公路桥梁施工中混凝土裂缝产生的原因分析及处理措施

李锐

摘要：经济社会的迅速发展推动了公路桥梁建设。然而，在公路桥梁施工中，由于多方面因素的影响，混凝土常常会出现裂缝现象，给工程建设带了严重的不利影响，必须采取相应的策略防治。

关键词：公路桥梁; 混凝土裂缝; 原因; 处理措施

中图分类号：YU997文献标识码： A

一、公路桥梁施工混凝土裂缝的成因分析

1、由温度变化引起的混凝土裂缝

温度变化是混凝土裂缝产生的主要原因。同其它物体一样，混凝土也有热胀冷缩的性质。在公路桥梁施工过程中，混凝土外部结构或者内部结构温度发生变化的时候，都会导致混凝土结构发生变形。特别是大体积混凝土浇筑时，对水化计算不准，现场混凝土降温及保温工作不到位，引起混凝土温度过高或内外温差过大，产生裂缝。当结构变形受到相应的约束的时候，在混凝土结构内部就会产生应力。混凝土的抗拉强度是有限的，如果产生的应力超过结构的抗拉强度，就会导致裂缝的产生，由温度引起的裂缝即是人们常说的温度裂缝。

2、由荷载变化引起的混凝土裂缝

公路桥梁往往会受到来自多方面的荷载，包括动力荷载、静力荷载、次应力等等，当荷载超过公路桥梁的承受能力，或者频繁受到荷载的影响，久而久之，便会出现裂缝。根据引起裂缝的荷载种类的不同，又可以将荷载分为弯曲裂缝、扭曲裂缝、剪切裂缝、局部应力裂缝，并且种类不同的荷载，其表现出的特点也不尽相同。由荷载变化引起的裂缝多发生在受拉地方、剪应力较大地方、振动严重地方。

3、由冻胀原因引起的混凝土裂缝

如果气温在零度以下，混凝土结构内部的水往往会出现冰冻现象，当处于游离状态的水转化成为固态冰的时候，体积会发生膨胀，这时候，在混凝土结构内部就会出现膨胀应力。同时，在混凝土结构内部还会出现渗透压情况，使膨胀应力继续增大，降低了混凝土的强度，导致裂缝的产生。尤其是在混凝土的初凝阶段，冰冻往往会造成更为严重的后果。所以，为了避免冻胀导致裂缝的产生，在温度较低情况下进行施工的时候，必须采取相应的保温措施，保证混凝土结构表面的温度不低于五摄氏度。

4、由材料质量引起的混凝土裂缝

混凝土主要由水泥、骨料、砂等组成，如果所使用的材料质量不合格，将会导致裂缝的产生。例如，砂石的粒径不符合要求，过大或者过小，配率不良，材料出现较大的空隙率，都会加大水泥和水的用量，对混凝土结构的强度带来不利影响，增大混凝土结构的收缩性。同时，在所使用的砂石当中，如果矿物质的含量过高，往往会降低水泥和骨料的粘结力，使混凝土的强度得以降低。如果砂石当中的泥含量较高，往往会增加水泥和水的使用量，这样会降低混凝土的强度、抗冻性、抗渗性。如果砂石中有机质或者轻物质的含量过大，往往会使得水泥硬化的过程延长，降低了混凝土的强度，容易导致裂缝的产生。

5、设计原因

由于个别设计单位专业设计能力不强，没有充分考虑自然环境等因素以及缺乏设计的规范性，导致混凝土出现裂缝。比如由于个别设计单位对工程实际情况了解不深、掌握不透，导致设计出现漏洞，未对钢筋张拉力进行充分考虑和合理设计，导致钢筋受力不符合实际需要，极易造成“反拱”而导致混凝土裂缝。

6、养护不到位

由于在混凝土养护过程中，一些施工企业不能够按照规定的标准和要求进行养护，对于防止混凝土裂缝的措施和技术应用不足，而导致混凝土出现不同程度的裂缝问题。特别是在冬季，由于混凝土要添加一些添加剂，在添加剂的影响下，混凝土会出现内部温度远高于外界温度的问题，最高时内部温度会达到70摄氏度左右，因而会造成混凝土出现裂缝。

7、施工不规范

施工不规范是造成混凝土裂缝的重要原因。由于混凝土在搅拌、运输以及浇筑过程中，对施工质量要求和控制不够严格和到位，极易造成混凝土裂缝。比如施工现场浇筑混凝土时，插入不当、漏振、过振或振捣棒抽撤过快，均会影响混凝土的密实性和均匀性，诱导裂缝的产生。高空浇筑混凝土，风速过大、烈日暴晒，混凝土收缩值大。对大体积混凝土工程，缺少两次抹面，易产生表面收缩裂缝。过早拆除模板就会导致漏浆及混凝土强度不足，进而造成混凝土裂缝。梁板施工时现场预应力张拉不当（超张、偏心），引起张拉裂缝；混凝土分段或分层浇筑时接头部位处理不好，易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝；混凝土施工完成后现场养护措施不到位，早期脱水，引起收缩裂缝。由于钢筋表面污染、支撑下沉、混凝土遭到外力破坏等都能够引进混凝土裂縫。

8、其他原因

施工作业时气候环境变化的影响，会导致混凝土散失水分过快或混凝土温度变化过快使收缩过大，引起表面混凝土干缩裂缝。桥梁完工后由于外在环境发生变化也会造成裂缝。如构筑物基础出现不均匀沉降；周围环境影响（酸、碱、盐对构筑物的侵蚀），引起裂缝；意外事件（火灾、轻微地震、外力冲撞）引起裂缝。

二、混凝土裂缝的防治措施

1、优选材料

1.1 水 泥

在选用水泥品种时应兼顾水泥水化热和收缩作用，应尽量选用低水化热、低收缩的水泥，由于水泥矿物内发热速率最快且发热量最大的是铝酸三钙，并且水泥越细则其发热速率越快，但其不影响最终发热量，因此在选用水泥时应尽量选用矿渣硅酸盐水泥和火山灰水泥，同时应充分利用其后期强度以减少水泥用量，由于桥梁混凝固尤其是大体积混凝土施工工期较长，施工后不可能在28d内施加荷载，因此可将混凝土标准强度的龄期适当延长，即充分利用其后期强度。

1.2 骨 料

桥梁混凝土所采用的粗骨料应采用连续级配、粒径良好、低弹性模量的骨料，细骨料应控制其细度模数在2.7～3.1范围内，且应控制其含泥量最低，砂率最佳值为0.33，以免因砂率过高形成粗骨料多、细骨料少而增加收缩，宜导致开裂，同时应尽量降低砂石的吸水率以利于降低收缩。

1.3 粉煤灰

在混凝土内掺加粉煤灰可减少水泥用量即水泥水化热量，并可改善混凝土和易性，利于增加其密实度，提高抗渗能力，并可降低混凝土的最终收缩值，混凝土内的粉煤灰主要起物理填充作用并可增强粉末效应，因此可增强密实度及减少沁水和离析现象，同时其尚可延缓水化热峰值出现时间及降低温度峰值。

1.4外加剂

在混凝土内掺加适量减水剂可改善混凝土的和易性，并可降低水灰比以减少水泥用量；掺加缓凝剂可延缓混凝土放热峰值出现时间而利于减少裂缝出现的概率；掺加膨胀剂来代替水泥并使混凝土产生适度膨胀，适度膨胀可抵消混凝土内部分拉应力而减少裂缝生成的可能性。

2、施工控制

2.1降低水灰比 适当降低混凝土水灰比可在一定程度上降低混凝土坍落度，当前市场上采用的混凝土坍落度超过规范要求，因此可适当降低水灰比以减少振捣过程中混凝土表面产生的浮浆；

2.2拌和 拌和过程中应确保剂量准确，并应严格控制混凝土的出仓坍落度，同时应严控混凝土的出机温度和入模温度；

2.3通水冷却 浇筑前则预先埋设好冷却水管，浇筑完毕初期则通水对混凝土进行循环冷却以降低温度峰值，但应控制通水时间以免温降幅度过大而产生较大的温度应力引起裂缝的生成；

2.4浇筑、振捣 混凝土浇筑应尽量采用分段、分层浇筑，并应控制上下层混凝土浇筑的时间间隔以保证紧密结合，浇筑时间应尽量避开太阳辐射较强的时段，浇筑后的混凝土振捣效果应保证密实、均匀一致，最终以表面泛浆为宜，浇筑完毕后应及时将表面压实、抹平以防表面裂缝生成；

2.5砂浆层处理 浇筑后的混凝土受初凝时间、气候及温度等条件影响而宜在某些部位出现一定厚度的水泥砂浆层，对该砂浆层处理可采取洒干净石子，之后用木抹子搓平使石子与砂浆层形成细石混凝土，并对其进行二次抹压以消除裂缝，即在混凝土初凝和终凝时间段内进行二次抹压以减少收缩和裂缝的生成。

3、加强养护

浇筑后的混凝土养护不当也是裂缝成因之一，尤其是掺加缓凝剂的混凝土养护更为重要，混凝土浇筑并终凝完成后应及时对其进行养护，一般可采取覆盖麻袋或草袋后洒水的措施，而对于分多次浇筑的箱梁等构件，因在顶板未浇筑前而对腹板及底板养护则只能采取直接淋水，若在高温季节施工则淋水的时间间隔控制尤为重要；寒冷季节施工则应采取保温措施以防混凝土发生冻害，良好的保温可防止表面裂缝生成并可延长散热时间，利于混凝土强度和材料松弛特性的发挥，湿养则可保持在水泥硬化阶段提供湿润条件防止混凝土表面因脱水而生成干缩裂缝。

4、细化前期工作，改善设计方法

建筑工程项目前期的地质勘查、钻探勘测以及图纸设计是整个建筑工程项目的基石。地质勘查单位应秉着认真负责的态度向设计单位和建设单位提供勘察报告和勘测数据，做到一丝不苟。设计单位则应在建筑工程结构的设计过程中应该汲取经验和教训，认真分析以往工程项目建设时的现场情况，不再拘泥于书面上的设计规范，而是结合实际在保证工程结构安全的同时减少混凝土楼板裂缝出现概率。

三、桥梁混凝土裂缝的处理方法

1、表面封闭法

1.1表面封闭法是最简单和最普通的裂缝修补方法，对宽度较小的裂缝通过密封来防止水汽、空气、化学物质的侵入。

1.2封闭前应对裂缝表面进行处理，用钢丝刷等工具清除裂缝表面的灰尘、浮渣及松散层等污物，然后再用酒精等有机溶剂沿裂缝两侧擦洗并保持干净。

1.3裂缝处理好后，先在裂缝两侧涂一层环氧树脂，然后抹一层薄的环氧树脂胶泥，表面刮半整，保证密闭。

2、灌浆法

2.1对于较宽裂缝应进行压力灌浆处理。灌浆处理一般采用环氧树脂进行灌浆。

2.2对裂缝表面进行处理，沿裂缝用钢钎凿成“V”型槽或“U”型槽，槽宽与槽深可根据裂缝深度和有利于封闭米确定。凿缝时先沿裂缝打开，再向两侧加宽，凿完后用钢丝刷和气泵将混凝十碎屑、粉尘清除干净。

2.3埋设灌浆嘴的间距可根据裂缝的深度确定，埋设时先将灌浆嘴用环氧树脂胶泥粘贴往预定的位置上。

2.4裂缝封闭后，待密封胶泥达到一定强度后应进行压力试漏，检查密封效果。

2.5灌浆机具、器具在灌浆前应进行检查，运行正常方可使用。灌浆结束后立即拆除管道并用丙酮冲洗管道和设备。

2.6灌浆结束后用环氧树脂胶泥将灌浆处抹平，最后对每一道裂缝表面刷环氧树脂水泥浆，确保封闭严实，并使其颜色与桥梁混凝土尽量保持一致。

开槽法修补裂缝法

该法适合于修补较宽裂缝大于0.5mm，采用环氧树脂：10，聚硫橡胶：3，水泥：12.5，砂：28。首先用人工将晒干筛后的砂、水泥按比例配好搅拌均匀后，将环氧树脂聚硫橡胶也按配比拌匀。然后掺入已拌好的砂、水泥当中，再用人工继续搅拌。最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到適中稠度（约0.4斤丙酮就可以了）。及时将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干后的混凝土凿槽内进行嵌入。从砂浆开始拌和到嵌入混凝土缝内，一组砂浆的整个施工过程需要30分钟左右完成。嵌入后的砂浆养护即砂浆嵌入缝槽内处理好后两小时以内及时用毛毡、麻袋将聚硫橡胶改性环氧树脂砂浆进行覆盖，待完全初凝后，开始用水养护。

四、结束语

总之，在道路桥梁工程施工的过程中，混凝土作为一种重要的、必不可少的施工材料，因而，我们一定要控制好混凝土的裂缝问题，对于道路桥梁施工中混凝土裂缝产生的原因，采取合理、有效地解决应对措施来预防混凝土裂缝的出现，只有这样，才能保证道路桥梁工程的施工质量。

参考文献

[1]曾秀飞.高速公路桥梁施工中混凝土裂缝成因及防治措施[J].中国科技博览, 2012(2)

[2]桂鹏.浅析桥梁施工裂缝成因、措施及安全管理[J].魅力中国,2011(6)