公路桥梁混凝土裂缝产生的原因及防治对策

李 俊

(山西省祁县公路管理段，山西 祁县 030900)

0 引言

随着当代交通的快速发展，交通量日益增大，公路桥梁外荷载的作用增加，随之而来的是梁体裂缝的宽度和数量增加。由于裂缝的增加极易导致桥梁的使用性能大打折扣，例如在雨水充足的地区，梁体产生的裂缝会导致水分进入桥梁内部，腐蚀桥梁内的钢筋，致使桥梁结构承载力降低。而在北方寒冷地区，当裂缝内存在水时，极易发生冻胀，进一步通过裂缝破坏混凝土内部结构，加大裂缝的宽度。这严重影响了桥梁的质量，增大了桥梁使用过程中的安全隐患，不利于桥梁的耐久性。因此，在设计和施工时必须根据当地的实际情况采取有效的措施对裂缝进行控制。

1 公路桥梁混凝土裂缝的种类

混凝土受温度梯度、外荷载、设计、施工等因素的影响会形成不同程度的裂缝，因此裂缝的种类也是多种多样的。但笼统地可以把裂缝归为以下几类：按照产生裂缝的原因可以分为物理类裂缝和化学类裂缝；按照对桥梁结构的危害程度可以分为表面裂缝和贯穿类裂缝；按照裂缝产生的时间可以分为早期裂缝和后期裂缝。在钢筋混凝土桥梁的施工和使用中，为了使钢筋发挥抗拉性能，混凝土梁往往是带裂缝工作的，此时的裂缝是由于截面下缘出现了拉应力而导致混凝土被拉裂，是较为常见的裂缝，是物理类裂缝的同时也是表面裂缝，并不对桥梁的承载能力造成影响。然而有些物理裂缝，例如混凝土梁受温度变化产生的裂缝，也是常见的，但往往很难对其进行有效的控制，严重时还会影响桥梁的正常使用，为人们的日常出行带来不便。

2 公路桥梁混凝土裂缝产生的原因

公路桥梁混凝土裂缝的产生主要有两点：一是混凝土材料本身的性能；二是公路桥梁不合理的施工导致了裂缝的大量产生。

2.1 混凝土材料的缺陷引起的裂缝

混凝土材料抗压能力突出但抗拉能力极差，“一拉就裂”即是对混凝土抗拉能力的真实写照。在施工和正常使用阶段，混凝土往往会因为梯度温度、支座的不均匀沉降等因素在内部产生拉应力，形成细小的裂纹。由于混凝土是由水泥、砂、石、水等材料拌合而成的，因此混凝土的性能也受到这些材料的制约。现以水泥为例简要说明由于材料的不恰当选用对混凝土产生的不利影响。

若是在混凝土的拌合中选用了氧化钙超标的水泥，往往会由于氧化钙反应速度缓慢造成混凝土不易凝结，拖延施工的速度。而含量过多的氧化钙也会在混凝土凝结后继续发生化学反应，降低了混凝土的抗拉强度。若是使用受了潮的水泥，同样也会对混凝土的强度造成影响。还由于水泥成分较多，在混凝土的拌制使用中稍有不当就会发生化学反应，最终导致混凝土的强度不满足设计强度，使构件容易发生开裂。

2.2 施工工艺的缺陷引起的裂缝

在施工阶段往往最容易产生裂缝，主要原因就是施工过程的不规范性。我国的工程质量监管体系还不够完善，因此导致工程在施工中得不到有效的管理，很难控制施工质量。例如在进行混凝土的拌合和运输时，有些施工人员不按照顺序投放材料，存在拌合时间不够或者运输时间过长等不规范施工的现象。往往会导致混合料拌合不均匀，在进行浇筑时发生离析，成桥后产生不规则的裂缝。而在对混凝土浇筑时，由于钢筋绑扎质量的影响无法确保混凝土保护层的厚度。当混凝土保护层太厚时会产生较宽的裂缝，对桥梁的承载能力不利。混凝土振捣的不均匀、在泵送时不对用水量进行科学的计算控制都会导致混凝土的表面上产生收缩裂缝。在后期养护时需注意保持混凝土表面的湿润，若是养护不及时会造成混凝土发生不规则的收缩，产生裂缝如图1所示。

2.3 其他影响因素导致的混凝土裂缝

最初浇筑混凝土时，由于水泥的作用导致温度不断上升，混凝土内部温度降不下来，而外部的温度变化较大，综合影响了混凝土成形过程中的性能变化。混凝土在工作过程中会出现不可避免的收缩俆变，会引起混凝土的变形，引起裂缝的产生。另外，地基基础的不均匀沉降，造成的构件约束变形，使混凝土的结构应力发生变化，此外混凝土中通常会配有钢筋，如果保护层过薄则容易引起钢筋的锈蚀，致使膨胀应力的产生，造成混凝土裂缝。温差变化也可能引起冻胀，膨胀力变大，混凝土强度变低等也会引起混凝土的裂缝。

3 公路桥梁混凝土裂缝的防治措施

对混凝土裂缝成因进行分析，作者根据自身工作经验总结了几种方法对裂缝进行处治，望同仁指教。

3.1 壁可法灌注

壁可法灌注是最常用的裂缝处治方法。施工时首先需对混凝土的表面进行处理，一般采用钢丝刷沿着裂缝在5 cm的范围内进行清理，或者采用清水清除裂缝的浮尘。之后按一定的配合比配制封口胶，用封口胶将注入座黏贴在裂缝上，注入座的布设原则是沿裂缝方向每30 cm设置一个。之后将封口胶注入清理出来的裂缝内，为确保裂缝的修补质量，应尽量保证一次性完成封口胶的注入。待封口胶固化后，需配置灌注胶，之后将灌注胶通过专用注入器(或黄油枪)和注入座的连接灌注到裂缝内。待灌注胶自然固化后即完成裂缝的修补工作。此法可恢复混凝土构件的强度和承载能力，施工工艺较为简单，容易操作。

3.2 粘贴碳纤维布

有时也会采用粘贴碳纤维布的方法对裂缝进行控制。主要是利用碳纤维优越的抗拉性能使其与梁内纵向钢筋共同承受拉应力。粘贴前需对粘贴的位置进行凿除、打磨以确保表面的干净整齐，加强粘贴效果。之后刷上一层环氧树脂基液，涂刷时须确保其涂刷质量不可出现气泡，对厚度要求为小于1 mm。遇到梁底表面不平的情况还需使用找平胶进行找平，待找平胶固化后用浸渍胶粘贴碳纤维布，同样要求粘贴面无气泡。粘贴完成后需植入碎石颗粒，喷涂环氧水泥胶砂，保证主梁整体的美观性。

3.3 对裂缝的预防措施

除了上述的两种方法对裂缝进行处治外，还应对施工质量进行监督，以达到控制裂缝的目的。笔者以为要想预防裂缝应从建筑材料和施工质量入手。

混凝土的质量和强度受配合比与材料质量的控制。因此，在制作混凝土混合料时必须对水泥、砂、石进行多次实验确定合适的配合比，确定各类材料的用量。施工单位的采购人员还应加强对建筑材料的质量检测，购买合格的材料，要注意材料在施工现场的摆放位置，避免因为材料的不合理放置对混凝土的强度造成影响。在确保材料的质量后还应规范施工过程。为避免时间太长导致混合料发生离析致使混凝土材料不均匀分布，在施工时一定要注意尽量缩短混凝土混合料的运输时间。在运输和后期的养护过程中还应注意水分的流失。在进行大规模的混凝土浇筑作业时，为方便热量的及时散发，需按照设计的要求进行分块或分层浇筑。不能一次浇筑成型的构件在进行第二次浇筑时需注意时间，一般在第一次浇筑的混凝土初凝前进行第二阶段的浇筑，为的是使两次浇筑的混凝土能实现良好的连接。

4 结语

桥梁结构在公路工程中是十分常见的构造物，混凝土桥梁也是主流的桥梁，混凝土裂缝的产生也是常见的问题，但也是影响桥梁寿命的主要因素，对桥梁混凝土裂缝的防治是保证桥梁使用寿命的关键所在，裂缝的产生虽然不会使桥梁立即坍塌，不过千里之堤毁于蚁穴，早期的预防和及时发现及时处理同样重要，相信在广大桥梁工作者的不懈努力之下，公路桥梁混凝土裂缝的问题会逐步得到解决。