浅析公路桥梁混凝土裂缝成因及控制

刘桂霞

张家口市公路施工管理处，河北张家口 075000

1 公路桥梁混凝土裂缝产生的原因

根据相关数据显示，公路桥梁混凝土裂缝的原因多种多样，而绝大多数集中在以下几个方面：施工因素约占75%左；混凝土材料本身约占15%；设计不当约占5%左右，其他情况导致的裂缝约占5%。

1.1 混凝土本身的收缩产生裂缝

通常情况下，混凝土在抵抗物理、化学作用下容易产生变形，尤其是体积稳定性较差的混凝土更容易裂缝。混凝土的干燥收缩即由水泥石的干燥收缩造成。其收缩的过程比较缓慢，有时一个多月才发生，有的多达半年之久，这种从外到内、由表及里的干燥收缩所导致的裂缝部位较浅，外观呈现纵横交错的龟裂状，没有什么规律，不被大家重视。时间一长，干缩的裂缝使凝土碳化加快，一方面造成钢筋锈蚀，另一方面，使小裂缝发展成为更大的裂缝，最终使混凝土的结构耐久性和承载能力受到严重影响。

由于水灰比、水泥类型和矿物掺和料的种类与掺量等因素，导致自收缩现象，新拌的混凝土常常表面脱水而引起收缩。

混凝土内水泥碱化物与骨材中活性二氧化硅会在足够湿气及温度的环境催化下发生化学反应。

1.2 混凝土所用材料的影响

据研究，高炉水泥对混凝土的干缩影响最大，硅石水泥次之，对混凝土干缩影响较小的依次是火山灰和普通硅酸盐水泥以及粉煤灰和中热硅酸盐水泥等。矿渣硅酸盐水泥比普通硅酸盐水泥拌制混凝土的收缩值将近大四分之一。因此，水泥种类不当，混凝土较易裂缝。

除此以外，不论采用哪种水泥，还要关注其细度问题，细度越细，拌制的混凝土越易裂缝。原因有三：一是细度大的水泥水化快，水的消耗较大，导致混凝土自干燥收缩；二是细度大的水泥，使毛细管细化，失水时必定张力较大，加大了混凝土的塑性收缩；三是颗粒越细水化越充分，产生更多凝胶和其它水化物，导致混凝土的开裂。试验表明，混凝土中掺加外加剂的干缩值较大。

1.3 结构、设计方面的因素

造成结构物裂缝的产生，也可能形成灾难性的破坏。如预构件版凹角的不良设计，钢筋的不当配置，在温、湿度的变化下又缺少足够的施工缝，受束制构件产生体积变化及不良基础设计，使结构物发生差异性的位移，这些都可能会产生不可接受的裂缝。

钢筋本来受混凝土碱性保护不易发生腐蚀，但在混凝土因碳化而降低其碱性，或是侵蚀性离子（通常是氯离子）侵入时就会腐蚀，钢筋腐蚀生成氧化铁及氢氧化合物，其生成物体积远大于原有之铁的体积，而在钢筋周围产生很大的放射破裂应力，造成局部有放射状裂缝的生成。

2 公路桥梁混凝土裂缝控制措施

2.1 混凝土材料——按标准选择

为了防止裂缝开展，在材料方面控制公路桥梁混凝土的开裂，主要从减小混凝土的收缩，降低水化热，增强混凝土抗拉强度等方面入手，一是选用低热或中热水泥，根据日本有关技术资料规定，水泥用量每增减10kg，温度亦相应升降l℃。这样水泥用量减少了20kg/m3～30kg/m3，温度也随着降低2～3℃。

水泥和水的用量，都与水化热成正比，混凝土1m3增减10kg水泥，其混凝土温度升降约1℃，用水量每增加1%，干缩率可增大2%～3%。

大量的实践证明，使用外加剂能较好好控制混凝土裂缝，尤其是温度造成的裂缝的重要措施之一。如采用膨胀剂，可使混凝土内部产生膨胀应力，减缓混凝土硬化产生的部分收缩应力，提高其抗裂强度

先按标准配比试验，再进行水化热、泌水率和可泵性等技术参数的测试，确保配制的混凝土优质高效，降低或减少混凝土裂缝的现象发生。

2.2 混凝土温度——控制水化热

要选用低水化热水泥来配制混凝土；必要时在混凝土内部预埋冷却水管，并用冷却水进行循环保温，强制控制混凝土的水化热温度。也可适当设置后浇缝，减少混凝土的外应力，利于混凝土的散热，从而降低其内部温度，达到防止水化热和变形的目的。

公路桥梁混凝土的浇筑要选择适合的温度,尽量不在炎热的天气中施工浇筑，可采用低温水或冰水等进行搅拌，必要时对混凝土的骨料冷水喷洒。

在浇筑混凝土后，必须做好混凝土的保温保湿养护工作，采取徐变特性，让其徐徐降温，从而降低温度应力。此外，有条件的实行信息化温控监测，及时监测与调控混凝土内温变化，使混凝土内外温差保持在25℃以内，基底与基面温差也要保持在20℃以内，并做好调整及预防措施，使混凝土温度和湿度都在适宜的范围内，达到有效控制裂缝的出现。

2.3 混凝土搅拌——保证质量

插入式振捣棒应与混凝土表面成垂直状态，或者与混凝土表面成40°～45°方向，振捣插点排列要均匀，采取行列式或交错式匀速移动，但二者不可混用；操作时要依据“快插慢拔”方式进行，每次移动距离小于振捣棒作用面半径的1.5倍，插入厚度为50 mm～100mm，促进整体形成。每点振动时间约为20～30秒，直至该处混凝土表面呈现水平、有浮浆出现且气泡消失时再移动，作业时禁止振动棒与钢筋模板等相触碰。

混凝土自由倾落高度应低于2m，当过高时，可采用斜槽、串筒、振动溜管等进行下落。注意：串筒的最后一节要垂直，间距小于3m；斜槽的坡度要小于60°，并于出口处设立垂直挡土板，避免离析现象。

平板式振动器按划分的若干排依次振动前进，并要使平板覆盖已振动好的混凝土边缘30mm～50mm。振动表面倾斜的混凝土，由低处向高处移动。每一振捣位置的延续时间一般约为25～40秒。对钢筋密集处，可采用片式、针式振动器，或者辅以人工振捣。

2.4 裂缝修补——方法要适当

表面修补法比较简单、常见，主要是在表面涂抹或表面贴面。这种方法主要用于修补稳定的宽度细浅（小于0.3mm）的裂缝。先用水冲洗裂缝，用涂刷水泥净浆清洗干净，干燥后再用环氧树脂、沥青、油漆等进行涂刷；当表面裂缝较多时，可用压力水清洗，用1：1.5的水泥砂浆抹平，干燥后用环氧树脂水泥涂抹2mm～3mm厚。对于迎水面的裂缝，先把表面刷洗干净并干燥后，用环氧树脂玻璃等粘贴2～3层，封闭裂缝。

填充法也称嵌缝法，主要适用于修补水平面大于0.3mm的裂缝，可用不同粘度的树脂直接填入缝内。结构加固法是一种在结构外部或裂缝四周浇铸钢筋混凝土的方法，主要针对结构整体性、承载能力有较大影响贯穿性裂缝加固。

电化学防腐是“利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土中的离子分布状态，将钢筋周围的PH值提高，达到钢筋防腐的目的”。它是一种新型的裂缝处理方法，有着广泛的发展前景。在混凝土中加入某些特殊物质，使其内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，一旦出现裂缝，混凝土便自动分泌液芯纤维，可使裂缝重新愈合。

3 结语

公路桥梁混凝土结构裂缝由多种因素造成或引发。这些裂缝产生的成因主要有：混凝土本身的原因；手忙脚乱材料的原因；结构与设计方面的原因；施工养护方面原因；环境氛方面的原因等。因此，要根据裂缝的具体特征与引发的成因，考虑相应的预防及处理措施。当然，混凝土除了有效控制外，还要及时对出现的裂缝进行修补，平时更做好养护工作。

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[3]冯宝侠，秦传林，陈华.高温环境设备基础公路桥梁混凝土裂缝控制技术[J].山西建筑，2011，(03)

[4]刘云.浅析公路桥梁混凝土裂缝控制技术[J].黑龙江科技信息，2011-02-05