浅谈现浇箱梁的裂缝控制

摘要：尽管我们在施工中采取各种措施，小心谨慎，但混凝土裂缝仍然时有出现。裂缝的存在和发展会降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外观、使用寿命，严重的将威胁到人民的生命、财产安全，所以必须加以控制。针对现浇箱梁施工中易出现裂缝的控制环节，提出现浇箱梁施工中预防裂缝的控制措施。

关键词：现浇箱梁 裂缝 控制措施

一、前言：

现浇箱梁最容易产生裂缝问题。现就裂缝产生的因素和预防两方面进行分析和探讨，以提出预防裂缝的控制措施。

二、 施工中易产生裂缝的因素

1、原材料的影响

a.混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂按一定比例配合组成。混凝土所采用材料的质量不合格，可能导致结构出现裂缝。粗细集料含泥量过大，造成混凝土收缩增大。砂石含泥量超过规定，不仅降低混凝土的强度和抗渗性，还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。

b.拌和用水及外加剂拌和用水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应有影响。

c.水泥品种原因，水泥等级及混凝土强度等级原因：水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响越大。

2、 支架的不均匀沉降

支架的质量与现浇混凝土连续箱梁的成败有直接的关系。如果连续箱梁施工支架的地基强度不够，在箱梁混凝土浇注初期会由于支架不均匀下沉而导致箱梁产生裂缝，其中墩顶除箱梁的横隔板及横隔板两侧的腹板最易出现裂缝，当翼板纵向分布的钢筋间距不当时，也容易引起翼板的开裂。

3、 支架拆除中的问题

现浇连续混凝土箱梁支架拆除工序的控制是一个易为人们所忽视的问题。支架的拆除时间有时是按照混凝土标号达到设计标号的100%控制，并不是按混凝土28d强度来控制拆架。因此，支架拆除后由于混凝土的徐变使箱梁的挠度增加，容易使跨中正弯矩区梁底和支承处负弯矩区桥面产生裂缝。施工中连续箱梁的支架拆除应避免突然落架，否则箱梁中会产生较大的瞬时荷载，而这种瞬时荷载往往导致过大的的施工裂缝产生，且可能大于设计允许的裂缝。

4、 混凝土浇注时间和预应力混凝土的张拉时间与强度控制

箱梁现浇施工中有分两次进行，箱梁底板浇筑完成后，由于种种原因相距许数多天后再浇筑腹板及顶板。此时底板混凝土已完成了早期的混凝土收缩和徐变，不再参与后浇混凝土的变形，新混凝土的早期快速收缩则遇到了老混凝土慢速收缩或不收缩的抵制，使其变形受到约束，导致箱梁腹板及顶板中产生裂缝。

预应力混凝土的张拉时，必须满足两个条件，首先是应严格控制混凝土的浇筑后的龄期，满足十四天的要求。其次是混凝土的同养试件强度应达到设计强度的100%时，两个条件均满足方可对混凝土进行张拉。以免应强度未达到要求时对箱梁产生的影响而产生的裂缝。

5、 混凝土收缩的影响

混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的，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，另外还有自身收缩和碳化收缩。收缩裂缝产生的主要原因是由于混凝土快速干燥，混凝土内水分的蒸发速率大于其泌水速率，在固体颗粒水面产生毛细管张力，混凝土自体收缩所产生的拉应力大于混凝土本身的抗拉强度而产生裂缝。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。钢筋混凝土箱梁采用泵送混凝土浇筑，为满足泵送要求，一般混凝土的坍落度较大，水泥用量较多。根据混凝土自由收缩试验表明，水泥浆用量越多，水灰比越大，骨料的弹性模量越低，则收缩也越大。此外，箱梁虽然属于薄壁结构，由水化热引起的温度上升较低，但是混凝土本身收缩很大，特别在环境气温变化与收缩共同作用下对于箱梁这种薄壁结构也很不利。

6、 温度及外部环境的影响

混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，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温度裂缝。温度裂缝的特征主要是表面裂缝的走向一般无规律性，深层或贯穿裂缝的走向一般与主筋平行或接近平行；裂缝宽度大小不一，受温度变化的影响热细冷宽。表面温度裂缝常出现在现浇混凝土1d-2d之间，深层温度裂缝与贯穿温度裂缝常开始出现在现浇混凝土21d后。

引起温度变化主要因素有：

（1）外界气温的变化：混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。外界温度低则会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。

大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀应力，同时混凝土凝胶孔中的过冰水（结冰温度在0℃以下）在微观结构中迁移和重分布，使混凝土中膨胀力加大，而使混凝土强度，降低导致裂缝出现。冬季施工时，采用电气加热法、暖棚法、地下蓄热法、蒸汽加热法养护以及在混凝土拌和水中掺入防冻剂（但氯盐不宜使用），可保证混凝土在低温或负温条件下硬化。

（2）水化热：混凝土灌注后在硬化期间，水泥和水发生水化反应，并释放出大量的水化热，使混凝土内部温度不断上升，混凝土弹性模量不断增大。从受力状况来看，混凝土内部为压应力，而其表现却是拉应力，当这些拉应力超过混凝土的允许拉应力时就会出现裂缝。因此，如果不注意混凝土内部和表面的温度差，混凝土表面与大气的温度差，过早拆除模板，就很容易发生由于水化热的温度变化梯度大和混凝土收缩共同作用而出现表面裂缝。

（3）日照温差的影响：由于日照辐射强度、日照时间、地理位置、桥梁方位、地形地貌等随机因素，使结构表面、内部温差因对流、热辐射和热传导等传热方式形成瞬时的不均匀分布，即结构的温度场。日照温差的影响，对于宽翼缘板的箱梁桥来说更为明显，因为箱梁底板不受阳光直射，温度较低，而箱梁顶板通常集中吸收阳光的辐射，在24h内，箱梁的顶板和底板的温差可达10℃-15℃，这将引起很大的温度应力。

三、 施工中如何预防裂缝产生

1、合理地选择混凝土原材料

优选混凝土原材料（骨料的选用、掺粉煤灰、采用低水化热的水泥等）、优化混凝土配合比的目的就是使混凝土具有较大的抗裂能力。

2、 施工支架设计

选择在平坦地段，可采用满堂支架进行连续箱梁施工，支架底部采取整体化处理，立柱之间应设置剪刀撑。对跨越河沟或铁路和公路时，需要留有行车通道的地段，则采用跨越式支架，此时，支架中的横梁应具有足够的刚度。支架基础可采用混凝土预制块或枕木。支架顶部高度能调整，用以调节支架预防压后的沉降值，使其满足设计标高的要求。预压结束后应根据承受施工荷载后将产生的弹性变形和箱梁底部的设计预拱度等因素来调整模板标高。

3 、支架地基处理

支架前为了避免支架的不均匀，需要对支架地基进行处理措施。如果支架处为地基承载力较差的软基地区，则需先清除淤泥及部分底层上，并分层回填碾压至承台顶标高；当桥梁跨径不大，且采用跨越式支架时，则可以利用桥梁墩台基础的承台作为支架的基础。对换填的地段要进行压实度和承载力的检测。使换填的路段满足要求后才能支排架。必要时可考虑采用临时扩大基础，桩基础或混凝土条形基础来处理。

4 、支架的全程预压

为了消除承受施工荷载后支架及基础产生的弹性和塑性变形，支架必须进行预压，而且是大于的理论重量的1.2倍进行加荷预压。预压荷载置于支架顶部，但不宜直接放在箱梁底模上，以免磨损模板。在加载前后及卸载后，应定时定点测量支架的沉降情况，支架预压应采取双控，即持续预压5d以上及达到稳定状态2d以上。沉降稳定状态标准为24h沉降±5mm。

对于支架地基条件变化较大的地段，支架必须进行全程预压，不能仅预压一孔支架取得"经验数据"，并将其用于全桥。预压采用传统的砂袋作为支架的预压荷载，严格控制预压重量并使预压荷载均布，使整个支架受力均匀。

5、 正确的拆架时间与方法

对于施工支架的拆架程序一定要予以高度重视。在工期允许的情况下，拆除时间应尽量延长。重视对连续箱梁桥拆除时间的控制，既要考虑施工上模板周转的需要，又要考虑混凝土的温差不能太大，其温差应包括表面温度、内部中心温度和外界气温之间的温差。从箱梁施工的实际看，应该在规定的混凝土强度和容许温差范围内拆除模板，并且要及时进行保温养护。为了避免造成混凝土内外温差过大，腹板外模拆除后应有一定的保温时间，不得立即喷洒冷水进行养护。

拆架时一定要先翼板、后底板、并必须从跨中对称地向两边拆除。支架拆除宜分阶段进行，先从跨中对称向两端松架，再对称从跨中向两端拆除，纵向对称均衡卸落横向应同时一起卸落。

6、 改进混凝土的施工工艺

①温度控制：对于采用高强混凝土的连续箱梁，必须注意施工时混凝土的水化热问题。降低水化热最高温度可以减小混凝土内部与表面的温差，因此应使用水化热较低的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，避免使用水化热高的水泥。夏季施工时，混凝土拌合前应用冷水冲洗集料，降低原材料温度，降低混凝土入模温度，此外，应尽可能缩短运输时间，使混凝土入模前的温度尽量控制在26℃以内。

②选择合适的添加剂：掺入适当的混凝土添加剂，可以防止混凝土的早期收缩裂缝与徐变，避免过多的气孔产生。采用高效缓凝剂使混凝土初凝时间比箱梁浇筑时间更长，避免混凝土浇筑过程的初凝开裂。

③合理安排混凝土的浇筑时间：应合理安排混凝土施工工序，尽量使底板、腹板混凝土一次浇筑完成，并尽快将内模及顶板钢筋制作完成后，浇筑顶板混凝土。新老混凝土先后浇筑的时间差尽量控制在3-5d内，以防止先浇筑混凝土的基岩约束作用。浇筑时间应避开日照较足时段，并采用电子计量设备，确保混凝土配合比计量准确。

④浇筑混凝土应注意避开不利天气因素的影响：由于现浇连贯箱梁每次浇筑的混凝土量较大，往往要连续施工1d-2d，所以要尽量避开雨、风等不利天气。对大风降温天气要给以足够的重视，特别是在浇筑箱梁顶板时，大风会使混凝土收浆压光尚未完成就产生裂纹。此外，突然的降温会使混凝土表面与内部产生过大的温差而引起裂缝，因此应做好保温措施。

⑤振捣：为了改善混凝土强度，提高其抗裂性，应加强混凝土的振捣。尤其对于腹板与底板交界处、内横梁及端横梁等部位应加强振捣。混凝土可采用两次振捣技术，以便有效地增加混凝土的密实度，减少内部微裂和提高混凝土的强度，提高抗渗性能。一般掌握两次振捣的时间间歇为1h左右，为了防止破坏混凝土内部结构，在混凝土的初凝前必须完成第二次振捣。

⑥加强混凝土的养生：混凝土的养生主要是保持适当的温度和湿度条件。刚浇筑的混凝土、强度低、抵抗变形能力小，如遇到不利的温湿度条件，其表面容易发生有害的冷缩和干缩裂缝。保温的目的是减小混凝土表面与内部温差及表面混凝土温度梯度，防止表面裂缝的发生。现浇连续箱梁施工中，可采用洒水湿润养生，在拆除箱梁内模、立顶板底模等交叉作业中不得使混凝土的养生中断，以免导致梁体产生裂纹。为了克服交叉作业给养生带来的困难，可采用薄膜覆盖方法进行混凝土养生。

结束语

在桥梁混凝土施工过程中，一定要严格控制施工管理，采用合理科学的施工措施，正确选择原材料，就可以提高混凝土本身性能，减少混凝土裂缝的产生，确保工程质量，避免由于出现裂缝而影响工程的质量，保质保量地完成桥梁混凝土的施工，为公路桥梁建设事业发挥有效作用。