桥梁施工中大体积混凝土裂缝成因及处理对策分析

杨东尧

（浙江交工集团股份有限公司第五分公司,浙江 杭州 310052）

0 引言

桥梁是交通基础设施的重要组成部分，其安全可靠性是保证公路交通畅通的关键因素之一。混凝土是桥梁建设中最常用的材料之一，大体积混凝土因其较高的强度、耐久性和施工效率而得到广泛应用。桥梁施工中大体积混凝土的裂缝问题严重影响桥梁的使用寿命和安全性。因此，深入研究大体积混凝土裂缝成因及处理对策，对提高桥梁施工质量和延长桥梁使用寿命具有重要意义。

1 桥梁施工中大体积混凝土防裂重要性

在桥梁施工中，大体积混凝土是一种常用的结构材料。但混凝土在施工和使用过程中，因其自身的物理、化学和力学性质，以及外部因素的影响，可能会出现龟裂、裂缝等问题。尤其是大体积混凝土，其在施工和使用过程中受到温度、湿度、荷载等多种因素的影响，容易发生龟裂和裂缝。这些裂缝一旦形成，则会影响混凝土的力学性能和耐久性，从而对桥梁的使用寿命和安全性产生不良影响。因此，在桥梁施工中，防止混凝土出现裂缝异常重要[1]。

2 桥梁施工中大体积混凝土常见裂缝及原因分析

2.1 大体积混凝土特点

大体积混凝土是一种常用于桥梁等建筑工程的结构材料，其主要特点：一是大体积混凝土体积较大，厚度较厚，具有良好的承载能力和耐久性。二是受混凝土材料的物理、化学和力学性质，以及外部环境的影响，大体积混凝土具有较强的温度变形能力和抗裂能力。三是大体积混凝土施工难度较大，需严格控制施工工艺和质量，以确保混凝土的力学性能和耐久性。四是大体积混凝土需长时间养护，以达到最佳的使用效果。

2.2 桥梁施工中大体积混凝土常见裂缝及原因分析

桥梁施工过程中，大体积混凝土易产生裂缝，常见裂缝主要包括龟裂、收缩裂缝、温度裂缝、荷载裂缝等。裂缝一旦形成，不仅影响混凝土的美观性，还会影响混凝土的力学性能和耐久性，进而对桥梁的使用寿命和安全性产生不良影响[2]。

2.2.1 龟裂

桥梁施工中大体积混凝土易产生一种表面或内部出现的细小裂缝，通常将其称之为龟裂裂缝。龟裂裂缝的形成主要是由混凝土的干燥收缩、水分损失、温度变化、荷载影响等因素引起的。具体体现：混凝土在施工期间，受环境温度和湿度等因素影响，当混凝土水分含量过低、环境干燥时，则会出现干燥收缩，导致混凝土表面或内部出现龟裂。混凝土浇筑完成后，养护不到位导致混凝土出现龟裂。受荷载作用、温度变化等因素影响，同样会导致混凝土产生龟裂。

2.2.2 收缩裂缝

在桥梁施工过程中，大体积混凝土往往会产生收缩裂缝，这是一种由混凝土内部收缩引起的细小裂缝。收缩裂缝的形成主要是由混凝土干燥收缩、水分损失、外界约束等因素引起的。具体原因体现在以下两方面：

第一，桥梁施工期间，需控制混凝土水分含量，以达到合理配合比。但混凝土水分含量过低或施工环境干燥时，水分会从混凝土中蒸发，造成混凝土体积缩小，出现干燥收缩，继而导致混凝土产生内部应力，最终形成收缩裂缝。

第二，混凝土受外界约束等因素影响，如外部结构约束和支撑约束等，均会限制混凝土收缩，进而导致大体积混凝土形成收缩裂缝。

2.2.3 温度裂缝

桥梁施工中大体积混凝土的温度裂缝较为常见，这主要是由混凝土内部的温度变化而引起，究其原因是混凝土的温度变化引起的内部应力过大，超出混凝土的承受能力，从而导致混凝土破裂。

2.2.4 荷载裂缝

荷载裂缝在桥梁施工中大体积混凝土中较为常见，原因包括：一是桥梁的设计和施工不合理，或承载能力过小，当桥梁受到重载时，混凝土内部应力过大，超过混凝土的承受能力，从而形成荷载裂缝。二是混凝土强度不足，或质量不达标，在荷载作用下出现裂缝。

3 桥梁施工中大体积混凝土裂缝预防处治措施

3.1 桥梁施工中大体积混凝土裂缝预防措施

在桥梁施工中，为有效预防大体积混凝土的裂缝产生，应采取一系列预防措施，包括以下几个方面：

3.1.1 选择高质量的混凝土材料

选择高质量的混凝土材料，并合理控制混凝土的水灰比和骨料配合比，是预防大体积混凝土裂缝的重要措施[3]。

（1）水泥。水泥是混凝土的主要胶凝材料，其质量直接影响混凝土的强度和耐久性。因此，应选择符合国家标准的优质水泥，并在运输、储存、使用过程中做好保护措施，防止水泥因潮湿、变质等原因引起混凝土裂缝。

（2）骨料。骨料是混凝土的重要组成部分，其物理和力学性质与混凝土的强度和耐久性关系密切。骨料选择应充分考虑其硬度、强度、抗冻性、耐腐蚀性以及大小、形状等因素，选用符合标准的骨料，并根据设计要求控制骨料的配合比例，以提高混凝土的密实性和耐久性。

（3）水灰比。水灰比是混凝土的一个重要指标，直接影响混凝土的强度和耐久性，因此合理控制混凝土的水灰比也是预防混凝土裂缝的关键，施工期间，应严格按照设计要求控制水灰比。水灰比过大，则会导致混凝土过于湿润，难以达到设计强度，易产生裂缝和收缩缺陷；水灰比过小，则会导致混凝土过于干燥，同样会导致裂缝和强度不足。

3.1.2 做好施工工艺控制

除选择高质量的混凝土材料外，施工工艺的控制也是预防大体积混凝土裂缝的重要措施，包括混凝土浇筑速度和均匀度、适当的振捣措施、合理的拆模时间等施工工艺的控制措施。

（1）浇筑。在混凝土浇筑时，严格按照设计要求和工艺规范进行施工，控制混凝土浇筑的速度和均匀度，避免混凝土产生分层和空洞。

（2）振捣。混凝土浇筑后，要进行有效振捣，尽可能排除混凝土中的气泡和空洞，提高混凝土的密实性和耐久性。但过度振捣会导致混凝土内部应力过大，引起裂缝和收缩等问题。

（3）拆模。混凝土硬化过程中，应根据混凝土的硬化程度和设计要求合理控制拆模时间，保证混凝土的质量和安全性。因此，应避免过早拆模，以免破坏混凝土表面和内部结构，引起裂缝和其他问题。

3.1.3 加强混凝土养护

混凝土的养护是预防大体积混凝土裂缝产生的关键措施之一[4]。混凝土浇筑结束后，其内部需进行一段时间的水化反应，才能达到设计强度和稳定性。在此过程中，混凝土易受到外界干扰，进而产生裂缝。为避免混凝土因干燥收缩和温度变化而产生裂缝，应采取适当的养护措施，常用的养护方式包括喷淋水、覆盖湿布等。养护时间和频率应根据混凝土特性和施工环境进行调整，以达到最佳养护效果。此外，为对大体积混凝土内部进行降温处理，有效平衡大体积混凝土内外部温度，降低裂缝产生的可能性，必要时，可在大体积混凝土结构中埋设冷凝管，具体如图1所示。

图1 冷凝管的应用示意图

3.1.4 添加防裂剂

防裂剂是一种能够改善混凝土抗裂性能、提高混凝土耐久性和延缓混凝土龟裂发生时间的添加剂，因此添加防裂剂是预防大体积混凝土裂缝的常用措施之一。通过添加防裂剂可改善混凝土的抗张强度和延展性能，从而有效防止混凝土的裂缝产生。常用的防裂剂包括聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、玻璃纤维等。在实际施工中，添加防裂剂需要根据混凝土的特性和施工环境进行选择和控制。通常防裂剂的添加量应根据混凝土的配合比和施工环境确定，以达到最佳的防裂效果。

3.1.5 提高管理人员裂缝防治意识

在桥梁施工过程中，大体积混凝土的裂缝防治非常关键。为了确保桥梁施工质量，施工人员须增强裂缝防治意识，从源头上预防裂缝的产生，提高桥梁施工的质量和可靠性。首先，施工人员应明确裂缝危害，了解裂缝产生的原因及影响因素，以便及早发现问题并加以解决。其次，施工人员应严格遵守混凝土的浇筑和养护规范，掌握相关操作技能和经验，尤其是混凝土的浇筑和振捣操作，确保混凝土的质量和密实性，以降低裂缝产生的可能性。此外，相关管理人员应注重施工过程中的质量监控和验收，及时纠正和改进存在的问题，确保工程质量达到设计要求。

3.2 桥梁施工中大体积混凝土裂缝处治措施

大体积混凝土在桥梁施工中，常见裂缝的主要表现形式分为表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝三种类型。出现裂缝时，需要正确确认和分类。通常采用取芯法、结合尺子与裂缝宽度检测仪器进行测量，以确定裂缝的宽度和深度。根据《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1—2017），当裂缝宽度≤0.15 mm时，可不作处理，但为确保桥梁的使用寿命及混凝土的耐久性，对宽度≤0.15 mm的裂缝，可采用封闭胶进行处理。对宽度＞0.15 mm的裂缝，则可采用毕可法灌浆封闭处理。

在实际施工中，应针对不同类型的裂缝采取不同的处理措施，避免因处理方法错误而导致裂缝问题加剧，尤其要建立档案记录桥梁裂缝情况，及时跟踪裂缝的变化情况，以便及时调整维修方案，保证桥梁的安全和可靠性。

3.2.1 封闭胶修复处理

封闭胶是一种专门用于填充和封闭裂缝的高弹性胶黏剂，具有良好的黏附性和伸缩性，可有效填充裂缝，抵抗水、风、紫外线和氧化等因素的侵蚀，从而延长桥梁的使用寿命。在桥梁施工中，当裂缝宽度小于0.15 mm时，可采用封闭胶进行处理，以防止裂缝扩展和加重。具体处理方法：先用清洁工具将裂缝清理干净，再将封闭胶挤压进裂缝中，使其充分填充裂缝，直至涂层略高于桥面，待胶体自然固化后，用刮刀将多余部分刮平。此方法操作简单、成本低、效果显著，已成为一种常用的裂缝处理方法。需注意的是，使用封闭胶处理裂缝时，应确保混凝土表面干燥、清洁，以提高封闭胶的黏附性。封闭胶修补处理流程如图2所示。

图2 封闭胶修补流程

3.2.2 毕可法灌浆封闭处理

毕可法灌浆封闭法是一种针对桥梁裂缝处理的常用方法。该方法主要是通过将特定的灌浆材料灌入裂缝中，填充并封闭裂缝，以提高桥梁的抗裂性和耐久性[5]。具体处理过程：先将混凝土表面清理干净，在裂缝周围钻孔，将灌浆管插入孔中，再将灌浆材料灌入裂缝中，直至灌浆材料从另一侧的孔洞中渗出为止。随着灌浆材料逐渐凝固，裂缝被填充并封闭，以此增强混凝土的抗压性能和抗裂性能。毕可法灌浆封闭法具有成本低、施工快速、效果显著等优点，在桥梁施工中已得到广泛应用。需注意的是，选择合适的灌浆材料和施工方法非常关键，以此确保处理后的裂缝能满足工程要求。毕可法灌浆封闭处理流程如图3所示。

图3 毕可法灌浆封闭处理流程

4 结语

综上所述，桥梁作为我国交通路网的重要组成部分，发挥着极其重要的作用，其安全性是保证交通路网畅通的关键。当前，我国桥梁施工中大体积混凝土经常受裂缝问题困扰，对桥梁的使用寿命及混凝土耐久性构成威胁。基于此，该文对我国桥梁施工中大体积混凝土的常见裂缝展开探讨，对其形成原因进行了深入分析，并提出了预防及处治措施，供行业参考。