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【摘 要】我国的交通事业发展可谓迅猛,在交通基础设施建设中钢筋砼类桥涵已是技术成熟、应用广泛、数量众多.在桥涵建造施工和使用过程中砼出现裂缝是一个较难控制和预防的工程实际问题,经常困扰着桥梁工程技术人员.本文仅就钢筋砼桥涵在施工过程中产生裂缝的原因进行较为综合和全面的总结与分析探讨.

【关 键 词】钢筋砼桥涵,施工裂缝,原因分析

砼即为混凝土,它是由水泥、砂子和石子三种材料及水按一定配合比拌和,经过凝固硬化后做成的人工石材.为了弥补砼抗拉强度小的不足,在其中配置钢筋即成为钢筋砼.

砼是非匀质脆性材料,产生裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因素相互影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因.钢筋砼桥涵在建造施工过程中产生的裂缝,究其原因,可分为如下几种:


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1.地基础变形引起的裂缝

施工中地基础受各种荷载和大气影响后出现竖向不均匀沉降或水平方向位移,使结构中产生附加应力,超出砼结构的抗拉能力,导致结构开裂.

(1)施工前没有充分了解掌握地质情况或所依据的地质资料不够全面不够精确,施工中就可能造成地基不均匀沉降.比如,当桥涵的整体基础恰好横跨差异较大的不同土质交界面时,若未予处理,在基础自重荷载、机械扰动、大气雨水等作用下地基沿不同土质交界面产生不同变形,致使基础裂缝.

(2)地基未严格按照要求处理或加固,结构施工后,在荷载作用下地基整体稳定性不能满足承载要求,产生了不均匀沉降或变形而引起结构裂缝.比如,采用支架现浇梁施工时,架设支架所需的较大面积地基就必须确保强度和整体稳定,若补强处理不好,在梁体砼浇筑后的荷载作用下,局部软弱地基发生沉降和变形就可能导致梁体开裂,甚至产生整个梁体变形损坏或支架坍塌的严重后果.

(3)在贴近旧桥涵基础附近新建桥涵时,如分期修建的公路左右半幅桥涵,新建桥涵荷载或基础处理时引起地基土重新固结,均可能对原有桥涵基础造成较大沉降而产生裂缝.


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(4)跨季节施工时,在低于零度的条件下含水率较高的地基土冰冻膨胀,一旦温度回升,冻土融化,地基下沉.因此地基冻融造成不均匀沉降也可引起结构裂缝.

(5)当桥涵基础置于溶洞、活动断层、滑坡体等不良地质时,可能造成不均匀沉降而产生裂缝.

2.材料质量引起的裂缝

砼主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成.配置砼所采用材料质量不合格,可能导致结构出现裂缝.

2.1水泥

水泥安定性不合格,水泥中游离的氧化钙含量超标.氧化钙在凝结过程中水化很慢,在砼凝结后仍然继续起水化作用,可破坏已硬化的水泥石,使砼抗拉强度下降而产生裂缝.水泥出厂时强度不足,水泥受潮或过期,可能使砼强度不足,从而导致砼开裂.

2.2砂、石骨料

砂石粒径太小、级配不良、空隙率大,将导致水泥和拌和水用量加大,影响砼的强度,使砼收缩加大,如果使用超出规定的特细砂,后果更严重.砂石中云母的含量较高,将削弱水泥与骨料的粘结力,降低砼强度.砂石中含泥量高,不仅将造成水泥和拌和水用量加大,而且还降低砼强度和抗冻性、抗渗性.砂石中有机质和轻物质过多,将延缓水泥的硬化过程,降低砼强度,特别是早期强度.砂石中硫化物可与水泥中的铝酸三钙发生化学反应,体积膨胀2.5倍.

2.3拌和水及外加剂

拌和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砼,或采用含碱的外加剂,可能对碱骨料反应有影响.

3.施工工艺引起的裂缝

在砼结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中,若施工工艺不合理、施工质量低劣,容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现.裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异,比较典型常见的有:

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(1)砼保护层过厚,或乱踩已绑扎的上层钢筋,使承受负弯矩的受力筋保护层加厚,导致构件的有效高度减小,形成与受力钢筋垂直方向的裂缝.

(2)砼振捣不密实、不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞,导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点.

(3)砼浇筑过快,砼流动性较低,在硬化前因砼沉实不足,硬化后沉实过大,容易在浇筑数小时后发生裂缝,既塑性收缩裂缝.

(4)砼搅拌、运输时间过长,使水分蒸发过多,引起砼塌落度过低,使得在砼体积上出现不规则的收缩裂缝.

(5)砼初期养护时急剧干燥,使得砼与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝.

(6)用泵送砼施工时,为保证砼的流动性,增加水和水泥用量,或因其它原因加大了水灰比,导致砼凝结硬化时收缩量增加,使得砼体积上出现不规则裂缝.

(7)砼分层或分段浇筑时,接头部位处理不好,易在新旧砼和施工缝之间出现裂缝.如砼分层浇筑时,后浇砼因停电、下雨等原因未能在前浇砼初凝前浇筑,引起层面之间的水平裂缝;采用分段现浇时,先浇砼接触

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面凿毛、清洗不好,新旧砼之间粘结力小,或后浇砼养护不到位,导致砼收缩而引起裂缝.

(8)砼早期受冻,使构件表面出现裂纹,或局部剥落,或脱模后出现空鼓现象.

(9)施工时模板刚度不足,在浇筑砼时,由于侧向压力的作用使得模板变形,产生与模板变形一致的裂缝.

(10)施工时拆模过早,砼强度不足,使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝.

(11)施工前对支架压实不足或支架刚度不足,浇筑砼后支架不均匀下沉,导致砼出现裂缝.

(12)拆除现浇钢筋砼箱梁支架时未严格执行先跨中向支座,先边缘向中间的拆除顺序,导致跨中桥面横向裂缝和翼板与腹板交界处下部纵向裂缝.

(13)装配式结构,在构件运输、堆放时,支承垫木不在一条垂直线上,或悬臂过长,或运输过程中剧烈颠撞;吊装时吊点位置不当,T梁等侧向刚度较小的构件,侧向无可靠的加固措施等,均可能产生裂缝.

(14)安装顺序不正确,对产生的后果认识不足,导致产生裂缝.如钢筋砼连续梁满堂支架现浇施工时,钢筋砼墙式护栏若与主梁同时浇筑,拆架后墙式护栏往往产生裂缝;拆架后再浇筑护栏,则裂缝不易出现.

参考文献:

建筑工程中后浇带的施工作用与施工技术

桥梁裂缝问题控制

桥梁裂缝原因模块的

高层建筑楼板裂缝产生的原因和质量控制

地铁施工技术

桥涵工程的施工质量控制

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