鋼筋混凝土連續(xù)箱梁的裂縫分析與處理

管鶴樓 劉林

【鎮(zhèn)江市路橋工程總公司　鎮(zhèn)江　212017】

摘　要　本文介紹了普通鋼筋混凝土連續(xù)箱梁的裂縫產(chǎn)生原因，并提出了處理方法和預(yù)防措施，供同行交流討論。
關(guān)鍵詞　橋梁　連續(xù)箱梁　裂縫　分析　處理

　　隨著我國高速公路建設(shè)的發(fā)展，普通鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋型也常被采用，但隨之而來的箱梁裂縫卻一直是365JT施工單位頭痛的問題，不管哪座現(xiàn)澆連續(xù)箱梁都有不同程度的裂縫問題，因此裂縫問題不容忽視。現(xiàn)就裂縫問題作以下分析，供類似橋型施工參考。
1　裂縫產(chǎn)生的原因分析
　　影響裂縫產(chǎn)生的原因很多，有地基沉降、支架系統(tǒng)變形、混凝土收縮、溫差、材料質(zhì)量和施工質(zhì)量等原因，當然也有365JT設(shè)計原因。
1.1　混凝土收縮裂縫
　　混凝土是由氣、液、固三相組成的假固體（指澆注過程到保養(yǎng)），其中尚有未水化的水泥顆粒，還要吸收周圍的水份。液固相間的膠凝體，因水份散失，體積會縮小，引起收縮裂縫：
　　①箱梁的體積與表面積比值小，混凝土收縮大，易產(chǎn)生裂縫。
　　②箱梁混凝土澆筑均采用泵送混凝土，由于泵送混凝土施工工藝要求坍落度大，混凝土用水量和水泥用量較大，濕潤養(yǎng)護如不及時，混凝土中的水泥水化物因部分失水而干縮，導致水泥混凝土表面的干縮裂縫。
　　③由于溫差作用，混凝土頂部溫度較高、底部溫度較低，頂部混凝土收縮受到下部混凝土的約束產(chǎn)生裂縫；由于泵送混凝土時，溫度較高，同時內(nèi)部水化熱進一步升溫，而外部環(huán)境溫度較低時，形成了較大的內(nèi)外溫差，從而使混凝土表面開裂。
1.2　地基基礎(chǔ)沉降差異產(chǎn)生的裂縫
　　①因地基持力層或樁壁土層的變化，容許承載力的差異導致早期或晚期裂縫。
　　②由于基礎(chǔ)本身施工時處理不當，處理不均勻，致使箱梁澆筑后基礎(chǔ)在外荷載作用下發(fā)生不均勻沉降導致早期或晚期裂縫。
1.3　支架系統(tǒng)變形產(chǎn)生的裂縫
　　①由于支撐立桿（或立柱）不均勻分布，各部分剛度分布不一致，使其桿件的彈性變形不均勻，導致早期裂縫。
　　②支架的地基不均勻沉降引起現(xiàn)澆箱梁的早期裂縫。
1.4　施工管理不善產(chǎn)生裂縫
　　①拌制混凝土時不按配合比計量，任意加水，澆筑的質(zhì)量不均勻，收縮不統(tǒng)一產(chǎn)生裂縫。 
　　②混凝土從攪拌到澆筑的時間過長，致使大量網(wǎng)狀不規(guī)則的裂縫產(chǎn)生。
　　③混凝土養(yǎng)護差，混凝土在高溫和大風的影響下，常產(chǎn)生早期裂縫，裂縫常發(fā)生在梁的薄弱處（據(jù)有關(guān)資料表明：周圍溫度高于30℃，水份蒸發(fā)很快，當風速增至11.1ｍ／ｓ的大風時，水份蒸發(fā)速度快7倍）。
　　④有的施工處理不當，沒有按規(guī)定處理就澆筑新混凝土，造成施工縫處新老結(jié)合處夾渣和裂縫。
　　⑤箱梁混凝土過早受力產(chǎn)生裂縫，由澆筑方法本身不夠嚴密或者提早拆模或過早落架使梁過早受力，這種情況經(jīng)常發(fā)生。
　　⑥野蠻施工，用重物撞擊等造成裂縫。
1.5　材料差異造成的裂縫 
　　①使用不合格水泥出現(xiàn)早期不規(guī)則的短縫。
　　②砂、石的含泥量超過規(guī)定，不僅降低混凝土的強度和抗?jié)B性，還會使混凝土干燥時產(chǎn)生不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫。
　　③砂、石的級配差，有的砂粒過細，用這種材料拌制的混凝土常造成梁側(cè)面裂縫。
1.6　化學反應(yīng)導致裂縫
　　①使用反應(yīng)骨料或風化巖石引起裂縫。骨料中含有泥性硅物質(zhì)與堿性物質(zhì)相遇，則水、硅、堿反應(yīng)生成膨脹的膠質(zhì)，吸收水后造成局部膨脹和拉應(yīng)力，則構(gòu)件產(chǎn)生爆裂狀裂縫，在潮濕的地方較為多見。
　　②酸、鹽類腐蝕。混凝土中含氯量超過規(guī)定后，一段時間后沿鋼筋方向產(chǎn)生裂縫。
　　③碳化收縮裂縫。空氣中的ＣＯ2與水泥石中Ｃａ（ＯＨ）2等分子相互作用生成碳酸鈣（ＣａＣＯ3），同時放出結(jié)合水，使混凝土體積縮小，引發(fā)細絲裂紋網(wǎng)。
1.7　設(shè)計原因（僅供參考）
　　①構(gòu)件結(jié)構(gòu)面積不足時，在扭曲或局部應(yīng)力作用下，會導致在構(gòu)件較弱的部位產(chǎn)生裂縫。
　　②鋼筋含筋量過大或保護層太小，會引起沿鋼筋縱向方向的裂縫。
2　預(yù)防措施
2.1　施工管理不善產(chǎn)生的裂縫和混凝土收縮
　　①攪拌混凝土要先做配合比，施工時嚴格按照配合比計量，控制用水量，確保混凝土強度及坍落度一致。
　　②采用高效減水劑，在滿足混凝土坍落度的前提下降低水泥用量及含水量。
　　③澆筑混凝土時，前、后方配合好，設(shè)專人負責，隨拌隨用。
　　④混凝土澆筑好后要進行二次抹平壓實，以消除沉縮裂縫。
　　⑤澆筑好的混凝土箱梁在12小時內(nèi)加以覆蓋和灑水，以保持混凝土的濕潤狀態(tài)，一般不小于7天，必要時采用養(yǎng)護液噴灑或用塑料膜覆蓋封閉，防止水分蒸發(fā)，以利于混凝土的養(yǎng)護。
　　⑥嚴格按照《鋼筋混凝土施工及驗收規(guī)范》預(yù)留和處理施工縫，并盡量縮短施工縫上下兩部分混凝土的施工時間差，以減少由于兩部分不同量收縮而產(chǎn)生的相互作用力。已澆筑混凝土的抗壓強度大于1.2ＭＰ后清除混凝土表面的水泥薄膜和松動石子及弱混凝土層，用水沖洗干凈，且不積水，澆筑前，宜先鋪一層水泥漿，將混凝土搗實，使新、老混凝土緊密結(jié)合。
　　⑦混凝土澆筑程序要充分論證，避免已初凝的混凝土過早受力造成裂縫。
　　⑧在暑期晝夜溫差較大，混凝土澆筑安排盡量避開高溫階段。
　　⑨在暑期使用砂、石料盡量遮陽、灑水等措施降低拌和時的溫度。
　　⑩嚴格控制拆模和落架時間，避免使梁過早受力。并嚴禁在拆除底模的梁上堆放重物。
2.2　地基沉降和支架原因產(chǎn)生的裂縫
　　①支架的地基要處理均勻，并對下臥層的不良土層進行處理。
　　②支架設(shè)計時應(yīng)盡量分布均勻，其桿件的剛度應(yīng)盡量保持一致。并進行預(yù)壓，設(shè)計合理的預(yù)拱度。
2.3　材料質(zhì)量差異引起的裂縫
　　①水泥進場必須有出廠合格證，并對其抽樣試驗，以滿足其抗壓、抗折強度及安定性要求。應(yīng)使用水化熱較低的硅酸鹽水泥，不應(yīng)使用水化熱較高的水泥。
　　②砂必須選用材質(zhì)堅硬、干凈的中粗砂；粗骨料的最大粒徑、級配、強度均要滿足規(guī)范要求，并要嚴格控制含泥量。
2.4　化學反應(yīng)導致的裂縫
　　①盡量不用堿集料反應(yīng)性骨料。
　　②冬季施工時嚴格控制混凝土中的含氯量。
　　③提高外露部分混凝土的強度等級，加強混凝土表面的壓實抹光工序。 
3　裂縫的處理
　　本文介紹兩種裂縫處理方法，一般來講對混凝土收縮裂縫等這些對梁體結(jié)構(gòu)本身受力影響并不大，為了防止鋼筋生銹而進行的裂縫處理，或者裂縫較小，象這類裂縫一般采用壓注環(huán)氧樹脂進行粘合封閉；另一種則是因箱梁過早受力和部分設(shè)計原因等引起的裂縫，這種裂縫一般采用環(huán)氧砂漿進行封堵。
3.1　環(huán)氧樹脂法
　　①首先對混凝土裂縫的基層表面進行處理，在裂縫表面用鋼絲刷將其表面的灰塵、浮渣、油垢等清除，并沿縫用丙酮擦洗，晾曬干燥，且其含水率不能大于6％。
　　②環(huán)氧樹脂膠料配制
　　稱取定量的環(huán)氧樹脂，按膠料配合比加入稀釋劑二甲苯與環(huán)氧樹脂均勻拌和，待溫度降至常溫后，再加入固化劑乙二胺充分攪拌就配制成了環(huán)氧樹脂膠料。配制好的環(huán)氧樹脂膠料，至加入固化劑起，必須在30分鐘內(nèi)處理完畢。
　　③環(huán)氧樹脂膠料的配合比（重量比）：
　　環(huán)氧樹脂∶二甲苯∶乙二胺＝100∶40∶8
　　④最后用玻璃布或嵌刀將環(huán)氧樹脂膠泥仔細批嵌封閉。
　　⑤材料要求：
　　ａ.環(huán)氧樹脂采用Ｅ－44＃（舊稱6101），其軟化點為12～20℃、環(huán)氧值（當量／100ｇ）為0.41～0.47，為淡黃色至棕黃色粘稠透明液體。
　　ｂ.乙二胺：純度大于70％，為無色透明液體。 
3.2　環(huán)氧砂漿封堵法
　　①處理步驟
　　ａ.混凝土基層表面清理，沿縫鑿寬8～10ｍｍ，深度大于10ｍｍ，用鋼絲刷沿縫槽將灰塵、浮渣及松散層徹底清除，用丙酮將其油垢擦洗干凈、晾曬，其含水率不大于6％。
　　ｂ.在清潔的混凝土槽內(nèi)，薄而均勻地涂刷環(huán)氧底膠料，不得有漏涂和留墜現(xiàn)象。
　　ｃ.涂完底膠料后，自然固化12小時后，然后用玻璃布或嵌刀將環(huán)氧砂漿分層封堵，每層厚度不大于5ｍｍ，用溝縫條壓平壓實。
　　ｄ.環(huán)氧砂漿自然固化24小時后，用環(huán)氧底膠料封閉，封閉寬度應(yīng)大于環(huán)氧砂漿縫寬，且每邊要超出2～3ｍｍ。
　　ｅ.封堵后要保持干燥，用碘鎢燈烘烤。
　　②配合比（重量比）
　　ａ.環(huán)氧底膠料
　　環(huán)

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氧樹脂∶二甲苯∶乙二胺＝100∶60∶8
　　ｂ.環(huán)氧砂漿配合比
　　環(huán)氧樹脂∶二甲苯∶乙二胺∶石英粉∶石英砂＝100∶60∶8∶100∶150
　　③配制方法
　　ａ.環(huán)氧底膠料的配制方法與環(huán)氧樹脂膠料的配制方法一樣，只不過配合比不同而已。
　　ｂ.環(huán)氧砂漿的配制：先將石英粉、石英砂按比例拌勻，然后將前面拌制好的環(huán)氧底膠料倒入已好的混合料中充分攪拌均勻即可。
　　④注意要點：
　　ａ.配制好的環(huán)氧砂漿自加入固化劑起計時，必須要在40分鐘內(nèi)用完。
　　ｂ.裂縫基層清理完成的縫或槽，必須經(jīng)檢查合格后方能進行封堵。

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