇筑箱梁时尽量在夜间进行也可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升，降低浇筑混凝土的环境温度。再者，连续箱梁结构尺寸较大，温度应力也大，因此要合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束，在梁体内部设置冷却管道，通冷水或者冷气冷却，减小混凝土的内外温差，加强混凝土温度的监控，及时采取冷却、保护措施。最后是注重加强连续箱梁梁体养护，混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并注意洒水养护，适当延长养护时间，保证梁体表面缓慢冷却。在寒冷季节，梁体表面应设置保温措施，以防止寒潮袭击。

3 结语

在钢筋混凝土连续桥梁中裂缝伤害是大体积箱梁结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低梁体的抗渗能力，影响梁体的使用功能，而且会引起梁体内钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低桥梁的耐久性，影响桥梁结构的承载能力，因此要对连续箱梁裂缝成因进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在设计、施工以及运营维护中采取各种有效的预防措施来预防裂缝伤害的出现和发展，保证桥梁结构安全、稳定地为我国公路事业服务。

[1] 孙向英.32 m预测混凝土箱梁裂缝成因测试分析与研究[J].山西建筑 ，2008 ，34(13):324-325.