公路桥梁混凝土裂缝原因及防治措施研究

摘 要：路桥建设作为我国当前经济现代化建设的重要部分，公路桥梁属于运输线重要组成，其在施工建设中至关重要。目前，公路桥梁建设多为混凝土，而混凝土施工往往存在着出现裂缝问题，对于裂缝进行控制将直接影响路桥建设施工质量。我国公路桥梁建设由于施工地理差异常会出现施工特殊性，因此必须针对公路桥梁混凝土施工过程中产生裂缝的原因进行分析，并找出相应的对策以供参考。

关键词：公路桥梁；混凝土；裂缝；原因；措施

嘉绍大桥全长10.137公里，是杭州湾跨海大桥的三分之一长度。桥面宽40.5米，8车道，设计速度为100公里/小时。嘉绍大桥是世界上最长、最宽的多塔斜拉桥，主桥长2680米，分出5个主通航道，总宽达55.6米（含布索区），索塔数量、主桥长度规模位居世界第一。本文基于修建嘉绍大桥的相关混凝土裂缝处理情况进行分析和探讨，对于公路的的质量遭受损害混凝土裂缝损害提出了一些应对性策略以供参考。

1 公路桥梁混凝土裂缝类型

1.1 收缩裂缝

一般的混凝土收缩裂缝主要分为自生收缩、塑性收缩、碳化收缩以及缩水收缩等几个重要类型。混凝土浇筑4，5小时之内，混凝土内部发生激烈的水化反应，此时混凝土水分和泌水出现快速蒸发，使得混凝土因为失水而出现收缩。混凝土在一定浇筑时间内混凝土中的水分不断消失，混凝土的本身体积也不断减小，随即会引发混凝土裂缝。混凝土收缩性裂缝分为干缩裂缝和水收缩裂缝。收缩性裂缝其实质就是混凝土内水分散失，混凝土内部出现不同程度的收缩，进而混凝土出现裂缝。

1.2 载荷裂缝

载荷裂缝主要是桥梁钢筋混凝土结构出现静载或者运动载引发混凝土裂缝。一般将混凝土载荷裂缝分为应力裂缝和次应力裂缝，针对应力裂缝而言，桥梁架构在外载荷作用下而出现裂缝。载荷裂缝主要在桥梁结构设计时期设计方案不合理或者出现设计误差而产生的一种裂缝。如，结构设计中安全系数通常会选用不正确或者计算过程出现差异。具体表现在施工过程中施工材料、施工机器随地乱放，施工中没有严格按照施工图纸操作。另外，次应力载荷主要由于设计人员在进行混凝土设计时没有考虑清楚计算过程中的误差和实际工作差异，使得桥梁结构出现局部次应力。

1.3温度裂缝

温度裂缝的形成原理主要是混凝土内外温差变化使得混凝土路面出现裂缝，温度变化过大使得混凝土内外温差变大，从而引发混凝土裂缝。混凝土所处的环境温差变大致使混凝土结构受到热胀冷缩作用出现形变，进而出现温差应力。温差应力超出了混凝土钢筋结构的承受范围，就会产生温度裂缝。温度裂缝会受到天氣气候的影响，如温度骤变、日照温度影响等均会造成裂缝。施工单位必须要切实做好相应的防护工作，将裂缝问题控制源头，以此来提高桥梁混凝土的稳固作用。

2 公路桥梁混凝土裂缝产生原因

2.1 温度变化

由于温度变化引起的混凝土裂缝非常常见，温度变化已经成为当前公路桥梁出现混凝土裂缝的重要原因。公路桥梁混凝土施工由于混凝土内外的温度变化，使得混凝土结构变形。混凝土变形将导致公路桥梁运输受到影响，究其出现混凝土裂缝的原因主要是混凝土结构内部出现温差变化，产生了温度应力。公路桥梁的混凝土的拉力承受力有限，若出现混凝土的应力超出了抗拉强度，那么就会出现裂缝，而这种形式产生的裂缝被称为温度裂缝。混凝土内外的温差变化造成了混凝土出现裂缝在处理的时候必须要注意温差变化产生的裂缝。

2.2 载荷引起裂缝

公路桥梁路面会受到多方面的载荷，包括动力在和、次应力以及静力载荷几个方面的影响。当载荷超出了公路桥梁的承受力，或者公路桥梁的路面受到载荷长时间的影响也会出现裂缝。根据载荷种类的不同会引起不同类型的裂缝，同时在进行裂缝判定的时候将载荷引起的裂缝分为：剪切裂缝、局部应力裂缝、扭曲裂缝、弯曲裂缝。载荷种类不同会引起混凝土裂缝不同，因此在进行裂缝判定的时候需考虑到载荷差异。

2.3 冰冻影响

冰冻影响主要是混凝土结构内部出现冰冻现象，其主要发生在零摄氏度以下的情况下。冰冻原因主要是温度过度使得游离状态水逐渐转化为固态冰，此时混凝土的内部结构出现膨胀。冰冻影响造成混凝土中凝胶孔过冷，引起微观结构中迁移和重分而引起渗透压，混凝土中的膨胀力加大，混凝土的强度降低，最后引起混凝土路面出现裂缝。混凝土初凝的时候受冻最严重，混凝土的强度随着成龄损失变得很大。

2.4 收缩引起裂缝

收缩裂缝一般都是在公路的表面，裂缝的宽度比较细，大多数为纵横交错，形状没有任何规律。收缩缝造成混凝土表面水分蒸发，水分蒸发之后由表及里不断变化，内外的干缩量不一样，造成了混凝土表面变形受到内部约束或者其他方面限制，使得混凝土产生拉应力，从而引起混凝土开裂。混凝土早期养护不当也很容易造成混凝土表面被风吹日晒，使得表面水分蒸发过快，产生的拉应力过大，混凝土早期的强度低，极易出现收缩性裂缝。高度较大的混凝土梁由于腰部水平钢筋的间距过大，在腰部会产生竖向的收缩缝，大多数收缩缝集中在构件的中央。大体积混凝土的收缩缝多分布在平面位置，但是在两侧也会有少量的收缩缝。

2.5 地基变形引起裂缝

地基发生变形主要是由于不均匀沉降引起，地基构件发生约束性变形，使得结构内部应力发生变化，而一旦句结构内部拉应力超出自身的抗拉强度，此时混凝土结构的薄弱部位就会发生沉降裂缝。桥梁工程中由于沉降不均匀导致路面出现裂缝，其主要的原因在于地质勘查不到位，没有掌握地质情况下进行施工，很容易导致地基不均匀沉降而引起路面裂缝。如，丘陵地区的桥梁进行勘查时由于钻孔的距离过远，加之基岩面起伏过大，勘察的数据结构无法真实反映当地的地质状况。地基的地质条件太差也会造成勘查不精准，在山区沟谷中建造桥梁的时候，由于河沟地质和山坡地质的差异比较大，河沟的地质比较软，山坡的地质较硬，修建公路或者桥梁会出现不均匀的沉降。

3 公路桥梁混凝土裂缝防范措施

3.1 载荷类型裂缝防治措施

载荷原因造成的混凝土裂缝对于路面的危害比较大，载荷类型的裂缝若大于0.3mm就会引起桥梁的安全结构威胁。目前，针对载荷引起的混凝土裂缝进行防治属于混凝土裂缝工作重点，其具体的措施在：第一，采用合理的分块模式和结构方式。裂缝防治施工中若允许在路面设施施工缝，可以根据温度裂缝的要求对路面裂缝进行分块，并采取相应连接方式。橋梁上部结构进行浇筑混凝土的时候，必须要考虑到横向受力筋分布情况，确保钢筋受力分布均匀；第二，合理布置钢筋。选用钢筋的时候，应该尽量选择小直径钢筋，实现密集布钢筋，间距为9±1cm。桥梁结构边缘施工需要加强布筋，可设置抗剪切钢筋；第三，避免钢筋出现腐蚀。混凝土结构设计中应避免钢筋出现腐蚀，根据施工要求加入控制保护层，进一步保护混凝土的耐久度，另外还可以加入一些添加剂以起到混凝土加固目的。

3.2 温度型裂缝预防措施

温度裂缝和混凝土品种、用量等有关，混凝土的用量越大，其水化热也越高，其内部的温度也将更高。一般来讲，每立方米的混凝土增减10kg会引起水化热出现1℃左右差异。通常在温度裂缝控制中还会添加一些添加剂或者粉煤灰来加强平衡混凝土的内外温差，以满足混凝土在水热化反应时不至于内外温差过大引起裂缝。桥梁混凝土裂缝控制设计中需要加入添加剂来降低水化热，避免在绝热条件下出现混凝土散热升温，增强混凝土的抗裂能力。添加外加添加剂可以有效降低水化热，延缓放热的峰值时间，并最终降低桥梁混凝土出现裂缝的概率。

温度裂缝的预防控制还应在浇筑混凝土的时候加强控制，尤其在混凝土出机和浇筑温度控制，也可以有效防止温度裂缝。常见的温度裂缝浇筑过程中控制时降低石子温度，避免因为石子长时间受到阳光照射之后温度升高，而在打混凝土时混凝土搅拌温度过大。石子管理时应搭建遮阳棚，或者将石子集体洒水。

3.3收缩性裂缝控制措施

收缩性裂缝控制时必须要控制混凝土的单位用水量及水胶比，预防收缩性裂缝时要接力使用双掺技术，可以有效防止收缩性裂缝产生。为了降低混凝土的用水量，可以实施添加外加剂和掺合料联用，其效果更加好。混凝土钢筋对于收缩值的影响比较明显，其约束效果受到钢筋配比率的影响，钢筋混凝土构件越密集、越细则混凝土的极限拉伸效果越佳。部分公路桥梁混凝土施工过程中收缩性裂缝还会受到坍落度、施工质量的影响，同时在混凝土的中部骨料也受到影响，混凝土表面有大量的砂浆，导致了不均匀收缩，其收缩比例约为正常条件下的3.6倍。

4 混凝土施工质量体系管理

4.1 加强施工材料管理

施工材料质量不达标也会引起混凝土产生裂缝，因此必须在桥梁混凝土施工中加强对施工材料管理。施工技术作为施工质量的最基础保障，而施工材料又是桥梁混凝土施工的重点质量控制点。对于施工材料的管理，必须要从下面几个方面入手：第一，加强施工采购。施工材料采购过程中必须对施工材料进行规格、采购商等进行控制，对于不合格的施工材料进行集中处理，而对于一些信誉度不够的材料供应商应该提出质量检查标准；第二，加强材料进场管理。物资部、试验室必须要对采购的材料进行管理，检查入场的材料是否符合质量标准，明确材料入场人员对质量控制要求，进行原材采样试验并报监理验收。对于检查不合格的原材坚决给与退场处理，并根据合同文本进行相应的处罚；第三，加强材料在场地的堆放保存管理。对于入场的材料进行分类摆放，尤其是加强雨水管理，如水泥材料不可浸水，必须在材料进场之后搭棚保护材料不被雨水冲刷。

4.2 加强混凝土的施工过程

均匀布料，布料顺序为先两边后中间。混凝土分层布料，分层厚度按30cm，控制禁止用振捣棒赶料。炎热气候条件下，混凝土的入模温度不超过30℃，宜安排在晚上进行砼浇筑。冬期施工时，混凝土的入模温度不低于5℃。混凝土浇筑时为了减小混凝土自由落体高度，在使用汽车泵浇筑时，加长汽车泵软管。软管插入待浇筑混凝土面附近，保证混凝土自由倾落高度不大于2m。拖泵浇筑时需要悬挂串筒进行混凝土浇筑；串筒间用锁链等进行钩挂串联形成整体，串筒出料口距混凝土浇筑面的高度不超过1m。混凝土振捣分区块由专人负责，分层布料、分层振捣。振捣人员对浇筑混凝土面层进行振捣，混凝土振捣时“快插慢拔”，每一振点的振捣延续时间以混凝土不再沉落、表面呈现浮浆为度；注意不得早振、漏振、过振。混凝土捣实后24h之内，不得受到振动。

4.3 加强混凝土养护与保护

混凝土养护工作至关重要，其直接影响到混凝土施工质量。其中在进行混凝土早期养护的时候，应该注重以下几个方面着手：（1）自然养护期间，在混凝土浇筑结束1小时内对混凝土进行保温保湿养护；（2）保证混凝土在施工期间的温度不小于正常使用期间的稳定温度；（3）防止混凝土因为内外温差影响而产生裂缝；（4）避免混凝土因为结构温度过低而出现内部水分凝结。（5）混凝土模板拆除的时间，应按结构特点、自然气温和砼所达到的强度来确定，一般以缓拆为宜。拆除模板时，混凝土与环境的温差不得大于15℃。冬季拆模应优先考虑在中午、下午等气温相对较高的时段进行，以防止拆模后新鲜混凝土迅速遇冷，产生收缩裂纹。在拆除模板过程中，如发现混凝土有冻害现象，应暂停拆卸，经处理后方可继续拆卸。对已拆除模板的混凝土，应尽量在2h内采取保温材料予以保护。（6）安排专人进行养护管理，根据现场实际情况按时按次进行薄膜覆盖加洒水养护，并且认真填写养护记录，养护做到责任到人。夏季养护采取多次洒水，或使用喷淋自动洒水养护为宜。当环境温度低于5℃时禁止洒水，采取覆盖措施进行养护。冬季施工甚至需要加盖防风棉布进行混凝土养护，有条件的购买专业养护液对混凝土面进行喷涂养护液养护，效果更佳。

非承重侧模板应在混凝土抗压强度达到2.5MPa，拆模时间尽量避开大风天气，当无法避开时，应使用缆风绳，防止模板摆动弧度过大。拆模按立模顺序逆向进行拆模。

4.4 提高施工作业人员技术水平

提升混凝土施工质量不仅要从施工技术和施工材料方面入手，而且还要加强施工人员的素质和专业技术培训。入职的施工技术人员必须要经过培训之后，达标者方可进入工地施工。混凝土施工技术人员水平不高直接會影响混凝土施工质量，因此必须要提高混凝土施工人员的专业素质，以确保公路桥梁施工技术质量。具体做法：（1）培训员工专业技术。施工企业应加强对混凝土施工操作员的专业技术知识培训，提升所有操作员的专业素质和技术水平；（2）努力提升工作人员的思想素质。所有技术人员必须要认清楚自己的位置，努力学习精心研究，不断在实践中提升自己的专业素质，树立起技术无止境的思想意识；（3）重视企业技术人员的年终审核。由于近年来，公路桥梁混凝土施工技术日新月异，新技术被不断应用于施工实践之中，这就要求施工技术人员也应该与时俱进，积极提升自己新技术，跟上时代的步伐努力拓展自身技术。

4.5对重大施工技术和设备进行改革

施工技术和施工设备也是施工技术质量的重要影响因素，所以，作为一流的企业，应该重视起对施工技术的提升和施工设备的改革。首先，企业应该明确公路桥梁建设的重要性，现在桥梁施工质量都是终身制，不仅是对企业同时也与施工队伍直接挂钩，必须保证桥梁的质量及耐久性；其次，企业应该加大对公路桥梁施工建设资金的投入，更新陈旧落后的施工设备，避免因为施工设备问题影响施工的正常进行；最后，建筑企业还应该积极引进新技术，利用国内外的先进技术来提升企业施工水平，通过技术来打造建筑企业的核心竞争力，为实现企业的可持续发展提供重要保障。

结束语：现阶段，我国正处于大力发展基础设施和经济的重要时期，随着经济全球化日益加剧，实现技术水平提升已经成为建筑企业的核心目标。公路桥梁施工中出现混凝土裂缝是较为常见的，但是混凝土出现裂缝会对桥梁的寿命产生负面影响，严重的会导致其结构件出现破坏。因此在施工中应针对其产生的原因进行分析，并结合项目要求采用合理的应对措施，降低裂缝的出现。同时还应严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理，在施工管理过程中，进一步加强巡查和管理，及时发现和处理问题，这样才能保证公路桥梁的施工质量。

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作者简介：

刘益锋（1986.11），男，汉族，江苏盐城市人，本科，职称：助理工程师，研究方向：公路与桥梁