桥梁工程混凝土施工裂缝的防治措施浅析

彭海涛　罗磊

【摘要】在我国西南部崇山峻岭地区，桥梁工程占较大的比例，但由于天气、施工、设计等方面原因都可能導致桥梁产生各种裂缝。本文针对桥梁施工中常见的裂缝种类，结合工程实际，分析各类裂缝产生的机理，并对施工中如何有效控制裂缝的产生提出相应的防治措施。为后续高速公路桥梁施工提供一定的借鉴意义。

【关键词】高速公路；桥梁施工；混凝土裂缝；防治措施

1、桥梁工程混凝土裂缝的分类

1.1荷载裂缝

由于荷载引起的裂缝，在桥梁施工中比较常见。其形成的原因主要是一方面施工队伍不严格按照设计要求进行施工，如混凝土强度偏低，钢筋绑扎不满足设计要求等，另外一方面在桥梁预制件吊装过程中随意起吊、运输及安装，不按照其受力特点进行吊装将会改变其受力模式，由于受力不正确导致裂缝。

1.2温度裂缝

按照设计要求进行桥梁施工的过程中由于桥梁预制件采用混凝土材料，必然会由于混凝土的特性造成相应的裂缝。混凝土在结构内部或者外部环境温变化明显时将产生热胀冷缩的现象，预制件在现象发生的过程中将产生不同程度的变形。结构内部应力也将随着变形产生，当结构内部产生的应力超过混凝土所能承受的极限抗拉强度时就会产生裂缝。这类由于温度引起结构应力变化而产生的裂缝称为温度裂缝。

温度裂缝在整个施工过程中均会发生，在混凝土浇筑初期，原料中的水泥将会进行大量的水化热反应，并且随着时间的推移，混凝土的弹性模量也会发生变化，在初期结束时混凝土内部将会形成积聚残余应力。混凝土浇筑中期水化热反应结束后，这个时期的温度裂缝主要是由于外界温度与混凝土内部温度之间的差异变化明显，热胀冷缩现象产生的残余应力与初期产生的残余应力叠加增大，导致应变增大，裂缝在此阶段明显产生。混凝土浇筑终期此时内部温度已经完全冷却，外界温度的变化是造成后期裂缝的主要原因。外界气温的变化引起的温度应力对混凝土的残余应力较小，且此时混凝土的弹性模量变化值不明显。所以在混凝土浇筑过程的三个阶段中，中期由于温度应力产生的裂缝最为明显。

温度的变化将会产生温度应力，温度应力的产生有两种情况，一是自身应力的影响，比如桥梁墩身的设计尺寸一般较大，混凝土在浇筑后的冷却过程中，表观温度低，内部温度高导致表面产生拉应力，在墩身内部产生压应力。另外一种是约束应力，如桥体的箱梁顶板混凝土的结构部分其边界受到了外界的约束作用而不能自由进行受力变形而产生对外界的“抵抗”，这种约束应力也会产生变形。

1.3冻胀裂缝

冻胀引起的裂缝主要出现在我国北方一带，由于步入冬季施工环境的温度低，当气温低于零度时，饱和状态下的混凝土中的水分将会出现冰冻，游离的水分子将会固结成冰，并且伴随着体积的增大，混凝土由于其约束作用，冰的体积力将会产生冻胀应力。另外混凝土胶体中的水分子也会由于温度降低而产生迁移和重分布，这个过程将会产生渗透压，它会导致混凝土的强度降低而产生裂缝。冻胀裂缝主要是由于桥墩在浇筑过程中骨料的级配不符合设计要求，骨料大而导致空隙多，存储水分的空间因此增多，骨料中如果粗骨料未清理干净而残存泥土等杂质，在振捣的过程中出现漏捣的情况都会使混凝土形成密闭水空间，混凝土内部蓄水饱和及外部温度低于零度时将会产生混凝土冻胀压力，从而导致裂缝。

1.4锈蚀裂缝

在桥体混凝土浇筑过程中，由于模板支撑不到位将会导致保护层厚度不足，这样将会直接影响混凝土中钢筋的使用状态，混凝土不足致使钢筋表面直接与空气接触，空气中的水份子将会直接腐蚀钢筋。其次混凝土中的氯离子也会介入到钢筋周围，使钢筋周围氯离子含量增大，破坏钢筋表面的氧化膜。钢筋氧化膜失效后将会导致钢筋膨胀，使得混凝土剥离开裂。锈蚀作用将会导致钢筋的承载断面面积缩小，致使钢筋与混凝土的接触包裹能力降低，锈蚀破坏也将会诱发其他不同形式的裂缝应力产生。

2、混凝土裂缝防治措施

2.1严格控制混凝土原料

在温度裂缝产生的机理分析中可以看出，混凝土原料的配比及质量是其产生的主要原因。在桥梁施工中，施工方为避免施工裂缝，首先选用了收缩性能较低的水泥，在实际配比中所采用的水泥强度要比混凝土强度高一个级别，如要配置C30的混凝土一般采用42.5的水泥进行配比。在配比完成浇筑过程后观察其施工裂缝数量有明显较低。其次对于骨料的选择也要严格控制，如粗骨料中要严格控制片石、针片石的数量，细骨料不能采用海砂及细砂，并且骨料的含泥量要少才能避免含水量过大，骨料的收缩性能也要小。当夏季进行配比时可以适当进行洒水处理，来减缓混凝土在浇筑过程中水化速度，降低混凝土入模板时的温度。

2.2严格控制温度

温度是混凝土发生化学反应最敏感的因素，在水泥采购时可以尽量选择粉煤灰水泥、矿渣水泥等中热或者低热的水泥。并且可以掺入塑化剂或者引气剂等措施来减少水泥的用量，水泥最合适的用量是450kg/m?。其次在拌合过程中可以加入减水剂俩改善拌合的流动性，降低水化热反应，从而推迟热峰出现的时间。并且在浇筑过程中可以采取分层浇筑或者室内浇筑，通过分层浇筑的平面进行散热来控制混凝土的温度上升。因为在桥梁设计中，有许多设计为大体积混凝土，体积越大将会导致温度应力越大，可以在混凝土中埋设冷却水管，通过冷水注入降低内外温差降低水化热反应。梁体混凝土浇筑完成后要及时进行覆盖养护，并且养生时间一定要达标，才能保证混凝土表面的冷却。

3、施工裂缝处理办法

在桥梁施工裂缝出现后，应该首先对其施工裂缝产生的影响进行分析判定，判定该裂缝是有害裂缝还是无害裂缝。然后根据其开裂原因、裂缝大小及形态等综合因粗进行分析综合确定。

首先对于裂缝数量小但是裂缝宽度较大的裂缝、钢筋锈蚀引起的裂缝可以采用填充法或者凿槽法进行后期处理。在处理钢筋锈蚀裂缝的过程中，要事先对于钢筋进行除锈，消除氯离子的影响，并且重新涂上防锈材料，防止其二次生锈。其次对于因承载力引起的裂缝应该先分析其引起承载变化的原因，然后在对其进行不抢加固，加固完成后再进行裂缝修补才能达到更好的效果。如采用胶粘剂把钢板、碳纤维、玻璃布等补强材料粘结到承重部位，这样既可以增强其承载能力，而且能够进行裂缝封闭。对于温度裂缝或者沉降裂缝可以采用喷浆或者灌浆的方法进行处理；对于竖向裂缝集中的部位如柱式桥墩或者桩基可以采取套箍法效果最为明显。

4、结束语

在桥梁施工过程和运营中，裂缝的出现是各种病害产生的突出体现，它就像天气中的“晴雨表”，体现着桥梁性能的稳定性。只有合理的施工组织、原材料的严格控制、施工过程的严格要求、施工技术方案到位等的情况下才能有效避免。

参考文献

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[2]刘国平.有关钢筋混凝土桥梁裂缝的分析[J].黑龙江交通科技，2007（1）