现浇混凝土箱梁裂纹分析及预防
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【摘要】通过对现浇混凝土箱梁施工的研究及现场调查、分析，找到了现浇混凝土箱梁裂纹产生的主要原因，并根据现场施工的具体情况，总结制定了相应的预防措施。
1 工程概述
九堡南接线1标位于浙江省杭州市，属于亚热带季风气候，四季交替明显，冬季寒冷干燥，夏季炎热潮湿。我标段采用预应力混凝土连续箱梁形式，基准跨径为30m，桥面宽度为25m，标准段梁高2m，顶底板均沿中心线设2.0%的横坡，挑臂长度为3.9m，顶板厚度均为25cm，底板厚度支点处为40cm，跨中为22cm，顶板每50cm布设一束3φ15.2横向预应力，纵向在顶板、底板、腹板设置预应力，结构为单箱三室，使用C50混凝土。施工方案采用满堂支架现浇，分两次浇筑成型.
2 裂纹分类
根据混凝土裂纹产生的原因来分析，混凝土裂纹主要可以分为：沉降塑性裂纹、干缩裂纹、温度裂纹。
本工程现浇箱梁施工，施工中有少数箱梁在箱梁顶板、腹板和翼缘板部位发生裂纹，根据具体裂纹产生的部位，裂纹类型可以分为以下几种。
（1）腹板竖向裂纹
此类裂纹在箱梁预制过程中有发生，不过比较少见，在腹板内外都有见到裂纹，但是裂纹基本不位于箱梁同一截面，即箱梁腹板裂纹基本不贯通。裂纹最大长度达1.2m，最短0.5 m。裂纹宽度绝大部分在0.2 mm以内，裂纹深度在10～30 mm。
（2）翼缘板横向裂纹
箱梁翼缘板裂纹一般为腹板裂纹的延伸，当腹板未出现裂纹时，翼缘板裂纹较短，宽度较小。
（3）梁端底板纵向裂纹
梁端底板纵向裂纹发生于腹板纵向预应力筋张拉后，位于底板通长束预留孔附近。
（4）梁顶面板龟裂
梁顶面板裂纹走向没有规律，纵横向均有，裂纹长度较短、深度较浅。
3 裂纹原因分析
3.1 混凝土温度收缩
3.1.1 裂纹原因分析
在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。该工程箱梁混凝土收缩裂纹多发生在腹板、桥面和翼缘板上，其原因是多方面的。从箱梁混凝土配合比的角度来讲，首先，该混凝土是采用混凝土新技术制作的高性能混凝土，它以耐久性作为设计的主要指标，其特点是低水胶比并掺入了优质外掺料。这种混凝土水胶比较低，早期未水化水泥继续水化消耗内部毛细孔中的水分，使内部相对湿度下降，相应产生自身体积收缩；同时由于低水胶比混凝土的结构致密，水分由混凝土内部向表面迁移慢，不能充分补充表面蒸发散失的自由水，从而使表面出现干燥裂缝的时间提早。其次，配制该混凝土时掺入的外掺料中含有硅灰，虽然硅灰颗粒小，细度大，对水的吸附作用大，使水分不易蒸发，并且硅灰的加入使混凝土中的大孔减少、密实度增加，水分不易散失，但开裂性增加，这是因为掺入硅灰的混凝土结构致密，内部水分向表面迁移的速度小于表面的蒸发速度，所以表层部分容易进入干燥状态，而结构致密的细孔在缺水状态下会产生更大的毛细张力，让混凝土更容易开裂。另外，该高性能混凝土早期反应快，水化热大，内部温度梯度大，而早期混凝土抗拉强度低，容易使其开裂。
3.2 混凝土塑性收缩
塑性收缩发生在混凝土浇筑后4～5 h，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。在构件竖向变截面处如箱梁腹板与顶底板交接处，因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝。为减小混凝土塑性收缩，施工时应控制水灰比，避免过长时间的搅拌，下料不宜太快，振捣要密实，竖向变截面处宜分层浇筑。
3.4 受力裂纹
该工程现浇箱梁预应力束分纵向及横向预应力束，首先进行纵向预应力张拉，先腹板在顶底板张拉，有时在预应力后，发现梁中心线底板预留孔道封锚孔处也有竖向裂纹发生。分析原因，该类竖向裂纹是因为由于腹板处施加预应力后，箱梁腹板和箱梁对称中心线处混凝土内的纵向应力差所致，致梁端部出现横向拉应力，当锚垫板初混凝土振捣不密实，或局部混凝土强度较低时，锚垫板对端部混凝土压力，也会产生细裂纹。
3.5 保护层厚度引起的裂纹
在具体的施工过程中，在箱梁顶面及端部保护层厚度可能控制不得当，存在过大或偏小的情况，保护层太小时，容易在混凝土早期沿着钢筋的位置形成较长裂纹，当保护层偏大或过大时，混凝土收缩时，没有钢筋结构的束缚，也较容易产生龟裂现象。
4 裂纹预防措施
4.1配合比及生产控制
（1）粗骨料可以阻止水泥收缩从而阻止裂纹的产生，因此混凝土在满足施工要求的条件下，尽可能的降低砂率。混凝土水灰比也是影响强度和裂纹的主要因素，水灰比大混凝土塌落度大，其收缩亦越大，也就越容易产生裂纹，因此施工中一定要严格控制好塌落度，不宜太大。粉煤灰及矿粉在混凝土中具有形态效应，活性效应，微集科效应，因此能改善和提高新拌混凝土和硬化混凝土的性能，改善混凝土的和易性和及降低泌水性，在相同的塌落度的情况下，混凝土用水量可降低，从而减少混凝土早期的沉缩量，有利于裂纹的控制。
（2）高温季节避免混凝土过早硬化，可采取适当的措施缓凝，为施工抹面提供条件。
（3）如果遇到底板或顶板表面有混凝土浮浆产生，应及时去除，并从新加入塌落度比较大的混凝土，再次振捣，收面。
（4）控制好振捣时间，不可过振和漏振，过振会使粗骨料下沉，增大表面收缩。
（5）掌握好混凝土收面时间，应在表面水收干前后，适当用木抹子磨平搓毛两遍，拍打，愈合裂纹，施工中决不可随意向混凝土中加水。
4.2加强混凝土入模温度及模板温度的控制
为防止温差应力造成的混凝土早期裂纹的产生，应加强混凝土入模温度和模板温度的控制工作。混凝土入模温度控制在5～30℃，模板入模温度控制在5～35℃，外界温度较低时，对骨料及模板搭棚覆盖，同时提高混凝土拌和用水的温度。外界温度较高时，混凝土尽量安排在温度较为适宜的时间段（傍晚或夜间）进行，同时采取水泥罐喷淋降温对拌和用水加入冰快等措施降低混凝土温度。
4.3 加强施工养护措施
安排专人进行混凝土养护工作，保证混凝土浇筑完成7天内，混凝土表面保持湿润。气温较高时，需在混凝土浇筑完成后3-4小时及时进行覆盖， 初凝后及时进行洒水保湿。当气温低于5℃时，需喷洒养护剂养护，不能直接洒水养护，条件较好的工地，可以选择塑料薄膜进行覆盖保湿，防止早期裂纹的产生。
4.4 局部增加抗裂钢筋
对预施应力引起的受力裂纹，采取了局部增加抗拉钢筋的措施来承受混凝土结构中的拉应力。梁端受力裂纹采用增加箱梁横向底板钢筋后可避免该类裂纹的再次发生。根据设计要求在预应力曲线段需设置防崩裂钢筋，在现场实际施工在需加强监督，落实到位，防止偷工减料的情况发生。
5结束语
混凝土裂纹一直以来都是施工中常见的质量问题，其实也是影响桥梁使用寿命的关键因素之一，尤其在江南沿海的潮湿环境中更加需要足够的重视，通过本工程的实践经验，证明对于现浇混凝土箱梁的施工，只要认真对待每个施工环节，及时采取有效预防措施，是可以最大限度地减少或避免裂纹出现的，达到优质工程目标。
参考文献
[1] 王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.
[2] 王铁梦.工程结构裂缝控制的综合方法[J].施工技术，2000（5）.
作者简介：夏文；性别：男；出生年：1985；籍贯：湖南邵阳；学历：大学本科。