浅析公路桥梁混凝土主要质量问题控制

王树红

(青海省交通检测有限公司 西宁 810003)

引言

公路工程作为主要的公共基础设施，对我国经济发展起着至关重要作用，公路工程的安全性，不仅决定公路是否能正常发挥使用，更关系到人民群众生命财产安全，必须严格管控。桥梁作为公路工程的主要组成部分，其安全性、可靠性是公路工程整体正常使用和安全不可或缺的重要因素之一。任何建筑物的安全使用，必须以其施工质量符合标准为前提，要保障公路工程的安全使用，就必须对桥梁的施工质量加强管理，以确保公路工程整体的安全可靠。

公路桥梁的种类很多，除少数的钢结构桥梁之外，绝大多是钢筋混凝土桥梁，按其受力体系主要分为梁式桥、拱式桥、悬索桥、组合体系桥，无论何种桥梁，其主要承载构件大多为钢筋混凝土结构。在实际施工当中，钢筋(钢索)由于在工厂生产，材料质量较有保障，施工质量也易于控制[1-4]；而混凝土大部分在现场生产，除水泥外，其他原材料基本为就地取材，材料质量参差不齐。同时混凝土施工过程受环境、气候影响较大，施工质量较难控制。因此，混凝土施工质量控制是桥梁质量的要点和关键点[5]。谢亨[6]以受力角度分析了混凝土的裂缝问题。陈威[7]研究得出混凝土施工过程中严格要求原材料级配等级和材料优质的配合比，可有效减少裂缝。赵成毅[8]从材料角度、施工工艺以及养护技术等方面综合分析了混凝土质量问题。本文在实际案例中分析桥梁混凝土问题，总结成因，得出控制措施，为相关桥梁混凝土质量问题指导借鉴。

1 混凝土质量问题

混凝土材料是公路桥梁的重要组成部分[9]，混凝土的优劣可以反映建筑的质量。但是实际工程中混凝土容易受到环境、气候、施工等各方面的影响，造成混凝土质量难以保证，从而影响工程的质量[10]。混凝土的质量问题往往表现于以下几方面。

1.1 裂缝

公路桥梁施工过程中，混凝土伴随时间逐步硬化。现场工作条件下，由于环境等因素，导致混凝土中水分的加速流失，从而产生混凝土裂缝，产生结构开裂问题。

1.2 蜂窝麻面

混凝土拌和时，若未严格按照规范进行搅拌配比，在运输过程中就会引起混凝土离析，造成混凝土胶凝浆液与骨料分布不均匀，不易振捣，出现蜂窝麻面等一系列问题。后续使用中，由于蜂窝麻面吸水冻融，导致出现混凝土剥落等问题，降低桥梁的耐久性和稳定性，缩短桥梁的使用寿命，影响桥梁的行车安全。

2 实际案例及分析

2.1 裂缝破坏案例

2.1.1 案例

2004年6月，辽宁盘锦田庄台大桥突然垮塌，该桥垮塌前因主梁底部裂缝和局部掉块、桥面板龟裂等问题在进行整修施工，由于当时维修技术原因，当地交通局对桥梁采取限载限行措施后，只对桥面铺装进行返修处理，梁底部裂缝没有进行处理；事故发生后，专业技术人员现场分析，一致认为主梁和桥面板裂缝导致水渗入砼结构内，冬季低温冻胀进一步加剧裂缝发展，而在前期桥梁鉴定时也发现了砼结构因裂缝发展导致局部开裂、掉块的现象，事故的主要原因是车辆荷载引起裂缝掉块，造成结构局部破坏，引发主梁跨整体坍塌，这是典型的裂缝问题引发的质量安全事故。由此可见，桥梁混凝土裂缝危害之大。

2.1.2 案例分析

混凝土裂缝问题是桥梁混凝土质量的主要问题。混凝土裂缝按产生原因大体分为温度裂缝、干缩裂缝、徐变裂缝(使用过程中的荷载裂缝)。不管何种裂缝，前期裂缝小于相关规范规定的最低标准时，一般只是影响结构外观，不会对桥梁的承重能力和使用功能造成影响。但是随着裂缝的发展，特别是裂缝局部贯通或裂缝深度、宽度超出规范允许范围，则会造成雨水渗入结构内部导致钢筋生锈腐蚀或者低温冻胀破坏，直接影响桥梁整体使用功能和安全性；当裂缝发展积累到一定程度，则可能直接造成桥梁混凝土结构局部破坏，从而引起桥梁结构整体破坏，失稳倒塌。

前面大致列举了混凝土裂缝类型，根据裂缝类型对其产生原因简要分析如下；温度裂缝，顾名思义是由于温度变化引起的裂缝，其主要原因是混凝土结构在施工时，由于混凝土内部因水泥水化热无法及时散发，导致混凝土内部产生热膨胀应力，而同时混凝土在水化硬化过程中逐渐形成强度约束内部膨胀变形，当混凝土内部热膨胀突破混凝土强度约束时，就会在混凝土表面形成温度裂缝；还有一种是混凝土构件遭遇寒潮时产生收缩应力，当收缩应力大于混凝土的抗拉强度时，也会产生温度裂缝。干缩裂缝产生的主要原因则是混凝土施工过程中受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身膨胀或收缩，产生龟裂。混凝土徐变裂缝较为复杂，简单来说就是在使用过程中，混凝土构件反复承受荷载产生变形，当变形产生的应力大于混凝土的抗拉强度时，就会在表面产生裂缝；另外，实际使用时超载、偏压都会造成应力裂缝。

2.2 蜂窝引起破坏案例

2.2.1 案例

2018年9月，京抚公路巴兰河桥桥墩发生坍塌，该桥上部结构为T梁，下部为重力式混凝土桥墩，桥墩下部长期受河水冲刷，冻融侵蚀，桥墩冲刷线位置砼剥落情况严重，造成个别桥墩断面缩颈，虽然当地采取了石笼围护，但最终还是发生桥墩倒塌事故，经专家现场调查分析，认为其主要原因是桥墩混凝土表面粗糙，冲刷线以下混凝土表面局部蜂窝、气泡，造成水流冲刷作用加剧，冻融破坏加大，混凝土剥落严重，防护石笼没有有效阻断冻融破坏，混凝土剥落最终造成桥墩断面缩小严重，最终造成桥墩垮塌。

2020年12月，受相关单位委托，对G6高速共茶段定期检测，角什科寺桥、然去乎桥多处梁板、横隔板位置出现网状裂缝、砼剥落掉角病害，较大的裂缝宽度0.34mm，长度达4m左右，局部网状裂纹长度有10余米；最大的构件表面砼剥落掉角长度2m左右，宽度0.2m，小范围有露筋。墩台基础也存在冲刷、掏空病害。见图1。

图1 桥梁破坏图

该条高速于2011年12月份建成通车，短短十年，由于地处高寒地区，裂缝、蜂窝等局部质量缺陷发展严重，现场检查并分析原因主要是前期的细微裂缝经行车荷载作用后扩大，边角部位蜂窝缺陷，吸水后冻胀造成砼剥落；墩台基础也能明显看到底系梁顶部砼出现剥落现象。为确保桥梁安全使用，根据检测鉴定及现场情况向报检单位提出了相关处置措施。

2.2.2 案例分析

混凝土蜂窝麻面及气泡危害比较直观。首先蜂窝麻面及气泡降低了混凝土的密实性，直接影响混凝土强度，造成混凝土构件承载力下降；再者在寒冷地区，蜂窝麻面容易在混凝土表层积水造成冻胀破坏；在有水流冲涮作用的环境，蜂窝麻面会加大水流冲刷破坏，加速结构损坏。以上的危害，都会对桥梁结构造成直接损害，降低桥梁承载能力和使用寿命。

蜂窝麻面及气泡产生的原因主要是混凝土浇筑过程中振捣不到位，漏振或振捣时没有将混凝土内部水泡、气泡引出，也可能是混凝土构件模板粗糙，安装拼缝不严密，浇筑振捣过程中局部漏浆，也是混凝土搅拌质量太差或浇筑间隔时间过长，也会在局部形成蜂窝麻面及气泡现象。

3 控制措施

随着人们对质量问题的不断分析和研究，质量控制手段和方式不断完善，针对以上的质量问题，在桥梁建造的设计、施工、使用各环节都提出了质量控制措施，比如针对混凝土裂缝，设计阶段会在重要的混凝土构件中局部设置防裂钢筋网片措施，相关施工规范也规定混凝土原材料的质量指标、大体积混凝土施工养护措施，桥梁使用过程中有专门的养护单位进行定期检修和裂缝处治。本文主要从施工角度出发，简要说明相关控制措施和要点。

公路桥梁的施工是个系统工程[11]，我们不能把质量控制和其他控制割裂开，在涉及质量控制时也不能忽略其他方面的控制，针对当前的施工管理模式，主要提出以下几点控制措施：

3.1 完善质量管理体制

完善的质量管理体系是首要前提[12]。离开管理就没有质量，没有完善的管理体系，质量管理控制就无法有效落实。完善的质量管理体系将管理责任逐层分解，从原材料到混凝土生产、浇筑施工等各环节，明确施工人员各自的责任，便于管理及改进，奖罚激励机制则会加强人员的责任心和自觉性。

3.2 做好施工方案和技术交底

做好施工方案编制和技术交底工作。从原材料质量控制、混凝土试配、拌合、运输、浇筑、养护措施等方面形成完整的施工方案，明确质量控制要点和措施。在实际实施过程中，编制合格的施工方案说起来容易，落实起来困难，许多施工方案都存在敷衍了事和照抄照搬的现象，没有可操作性。技术交底的工作是为了让施工各环节的参与者明确各自要怎样履行职责，要控制什么，要注意什么，要怎么做。没有一个合格的施工方案，施工人员也不清楚该怎么控制质量，要做些什么，施工质量便无法保证。

3.3 各环节质量控制要点

原材料方面要严格控制砂石料级配，良好的级配才能保证混凝土良好的和易性和工作性能，减小混凝土离析；另外碱活性骨料应严格禁止使用，因为它会与水泥中的碱产生碱硅酸、碱碳酸盐反应，会使混凝土内部膨胀，导致混凝土开裂[13]，严重的会直接导致混凝土构件崩溃。含泥量和外加剂质量也是关键，有的外加剂质量不稳定，对含泥量特别敏感，会造成砼坍落度损失过快，甚至会造成混凝土到现场后无法施工。水泥的种类选择也很关键，特别是在炎热的夏季或大体积砼施工，要求在保证混凝土强度的基础上优先选用水化热较小的水泥品种，尽量采用低碱水泥，也能有效减少混凝土裂缝。

混凝土试配环节直接确定了工作强度和工作性能，合适的配合比不仅能保障混凝土强度，还能保障混凝土优异的工作性能，避免离析、塌落度损失过快、不易振捣等问题，减少蜂窝麻面缺陷。

拌合、运输环节首先要保证拌合时计量准确，避免因计量不准确造成后期强度不足或工作性能差；另外拌合时间要满足规范要求，防止因拌合时间不足造成离析；如果夏季混凝土出机温度高于32℃，应采取冰水降温拌合措施；运输最好采用专用混凝土罐车，环境温度过高时应在罐车外包裹隔热材料，防止浇筑时混凝土温度过高，塌落度损失过快不易施工，浇筑后水化热过大等问题。

浇筑前严格模板工序检查，防止因模板拼缝不严漏浆造成蜂窝麻面；浇筑施工人员必须是熟练工人，浇筑时分层布料均匀连续，振捣时不漏振，分层交界部位振捣到位，快插慢拔将气泡、水泡充分排出，避免造成混凝土蜂窝麻面和水泡、气泡缺陷。2018年在大武经达日至班玛公路大武至达日段验收检测中，个别小桥重力式桥台底部出现砂浆修饰脱落，主要的问题就是漏振和漏浆造成了表面蜂窝、麻面，也没有良好的处置。

养护措施是混凝土质量把控的最后环节，也是关键环节，许多部位都是在养护环节不按要求操作，造成混凝土裂缝严重，影响混凝土强度和使用寿命。对于普通混凝土结构来说，只要环境温度在5℃以上，都可以采取塑料膜覆盖保湿养护，并且保湿养护时间必须满足规范要求的7d以上。如果是大体积混凝土，要计算混凝土内部的最高温升，结合环境温度确定养护方式。如果混凝土内部最高温升与表面温差不超过25℃，可以采用覆盖保湿保温薄膜养生，养护期不少于7d且混凝土表面温度与环境温差不大于20℃后才能拆除养护措施；如果不能保证混凝土内部温升与表面温差不超过25℃，可以在混凝土内部设置降温水管，浇筑完成后通过降温水管循环冷水降低混凝土内部温度来确保温差符合规定，表面同样采取覆盖保温保湿薄膜养护措施，拆除养护措施的条件不变；也可以在设计单位同意的情况采取分层浇筑措施或分仓浇筑措施。

3.4 管控落实

管控到位是重点。不管是何种方案、何种措施，必须管控到位、落实到位，否则一切都是空谈。不是所有的施工人员都有良好的责任心和自觉性，特别是现场实际施工操作人员大多以农民工为主，质量意识较差，也不清楚混凝土质量缺陷所造成的严重后果，所以在实际现场施工过程中，除了做好施工方案和技术交底外，必须有专人督促检查各个环节的措施落实到位，并严格奖罚措施，这一点尤为重要。在大武经达日至班玛公路大武至达日段验收检测中，也发现个别小桥有梁板底部砼存在夹杂泡沫块且露筋的质量缺陷，这就充分说明现场管控不足的问题。

4 结语

混凝土的质量控制是公路桥梁质量控制问题的重点。混凝土质量缺陷造成的危害，是逐渐发展的，积累到一定程度就会造成桥梁破坏，影响使用功能。混凝土表面裂缝、蜂窝麻面等看起来很微小的缺陷，后期会直接影响到桥梁安全性和使用寿命，所以质量控制要从施工开始就着手，形成系统的管理体系和控制措施，从方方面面的细节入手，尽量控制和减少桥梁混凝土质量缺陷问题，确保桥梁安全使用。