混凝土技術(shù)在道橋施工中常見問題的分析
[摘要]混凝土橋梁已在我國得到廣泛的應(yīng)用，它的施工方法、施工工藝與施工過程中都有其自身的特點。通過論述分析混凝土技術(shù)在橋梁施工中常見的問題及成因分析，提出了相關(guān)問題的解決措施。
[關(guān)鍵詞]混凝土 橋梁 裂縫 溫度
一、混凝土橋梁常見的問題及成因分析
?。ㄒ唬蛄毫芽p分析
混凝土橋梁裂縫是橋梁面臨的最主要的問題，它產(chǎn)生的原因復(fù)雜多變，有多種因素的相互影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因，就其產(chǎn)生的原因，大致可劃分為以下幾類：
1．荷載引起的裂縫?；炷翗蛄汉奢d引起的裂縫主要分為直接應(yīng)力裂縫和次應(yīng)力裂縫兩種。直接應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的原因有：（1）設(shè)計階段：計算模型不合理；結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實際情況不吻合；結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠；結(jié)構(gòu)剛度不足；構(gòu)造處理不當；荷載少算或漏算；設(shè)計斷面不足；內(nèi)力與配筋計算錯誤；鋼筋設(shè)置偏少或布置錯誤；結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有考慮施工的可能性；設(shè)計圖紙交代不清等。（2）施工階段：不加限制地堆放施工機具、材料；不了解預(yù)制構(gòu)件的結(jié)構(gòu)受力特點，隨意翻身、起吊、運輸、安裝；不按設(shè)計圖紙施工；擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序，改變結(jié)構(gòu)受力模型；不對結(jié)構(gòu)做機器振動下的疲勞強度驗算等。（3）使用階段：超出設(shè)計載荷的重型車輛過橋；受車輛、船舶的接觸和撞擊；發(fā)生大風(fēng)、大雪、地震、爆炸等。
次應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的原因有：（1）在設(shè)計外荷載作用下，由于結(jié)構(gòu)物的實際工作狀態(tài)同常規(guī)計算有出入或計算考慮不周，從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。（2）橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要開槽、鑿洞、設(shè)置牛腿等，在常規(guī)計算中難以用準確的圖形進行模擬受力計算，通常都根據(jù)經(jīng)驗布置受力鋼筋，而大量研究表明，受力構(gòu)件挖孔之后，力流將會產(chǎn)生繞射現(xiàn)象，在孔洞附近密集，產(chǎn)生巨大的應(yīng)力集中。
2．溫度變化引起的裂縫。眾所周知，混凝土具有熱脹冷縮的特性。當環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時，混凝土?xí)l(fā)生變形。引起混凝土溫度變化的主要因素有：（1）年溫差，一年四季溫度不斷變化，由于變化相對緩慢，對橋梁結(jié)構(gòu)的影響主要是導(dǎo)致橋梁的縱向位移產(chǎn)生。（2）橋面板、主梁或橋墩側(cè)面受太陽曝曬后，溫度會大大高于其它部位，導(dǎo)致溫度梯度呈明顯的非線形分布，由于受到自身約束力的作用，導(dǎo)致局部的拉應(yīng)力較大，出現(xiàn)裂縫。（3）有時候突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可以導(dǎo)致橋梁混凝土結(jié)構(gòu)外表面溫度突然下降，而內(nèi)部的溫度變化相對較慢而產(chǎn)生溫度梯度，由此造成應(yīng)力變化而出現(xiàn)裂縫。
3．收縮引起的裂縫。在大量的橋梁工程施工過程中，混凝土因收縮而引起的裂縫是最普遍的。在混凝土收縮的種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮兩種情形。（1）塑性收縮?；炷翝仓┕ず蟮?~5h左右，此時水泥的水化反應(yīng)開始劇烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)現(xiàn)象，混凝土發(fā)生失水收縮，同時骨料因自重下沉，形成收縮。在構(gòu)件的豎向變截面處如T梁、箱梁的腹板與頂板、底板的交接處，因硬化前沉實的不均勻多會產(chǎn)生表面的順腹板方向的裂縫。（2）縮水收縮（干縮）?；炷两Y(jié)硬以后，隨著表層水分的不斷蒸發(fā)，濕度逐步降低，導(dǎo)致混凝土的體積減小，稱為縮水收縮（干縮）。由于混凝土表層的水分損失快，而內(nèi)部損失慢，因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當表面混凝土承受的拉力超過其抗拉強度時，即會產(chǎn)生收縮裂縫。
4．此外，引起橋梁出現(xiàn)裂縫的原因還有混凝土鋼筋受到銹蝕，施工材料質(zhì)量較差，施工工藝落后等。
[Page]
（二）橋梁混凝土表面蜂窩麻面問題及成因分析
混凝土橋梁表面蜂窩狀也是橋梁的一大問題。它形成的主要原因是：
1．混凝土含氣量過大，而且引氣劑質(zhì)量欠佳。由于目前使用的各種引氣劑性能有較大的差異，因此在混凝土中呈現(xiàn)的狀態(tài)也不盡相同，有的引氣劑在混凝土中會形成較大的氣泡，而且表面能較低，很容易形成聯(lián)通性大氣泡，如果再加上振動不合理，大氣泡不能完全排出，肯定會給硬化混凝土結(jié)構(gòu)表面造成蜂窩麻面。
2．混凝土配合比不當，混凝土過于黏稠，振搗時氣泡很難排出。由于混凝土配合比不當，導(dǎo)致新拌混凝土過于粘稠，使混凝土在攪拌時就會裹入大量氣泡，即使振搗合理，氣泡在粘稠的混凝土中排出也十分困難，因此導(dǎo)致硬化混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)蜂窩麻面。
3．由于混凝土和易性較差，產(chǎn)生離析泌水。為了防止混凝土分層，混凝土入模后不敢充分振搗，大量的氣泡排不出來，也會導(dǎo)致硬化混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)蜂窩麻面。
4．不合理使用脫模劑也是造成硬化混凝土結(jié)構(gòu)表面蜂窩麻面的重要原因。
二、混凝土橋梁常見的問題的解決對策
?。ㄒ唬└倪M施工技術(shù)，加強技術(shù)管理
橋梁施工技術(shù)管理是消除橋梁常見問題的前提條件。我們可以在施工前加強原材料的檢驗、試驗工作，施工中嚴格按照方案及交底的要求指導(dǎo)施工，明確分工，責任到人，加強計量監(jiān)測工作，定時檢查并做好詳細記錄，認真對待澆筑過程中可能出現(xiàn)的冷縫，并采取措施加以杜絕，在實施的過程中，必須嚴格根據(jù)施工方案落實到位，加強插筋位置的振搗、抹壓、養(yǎng)護，同時加強初凝前的抹壓，可以消除初期裂縫，并可提高混凝土的抗拉強度。
（二）對橋梁裂縫的解決措施
溫度控制是預(yù)防橋梁產(chǎn)生裂縫的主要措施，主要有以下幾種：
1．拌合混凝土?xí)r用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度。
2．夏天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱。
3．在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水進行內(nèi)部降溫。
4．嚴格控制混凝土的入模溫度。橋梁的大體積混凝土澆筑最宜選在春秋季節(jié)施工，如果必須在夏季施工應(yīng)采取有效措施降低入模溫度，同時澆筑混凝土?xí)r最好不要讓混凝土在太陽下直接暴曬。
5．控制好拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，避免混凝土表面產(chǎn)生急劇的溫度梯度。當混凝土溫度高于氣溫時應(yīng)適當考慮拆模時間，以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑的混凝土如早期拆模，在表面會引起很大的拉應(yīng)力，出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象，與水化熱應(yīng)力疊加后再加上混凝土的干縮，表面的拉應(yīng)力會達到很大的數(shù)值，有導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的危險。如果需要早期拆模，則在拆除模板后應(yīng)及時在表面覆蓋一層輕型保溫材料，這些對于防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力有著顯著的效果。
?。ㄈ┘訌娀炷恋脑缙陴B(yǎng)護
混凝土的早期養(yǎng)護，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達到兩個方面的效果，一方面使混凝土免受不利溫度、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮，另一方面使水泥水化作用順利進行，以期達到設(shè)計的強度和抗裂能力。適宜的溫濕度條件是相互關(guān)聯(lián)的，混凝土的保溫措施常常也有保濕的效果。
參考文獻：
[1]富文權(quán)，韓素芳，混凝土工程裂縫分析與控制，中國鐵道出版社，2003.
[2]陳寶春，孫潮，陳友杰，橋梁轉(zhuǎn)體施工方法在我國的應(yīng)用與發(fā)展[J].公路交通科技，2001，（2）.
（中國混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請注明出處）
[關(guān)鍵詞]混凝土 橋梁 裂縫 溫度
一、混凝土橋梁常見的問題及成因分析
?。ㄒ唬蛄毫芽p分析
混凝土橋梁裂縫是橋梁面臨的最主要的問題，它產(chǎn)生的原因復(fù)雜多變，有多種因素的相互影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因，就其產(chǎn)生的原因，大致可劃分為以下幾類：
1．荷載引起的裂縫?；炷翗蛄汉奢d引起的裂縫主要分為直接應(yīng)力裂縫和次應(yīng)力裂縫兩種。直接應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的原因有：（1）設(shè)計階段：計算模型不合理；結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實際情況不吻合；結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠；結(jié)構(gòu)剛度不足；構(gòu)造處理不當；荷載少算或漏算；設(shè)計斷面不足；內(nèi)力與配筋計算錯誤；鋼筋設(shè)置偏少或布置錯誤；結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有考慮施工的可能性；設(shè)計圖紙交代不清等。（2）施工階段：不加限制地堆放施工機具、材料；不了解預(yù)制構(gòu)件的結(jié)構(gòu)受力特點，隨意翻身、起吊、運輸、安裝；不按設(shè)計圖紙施工；擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序，改變結(jié)構(gòu)受力模型；不對結(jié)構(gòu)做機器振動下的疲勞強度驗算等。（3）使用階段：超出設(shè)計載荷的重型車輛過橋；受車輛、船舶的接觸和撞擊；發(fā)生大風(fēng)、大雪、地震、爆炸等。
次應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的原因有：（1）在設(shè)計外荷載作用下，由于結(jié)構(gòu)物的實際工作狀態(tài)同常規(guī)計算有出入或計算考慮不周，從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。（2）橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要開槽、鑿洞、設(shè)置牛腿等，在常規(guī)計算中難以用準確的圖形進行模擬受力計算，通常都根據(jù)經(jīng)驗布置受力鋼筋，而大量研究表明，受力構(gòu)件挖孔之后，力流將會產(chǎn)生繞射現(xiàn)象，在孔洞附近密集，產(chǎn)生巨大的應(yīng)力集中。
2．溫度變化引起的裂縫。眾所周知，混凝土具有熱脹冷縮的特性。當環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時，混凝土?xí)l(fā)生變形。引起混凝土溫度變化的主要因素有：（1）年溫差，一年四季溫度不斷變化，由于變化相對緩慢，對橋梁結(jié)構(gòu)的影響主要是導(dǎo)致橋梁的縱向位移產(chǎn)生。（2）橋面板、主梁或橋墩側(cè)面受太陽曝曬后，溫度會大大高于其它部位，導(dǎo)致溫度梯度呈明顯的非線形分布，由于受到自身約束力的作用，導(dǎo)致局部的拉應(yīng)力較大，出現(xiàn)裂縫。（3）有時候突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可以導(dǎo)致橋梁混凝土結(jié)構(gòu)外表面溫度突然下降，而內(nèi)部的溫度變化相對較慢而產(chǎn)生溫度梯度，由此造成應(yīng)力變化而出現(xiàn)裂縫。
3．收縮引起的裂縫。在大量的橋梁工程施工過程中，混凝土因收縮而引起的裂縫是最普遍的。在混凝土收縮的種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮兩種情形。（1）塑性收縮?；炷翝仓┕ず蟮?~5h左右，此時水泥的水化反應(yīng)開始劇烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)現(xiàn)象，混凝土發(fā)生失水收縮，同時骨料因自重下沉，形成收縮。在構(gòu)件的豎向變截面處如T梁、箱梁的腹板與頂板、底板的交接處，因硬化前沉實的不均勻多會產(chǎn)生表面的順腹板方向的裂縫。（2）縮水收縮（干縮）?；炷两Y(jié)硬以后，隨著表層水分的不斷蒸發(fā)，濕度逐步降低，導(dǎo)致混凝土的體積減小，稱為縮水收縮（干縮）。由于混凝土表層的水分損失快，而內(nèi)部損失慢，因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當表面混凝土承受的拉力超過其抗拉強度時，即會產(chǎn)生收縮裂縫。
4．此外，引起橋梁出現(xiàn)裂縫的原因還有混凝土鋼筋受到銹蝕，施工材料質(zhì)量較差，施工工藝落后等。
[Page]
（二）橋梁混凝土表面蜂窩麻面問題及成因分析
混凝土橋梁表面蜂窩狀也是橋梁的一大問題。它形成的主要原因是：
1．混凝土含氣量過大，而且引氣劑質(zhì)量欠佳。由于目前使用的各種引氣劑性能有較大的差異，因此在混凝土中呈現(xiàn)的狀態(tài)也不盡相同，有的引氣劑在混凝土中會形成較大的氣泡，而且表面能較低，很容易形成聯(lián)通性大氣泡，如果再加上振動不合理，大氣泡不能完全排出，肯定會給硬化混凝土結(jié)構(gòu)表面造成蜂窩麻面。
2．混凝土配合比不當，混凝土過于黏稠，振搗時氣泡很難排出。由于混凝土配合比不當，導(dǎo)致新拌混凝土過于粘稠，使混凝土在攪拌時就會裹入大量氣泡，即使振搗合理，氣泡在粘稠的混凝土中排出也十分困難，因此導(dǎo)致硬化混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)蜂窩麻面。
3．由于混凝土和易性較差，產(chǎn)生離析泌水。為了防止混凝土分層，混凝土入模后不敢充分振搗，大量的氣泡排不出來，也會導(dǎo)致硬化混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)蜂窩麻面。
4．不合理使用脫模劑也是造成硬化混凝土結(jié)構(gòu)表面蜂窩麻面的重要原因。
二、混凝土橋梁常見的問題的解決對策
?。ㄒ唬└倪M施工技術(shù)，加強技術(shù)管理
橋梁施工技術(shù)管理是消除橋梁常見問題的前提條件。我們可以在施工前加強原材料的檢驗、試驗工作，施工中嚴格按照方案及交底的要求指導(dǎo)施工，明確分工，責任到人，加強計量監(jiān)測工作，定時檢查并做好詳細記錄，認真對待澆筑過程中可能出現(xiàn)的冷縫，并采取措施加以杜絕，在實施的過程中，必須嚴格根據(jù)施工方案落實到位，加強插筋位置的振搗、抹壓、養(yǎng)護，同時加強初凝前的抹壓，可以消除初期裂縫，并可提高混凝土的抗拉強度。
（二）對橋梁裂縫的解決措施
溫度控制是預(yù)防橋梁產(chǎn)生裂縫的主要措施，主要有以下幾種：
1．拌合混凝土?xí)r用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度。
2．夏天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱。
3．在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水進行內(nèi)部降溫。
4．嚴格控制混凝土的入模溫度。橋梁的大體積混凝土澆筑最宜選在春秋季節(jié)施工，如果必須在夏季施工應(yīng)采取有效措施降低入模溫度，同時澆筑混凝土?xí)r最好不要讓混凝土在太陽下直接暴曬。
5．控制好拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，避免混凝土表面產(chǎn)生急劇的溫度梯度。當混凝土溫度高于氣溫時應(yīng)適當考慮拆模時間，以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑的混凝土如早期拆模，在表面會引起很大的拉應(yīng)力，出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象，與水化熱應(yīng)力疊加后再加上混凝土的干縮，表面的拉應(yīng)力會達到很大的數(shù)值，有導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的危險。如果需要早期拆模，則在拆除模板后應(yīng)及時在表面覆蓋一層輕型保溫材料，這些對于防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力有著顯著的效果。
?。ㄈ┘訌娀炷恋脑缙陴B(yǎng)護
混凝土的早期養(yǎng)護，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達到兩個方面的效果，一方面使混凝土免受不利溫度、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮，另一方面使水泥水化作用順利進行，以期達到設(shè)計的強度和抗裂能力。適宜的溫濕度條件是相互關(guān)聯(lián)的，混凝土的保溫措施常常也有保濕的效果。
參考文獻：
[1]富文權(quán)，韓素芳，混凝土工程裂縫分析與控制，中國鐵道出版社，2003.
[2]陳寶春，孫潮，陳友杰，橋梁轉(zhuǎn)體施工方法在我國的應(yīng)用與發(fā)展[J].公路交通科技，2001，（2）.
（中國混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請注明出處）
編輯：
監(jiān)督：0571-85871667
投稿：news@ccement.com
本文內(nèi)容為作者個人觀點，不代表水泥網(wǎng)立場。聯(lián)系電話：0571-85871513，郵箱：news@ccement.com。
