道路桥梁施工中混凝土裂缝成因及预防对策探析

寇建明

（甘肃路桥第四公路工程有限责任公司，兰州 730000）

1 引言

在我国社会经济的快速发展过程中，公路交通发挥着重要作用，但由于我国各地地形差异较大，桥梁工程也是道路修建中的重要工程类型。当下桥梁结构中使用最为广泛的是钢筋混凝土结构，但这种结构在使用过程中经常会出现耐久性问题，影响桥梁的使用寿命。裂缝问题在道路桥梁建设中屡见不鲜，容易引发安全事故，相关工作人员要全面了解道路桥梁施工中混凝土裂缝的成因，并做好裂缝预防，因此，对于道路桥梁施工中混凝土裂缝成因及预防对策的探析具有重要意义。

2 道路桥梁施工中混凝土裂缝成因

2.1 荷载引起的裂缝

荷载裂缝是混凝土桥梁在常规静荷载、动荷载与次应力作用下产生的裂缝。由外荷载直接应力引起的裂缝为直接应力裂缝；由外荷载引起的次应力产生的裂缝为次应力裂缝。荷载裂缝产生的主要原因是设计阶段钢筋布置不合理，或者钢筋结构刚度不够造成的；同时桥梁在使用过程中，荷载过大并超过设计荷载时，也会引发荷载裂缝[1]。

2.2 温度引起的裂缝

温度裂缝的主要成因：混凝土浇筑完成后的硬化过程中，水泥会产生大量的水化热，混凝土内部的热量无法散失，温度会快速升高，而混凝土表面具有良好的散热条件，散热较快，温度上升不多，使混凝土内外部产生较大的温差，并同时产生温度应力，当该应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生裂缝[2]。

2.3 收缩引起的裂缝

道路桥梁混凝土由于收缩引起的裂缝比较常见。虽然收缩裂缝对构件承载力的影响不大，但会对结构外观有较大的影响[3]。收缩裂缝形成的主要原因：混凝土在成形之后表面的水分会蒸发，整个蒸发过程会从表面开始，然后向里发展，由于混凝土结构内外部的干缩量不同，在混凝土内部约束的影响下，拉应力会在混凝土中产生，引发混凝土开裂。

2.4 地基基础变形引起的裂缝

构件在地基发生不均匀沉降后会产生约束变形，混凝土结构内部会产生拉应力，如果拉应力超过结构的抗拉强度，就会有沉降裂缝在结构薄弱部分产生。发生不均匀沉降裂缝的主要原因：在地质勘察过程中不够精准，缺少对地质情况的全面了解，施工前没有对地基进行处理，导致地基不均匀沉降。

2.5 钢筋锈蚀引起的裂缝

钢筋锈蚀之后有效断面面积减小，削弱了钢筋与混凝土之间的黏结力（混凝土抵抗钢筋滑移能力的物理量），混凝土结构的承载力会因此受到影响，进而引发裂缝。钢筋发生锈蚀主要是由于混凝土内部含有氯离子，或者有氯离子通过混凝土结构的孔隙渗入结构内部，与钢筋发生化学反应，诱发钢筋锈蚀。

2.6 施工工艺质量引起的裂缝

道路桥梁混凝土裂缝产生的原因有很多，施工工艺质量不高也是引起裂缝的主要因素。混凝土在浇筑、起模等各个环节，如果施工工艺不合理，会产生各类裂缝，其中，最容易出现裂缝的部位是细长薄壁结构[4]。施工工艺质量引起裂缝的原因包括混凝土保护层厚度不符合要求、振捣不密实、浇筑过快等。

3 道路桥梁施工中混凝土裂缝的预防对策

3.1 荷载裂缝的预防

在桥梁上部结构采用现浇板时，要考虑横向受力钢筋的设置[5]。可采用直径较小的钢筋，且合理控制钢筋间距需，要求控制在10 cm以内；分布筋需在结构边缘处或变截面处进行加强，将钢筋网片设置在表面；当构件体积较大时，可以设置对抗剪切钢筋。

为避免钢筋发生锈蚀，要求对混凝土拌和用水进行严格的检验，避免其中含有氯离子，确保保护层厚度符合要求，也可以加入外加剂提升混凝土的耐久性。施工前进行全面的地质勘察，对不良地基进行处理，避免使用阶段出现不均匀沉降。

3.2 温度裂缝的预防

道路桥梁混凝土温度裂缝的预防需做好以下工作：

1）在养护时采用蒸汽养护法，对温度升高与下降的速度进行有效控制。

2）现浇混凝土箱梁顶板在水化反应下，温度较高，所以，在混凝土初凝时要使用塑料薄膜进行覆盖。在弯矩与剪力最小处布设天窗，两个天窗位于同一个断面上，且需错开1 m以上，以便完全开放天窗。通道气孔设置在梁翼缘板与腹板交接处，设置间隔距离为5 m；在横隔梁处增设通气孔，确保通畅的气流，减少箱内外温差，混凝土终凝后采取洒水降温措施养护。

3）在施工过程中严格控制骨料含泥量，应减少使用量，防止混凝土的抗拉强度随着含泥量的增加而下降。

4）混凝土配制时，要选择低热或者中热水泥，常见的水泥材料有矿渣硫酸盐水泥等。

5）为有效利用混凝土的后期强度，可以采取90 d强度设计配合比，可以有效减少水泥用量。

6）合理控制混凝土入模温度，不宜过高。

7）完成混凝土浇筑之后，需采取保温、保湿养护措施。

3.3 收缩裂缝的预防

1）严格控制混凝土单位用水量，确保用水量＜170 kg/m3；浇筑前，检测坍落度，水灰比需控制在0.6以下。

2）合理控制混凝土搅拌时长，保证拌和物均匀，防止离析。

3）在混凝土浇筑过程中要缓慢下料，避免发生堆积，而且要振捣充分。

4）在炎热的夏季，为避免混凝土水分大量蒸发，需采取湿润和覆盖保护措施。

5）泥沙含量较高时，混凝土的抗拉性能会下降，当有害膨胀物混入混凝土骨料后，混凝土会发生崩裂情况，所以，要合理选择水泥，如选择矿渣硅酸盐水泥。

6）混凝土用水量越大，干燥收缩越大，因此，要对混凝土用水量进行严格控制。

7）为降低用水量，可以在混凝土中掺入外加剂，外加剂应具有较高的减水率与良好的分散性；也可以将矿渣、硅藻土等粉状掺合料加入混凝土中，这样也能确保混凝土的干燥收缩。

8）为补偿混凝土收缩，避免裂缝产生，可将膨胀剂掺加到混凝土中。膨胀剂的掺加量需符合要求，以在保证混凝土强度的同时，避免混凝土出现鼓胀与开裂问题。

9）可以在合理的养护方法下加速混凝土的水化反应，以此提升混凝土强度。在养护过程中，可以采取蒸汽养护方式保持湿润。

10）采取机械振捣方式进行振捣，能有效控制混凝土收缩；需合理控制机械振捣时间，每次振捣时间为5～15 s。

11）增配构造钢筋可以预防收缩引起的裂缝，能有效提升混凝土的抗裂性。可以选择φ8～φ14 mm小直径钢筋作为构造上的配筋，全截面构造配筋率一般为0.3%～0.5%。

3.4 地基基础变形裂缝的预防

1）基础需采用桩柱式基础，以加宽下部形式，以防止在下部产生不均匀沉陷。

2）夯实地基，使地基保持沉降均匀。对于北方地区，基底埋深要对冻土的影响予以考虑；扩大刚性基础，下部结构可连成一体。

3）提升新建基础的承载力，加强横向连接，以避免新旧接缝处受到沉降的影响。

4）水泥混凝土在桥面摊铺时，要求其刚度符合要求，能确保桥梁上部结构的整体性。

3.5 钢筋锈蚀裂缝的预防

保证混凝土的高碱度、防止有害离子的入侵是预防钢筋锈蚀的关键所在。最基本的预防措施是提高混凝土自身的防护能力。在环境比较恶劣时，需采取有效措施做好钢筋锈蚀裂缝的预防工作。

1）涂刷隔离层。混凝土涂刷隔离层，能有效提升防水性与耐久性，能延缓混凝土的碳化速度，对混凝土起到良好的维护作用。混凝土表面的附着物在养护人员的施工过程中，要及时清除干净；用水将混凝土冲刷干净；在混凝土干燥之后将一层砂浆或绝缘层涂抹在构件表面，常见的隔离层有环氧树脂涂料等。

2）提高混凝土防护能力。减少有害离子入侵、减缓碱度丢失是提高混凝土防护能力的重要手段。混凝土材料选择必须符合标准，对水灰比、水泥用量等进行严格控制；控制好振捣工作，提升混凝土的密实度。

3）使用特种钢筋材料。在混凝土中运用耐腐蚀钢筋，能有效阻隔有害离子混入混凝土中，避免钢筋产生锈蚀。

4）加入钢筋阻锈剂。将钢筋阻锈剂加入混凝土中，能被有效阻隔有害离子，从而减少对钢筋产生的不良影响，减缓钢筋的锈蚀速度。

3.6 施工裂缝的预防

1）做好各支撑基础与地基的处理，防止沉降等情况发生。

2）对于耳墙式桥台、U形桥台等。填土要位于桥台之间，要做好填土质量控制，如土质、含水量等；为避免填土含水量过高，要注重做好防水与排水。

3）按照要求规定进行桥墩混凝土浇筑，如果在施工过程中一部分施工缝难以避免，要及时清除混凝土面的浮浆，在待浇面上铺水泥浆，然后对混凝土进行浇筑。桥墩浇筑要连续进行，不能中断，不能留施工缝。

4）现浇混凝土支设模板施工过程中，要求能做好承载力分析，避免混凝土偏压。模板必须牢固。基础、支架压缩变形等是支架处理的要点。避免基础下沉情况发生，在调整时可以使用千斤顶和揣手楔。

5）需预先设计好浇筑顺序，在施工过程中需严格按照顺序操作。将缓凝剂掺入混凝土，对硬化开始时间进行调整。可最先浇筑可能产生最大挠度位置的混凝土，容易发生裂缝的中间支点处的混凝土可最后浇筑，这样能对裂缝的产生起到良好的预防作用。

6）在预制构件模板上涂刷隔离剂，隔离剂在浇筑前需保持有效；脱模需保持平稳。

7）合理堆放构件。垫块需按照受力特点设置，堆放采取重叠式设置，在一条竖直线上设置垫块；板、柱这些构件的正反相同，要求做好标志，避免在存放过程中损坏构件；在运输过程中垫木需设置在构件间。

8）按照规定与要求吊装。构件的侧向刚度较差时，横向加固设施的设置十分重要，比如，预制预应力空心箱梁在吊装过程中可使用牵引绳，防止出现晃、撞等情况。

4 结语

道路桥梁施工中混凝土裂缝的发生会受到诸多因素的影响，在了解混凝土裂缝成因基础上，要采取针对性措施进行预防，确保混凝土施工符合实际要求，避免产生裂缝，影响道路桥梁的安全性与质量。为对混凝土裂缝进行有效预防，要从材料、施工工艺、荷载等多个要点出发，全面把控混凝土施工效果，提升道路桥梁施工的整体质量，促进我国道路桥梁事业的可持续发展。