应力混凝土箱梁裂缝成因及防治措施

摘要：大部分混凝土箱梁工程都存在不同程度的裂缝问题。混凝土开裂现象似乎是混凝土箱梁施工中经常发生的病害之一，因此，通过何种方式避免裂缝的出现便成为了众多桥梁工程技术人员普遍关注的课题。鉴于此，本文就从各种角度来具体分析混凝土桥梁裂缝的成因，并从设计和施工等方面深入探讨防治裂缝的方法，尽量做到防范于未然。

关键词：箱梁裂缝 裂缝成因 防止措施 处理办法

在已建成的大跨度预应力混凝土梁桥中，当跨度超过40m后，横截面大多采用箱形截面。箱形截面是一种闭口薄壁截面，其抗扭刚度大，截面效率指标较T形截面高，结构在施工和使用过程中都具有良好的稳定性。顶板和底板面积较大，能有效地承担正负弯矩，并能满足配筋的需要，适应具有正负弯矩的结构，也更适应于主要承受负弯矩的悬臂梁、T形刚构等桥型。适应现代化施工方法的要求。

预应力箱梁在正常使用极限状态下不应该出现梁体裂缝，但是已建预应力混凝土箱梁桥上的开裂情况却非常普遍，因此我对预应力混凝土箱梁桥典型裂缝成因进行了系统总结，望能为混凝土箱梁的设计和施工起到一定的参考价值。

1 裂缝产生的原因

根据成因，我们可将混凝土裂缝分为两大类，一类是由外荷载引起的裂缝，即受力裂缝或结构性裂缝；另一类是由变形引起的裂缝，又叫做非结构性裂缝。前者主要是结构承载力产生了重大的问题或达不到设计要求而引起的，这就要求施工人员在施工设计环节必须具体分析荷载对施工活动的影响；后者则是因为混凝土构建达不到变形的要求而在内部出现自应力，自应力一旦超出限定的范围，就会引发混凝土裂缝。下面几点是引发非结构裂缝的主要原因：

1.1 浇筑后的混凝土处在塑性阶段，表面失水或骨料沉落会使混凝土开裂。

1.2 混凝土凝固时由于混凝土收缩而产生裂缝。

1.3 因外部气温发生急剧的变化而导致裂缝的产生。温度变化约束了混凝土结构的形成，而出现内部的应力，如果混凝土抗裂强度达不到内部应力的要求，就会引发混凝土温度裂缝。

1.4 因采用不合理的施工方法施工而引发混凝土裂缝。需要指出的是，在施工中，若采取了科学的施工方案和工艺流程，而且混凝土坍落度、配合比等各项施工活动均能满足质量控制要求，也保证了施工现场最低温度25℃，则可判定该裂缝属于温度裂缝。

1.5 没有根据现场情况设计支架、模板和移动模架等设备的构件结构，也未按施工要求设计构件的刚度、强度、稳定性而导致结构变形；基础发生水平方向的位移，或存在不均匀沉降等问题；采用了与施工要求不符的支架预压等都可能导致结构主应力和附加应力增大，进而引发混凝土裂缝。

1.6 如预应力张拉时间过早，张拉过程中即使保证了强度达到设计要求，但混凝土龄期较短，如果弹性模量没有同步增长，就可能对后期变形产生不利影响。同时，混凝土结构的浇筑、构件的制备、拆模时间、运输、堆放、拼装和吊装等环节，采用了不符合施工规范的工艺流程也可能破坏工程质量，最终引发纵、横、斜方向的裂缝。

1.7 混凝土属于脆性材料，不具有较强的抗拉强度，浇筑后如果采用了不科学的措施进行养护，或未及时减小结构内外部温差，极易引发收缩裂缝或温度裂缝；如果后期养护不当，对混凝土干湿度把握不到位，造成混凝土表面发生干缩变形，也会引发混凝土裂缝。所以，施工时应注意及时减小内外部温差，尽量避免混凝土收缩。

2 防止裂缝的措施

因变形引发的混凝土裂缝主要包括沉陷（塑性）收缩裂缝、干缩裂缝和湿度裂缝。针对其成因，施工单位可采取相应的防治措施加以整治。在预制箱梁的施工中，我们主要通过以下途径来整治裂缝。

2.1 原材料和配合比。

2.1.1 原材料：施工中，必须对混凝土原材料的质量及技术指标进行严格的控制，施工人员往往不重视粗细骨料的含泥量的控制，用于现场施工的原材料都在采石场和使用前冲洗过一次，同时用优质湖州华阳青石及江西赣江中粗砂，使其含泥量不超过1%，以此来提升混凝土抗拉性能，从而对微裂缝等质量缺陷进行有力的控制。

2.1.2 配合比：设计混凝土配合比的过程中，应根据施工设计使用浙江新都高标号水泥和江苏建材所的增强剂，以减少水泥用量，避免施工过程中产生过多的水化热，且水灰比也不宜过高，注意适当增加混凝土初凝时间，避免混凝土产生收缩现象。

2.2 施工工艺改进。控制混凝土的出机温度和浇筑温度：集料要先用冷水冲洗再投入使用，注意原材料温度不宜过高，以免混凝土出机温度过高；如果当地气温过高，则要选在早晨或上午进行混凝土的浇筑，最好在上午10点之前结束浇筑。

2.3 振动工艺。采用两次振捣技术提高混凝土强度和抗裂性能，且浇筑的壁厚最好是均匀的。通过二次振捣，混凝土强度、密实度和抗渗性能都有所改善，且内部微裂现象也减少了许多。注意两次振捣之间的时间间隔大约是1h，也就是二次振捣必须在混凝土初凝前完成，否则，混凝土内部结构会受到影响。

2.4 养护工艺。保持合适的适度和温度是养护的关键。在养护阶段，可用双层白色土工布覆盖混凝土表面，定时洒水确保混凝土表面湿润，内模顶板及肋极采用喷雾机喷雾养生，适当延长外模、底模的拆模时间。可减少混凝土表面的热扩散，避免表层产生过高的温差，从而阻止表面裂缝的产生。因为散热时间较长，能充分发挥混凝土强度及其松弛作用，使混凝土总温差产生的拉力小于混凝土的抗拉强度。适当的潮湿条件可防止混凝土表面脱水而产生收缩裂缝。同时可使水泥水化充分，提高混凝土的抗拉强度。

3 裂缝的处理方法

出现裂缝以后，施工人员要实时观测其发展情况，尽快找出裂缝产生的根源，并根据分析结果采取科学的施工方案。而且在施工中，应坚持“治本为主，治表为辅，表本结合，综合治理”的原则，通过合理的方法来处理裂缝，以确保施工质量。大部分施工单位都通过表面修补法和注缝法来修补裂缝。这里只详细介绍第一种方法。表面修补法一般是将胶水拌合的水泥浆涂抹在裂缝表面来修补裂缝，该方法主要用于修补箱梁混凝土表层程度较小的龟裂，它最大的作用是美化建筑物外观，内部钢筋并不会因裂纹的产生而锈蚀。

4 结束语

对于混凝土施工而言，裂缝病害一般都不可避免，箱梁混凝土施工同样如此。裂缝一旦产生，箱梁的抗渗能力和材料的耐久性会受到影响，也将导致钢筋的锈蚀，同时使混凝土碳化，最终会缩短箱梁的使用寿命。所以，建设单位在进行混凝土施工时，首先要掌握混凝土裂缝的成因及其造成的危害，针对其特点采取相应的科学的防治措施来防止裂缝危害进一步蔓延，确保混凝土浇筑质量，使工程建设达到稳定、安全、耐久的设计要求。