石漠戈壁区桥涵工程混凝土产生裂缝的原因及处理措施分析

吕卫东，刘高雷

（中交路桥华北工程有限公司，北京 101149）

混凝土裂缝是一切以混凝土结构为主的建筑工程中最为常见的质量问题。以桥梁工程为例，混凝土裂缝的出现直接会影响工程结构的稳定性与安全性等，甚至会造成严重的安全事故。因此，混凝土裂缝的防治已经成为很多工程中最为关注的问题。从混凝土裂缝的产生原因来看，其包含了多种因素，比如结构、设计、气候因素等。对石漠戈壁区桥涵工程的混凝土裂缝而言，其最为重要的是分析混凝土裂缝产生的原因，进而采取有针对性的解决策略，提高工程质量。

1 石漠戈壁区桥涵工程混凝土产生裂缝的原因

京新高速公路临白三标位于内蒙古阿拉善区域内，在该区域内，自然条件相对恶劣，尤其是夏季与冬季的气候条件相对干燥，表现为夏季干燥高温、冬季寒冷多风的气候条件，由于在该区域内多石漠戈壁区域，区域内存在较大的温度变化等，再加上一些施工因素等的影响，混凝土裂缝问题成为该桥涵工程质量问题的重要表现。其混凝土裂缝的原因主要表现在以下方面。

1.1 温度变化影响剧烈

较大的温度波动是形成混凝土裂缝的直接原因，主要体现：（1）结构成型的过程中，由于混凝土结构会经历不同的养护阶段，而在这些不同的养护时期，混凝土温度与外部环境的温度存在着较大的温差，比如，在蒸养过程中，混凝土的温度与湿度都相对较高，而在蒸养结束以后，温度发生急剧降低的过程，进而使得混凝土出现收缩变形现象。随后，在成型的过程中，混凝土受到较大的日温差的影响，最终出现热胀冷缩变形现象。这些变形现象最终都会导致混凝土裂缝的出现。（2）混凝土的使用过程中，白天与晚上存在着不同的变形趋势。白天，混凝土温度呈现从外向内的升温过程，在此过程中，混凝土温度的这种变形趋势极易引发膨胀变形现象，且外部的变形趋势相对明显；而夜晚，混凝土温度呈现出从外向内的降温过程，此时，混凝土会产生由内向外的收缩变形现象。混凝土结构长期受到这种变形的影响，导致其极易出现裂缝问题，从而使得桥涵工程面临着较大的质量问题，严重影响了工程的正常使用。（3）桥梁墩台受到温差影响存在较为严重的裂缝现象。在本工程中，西南方向的墩台面长期在日间受到阳光直射的影响，表面温度高，昼夜温差极大，导致在该方向裂缝的发生概率较高。

1.2 干湿变化作用明显

由于该桥梁工程处于石漠戈壁区，在该区域内，其气候条件表现为年平均温度较低、日温差大、风沙多且干燥。在这种气候条件下，区域内存在着明显的干湿变化，这种变化会导致混凝土存在着各种变形问题，一旦在变形的过程中受到某种约束力的影响，就会形成混凝土裂缝。主要表现：（1）湿热蒸气养护的过程中，混凝土的湿度高达90%以上，而在养护结束以后，受到环境因素等的影响，其湿度大大降低，达到了30%左右，在湿度的降低过程中，混凝土发生由外向内的干燥收缩现象。（2）在混凝土的使用过程中，白天混凝土受到阳光直射等的影响，导致其中的水分逐步被蒸发，在此过程中，相对湿度逐步降低，混凝土表面出现干燥收缩现象。而在夜晚随着温度的降低，混凝土内的水蒸气逐步产生冷凝，进而增大了混凝土表面的湿度，表层混凝土发生吸水现象，此时，一部分收缩可以被恢复，而大部分由于凝胶体失水所引发的收缩现象难以被恢复。（3）如果存在风力、风速较大的情况，混凝土水分的蒸发较快，也就会引发剧烈的干燥收缩现象。在受风力作用较强的混凝土面，会出现严重的裂缝。

1.3 自干燥收缩较大

在混凝土蒸养结束以后，依旧存在着严重的水化现象，在此过程中，由于高强高性能混凝土相对致密，使得混凝土内部无法及时从外部吸收水分，再加上水化作用的影响，导致混凝土内部存在的水分大大降低，这种情况下，极易出现干燥收缩变形现象，出现混凝土裂缝。

1.4 水泥用量偏大

在施工过程中，为了提高桥梁工程的耐久性，往往会在混凝土的配比过程中加大水泥的使用量，而水泥的增加必然会导致严重的水化热反应，导致混凝土存在较大的内外温差，进而极易引发混凝土裂缝的出现。如果混凝土配合比设计的过程中，水泥的使用量过多，就会导致后期混凝土存在严重的水化热反应，水泥水化热反应过程中会产生大量的热量，这些热量聚集在混凝土内部无法及时散发，而混凝土外部温度的下降极快，这种极大的内外部温差也就加大了混凝土裂缝出现的概率。

2 裂缝处理措施

2.1 桥涵工程混凝土设计

从桥涵工程混凝土的设计来看，有关的工程标准中明确规定了其在混凝土的设计中需要考虑的因素，比如，在石漠戈壁区，桥涵工程混凝土设计过程中，应该将重点放在较大温差对温度应力的影响上。因此，在实际的施工过程中，结构计算温差取值的过程中，要根据工程区域内的实际情况，做好相应的温度场测试，根据测试结果，获得最为可靠的数据。此外，混凝土设计中还需要考虑同纬度区域内的相关设计规定。近年来，为实现我国经济社会的稳步发展，国家积极实施了西部大开发战略，由于西北地区分布着大范围的石漠戈壁，在这些区域内，兴建了大量的基础设施，因此，有关工程部门要总结在该区域内工程施工中的温度场问题，进而对石漠戈壁区域内的混凝土设计等做出更为明确的规定，为工程建设提供重要的指导。在温度存在较大波动的区域内，施工过程中要加强对钢筋的布置，以实现对裂缝的控制。

2.2 优选科学、合理的配合比和添加剂

混凝土配合比设计的优化在一定程度上可以减少裂缝的出现。比如，在粗细骨料的选择上，要保证其砂率等符合要求；在工程耐久性的基础上，尽量减少混凝土中水泥的用量，并优先选择稳定性较强、水化热反应较小的水泥，以降低混凝土水泥水化热产生的不利影响。此外，在混凝土配制的过程中，也可以将适量地使用一些外加剂等，比如高效减水剂、粉煤灰等，这些外加剂的使用在一定程度上可以替代部分水泥的作用，减少水泥的用量，改变水泥混凝土内部的孔结构，进而也就大大减少了混凝土内部的孔隙，提高了混凝土的密度，减少了收缩裂缝的出现。总之，在混凝土配合比设计上，有关人员要做好相应的试验，保证配合比的最优化，使得混凝土的配合比设计能够以工程的质量标准为基础，提高混凝土的质量。

2.3 桥涵工程混凝土施工

桥涵工程混凝土施工的过程中，需要遵守以下的施工要点：（1）如果是在夏季施工，由于石漠戈壁区内的昼夜温差相对较大，对大体积混凝土、灌注水泥混凝土而言，存在着更为剧烈的水化热反应，因此，为减小水化热反应混凝土裂缝的出现，往往需要使用水热化较低的水泥，比如，矿渣水泥、火山灰水泥等。（2）在水泥浇筑之前，相关人员需要首先要保持模板、底板的湿润性，随后再开展浇筑作业。当水泥灌注结束以后，尽量采用带模养护的方式，如果拆模时间过早，会造成混凝土表面的失水现象，进而出现表面裂缝。（3）在实际的施工过程中，要严格加强施工过程的控制，保证配料的正确性。而在水泥混凝土的运输、振捣等过程中，必须要严格遵守相应的施工规范，维持混凝土表面的湿润性，保持长达两周以上的养护。（4）加强对新型施工工艺的应用，在条件允许的情况下，对于一些小型构件，往往可以通过二次振捣的方式来提高其密实性、强度等，科学控制振捣时间，可以大大提高水泥混凝土的整体性能，增强其抗裂性与耐久性等。水泥混凝土在初凝前后的再次振动，可以使得其强度提高30%～40%，但其中最为关键的是重复振动时间的科学把控，时间过短会导致水泥混凝土性能的提升效果极小，而时间过长会破坏原有的混凝土结构，因此，重复振动对小型水泥混凝土构件的应用效果明显。

2.4 桥涵工程混凝土养护

混凝土的养护过程中，其需要重视的是养护环节裂缝的控制，一旦养护过程中出现裂缝，要立即采取适当的补救措施，避免裂缝的扩展。此外，当桥涵工程投入使用以后，如果存在结构受力的不均匀、超载等问题，也极易引发裂缝。石漠戈壁区的桥涵工程，混凝土养护过程中应该加强对混凝土内部温度的控制，并做好相应的洒水养护，保持混凝土表面的湿润。对石漠戈壁区域内的桥涵工程而言，由于其区域自然环境相对特殊，在桥涵工程项目中，为保障工程的总体质量，更要在混凝土施工后期加强对混凝土的养护管理，及时做好混凝土的保温、保湿处理等，避免养护管理不到位引发的混凝土质量问题等。此外，在养护过程中，有关的养护管理人员要根据工程的质量要求，对养护时间等加以科学控制，一般其养护施加往往在2周以上，在养护过程中，有关人员要保障养护的规范性，避免养护中不当行为等的出现。

3 结束语

近年来，随着我国对基础设施建设的投入增大，石漠戈壁区内的基础设施逐步完善，尤其是桥涵工程逐步增多。但是，石漠戈壁区的桥涵工程受到各种因素的影响，极易出现混凝土裂缝的质量缺陷。在施工过程中，有关施工人员要结合可能引发裂缝问题的原因，采取必要的控制措施，降低裂缝出现的概率，提高桥涵工程的整体质量。