公路橋梁施工中混凝土裂縫產生的原因分析及處理措施

李銳

摘要：經濟社會的迅速發展推動了公路橋梁建設。然而，在公路橋梁施工中，由于多方面因素的影響，混凝土常常會出現裂縫現象，給工程建設帶了嚴重的不利影響，必須采取相應的策略防治。

關鍵詞：公路橋梁; 混凝土裂縫; 原因; 處理措施

中圖分類號：YU997文獻標識碼： A

一、公路橋梁施工混凝土裂縫的成因分析

1、由溫度變化引起的混凝土裂縫

溫度變化是混凝土裂縫產生的主要原因。同其它物體一樣，混凝土也有熱脹冷縮的性質。在公路橋梁施工過程中，混凝土外部結構或者內部結構溫度發生變化的時候，都會導致混凝土結構發生變形。特別是大體積混凝土澆筑時，對水化計算不準，現場混凝土降溫及保溫工作不到位，引起混凝土溫度過高或內外溫差過大，產生裂縫。當結構變形受到相應的約束的時候，在混凝土結構內部就會產生應力。混凝土的抗拉強度是有限的，如果產生的應力超過結構的抗拉強度，就會導致裂縫的產生，由溫度引起的裂縫即是人們常說的溫度裂縫。

2、由荷載變化引起的混凝土裂縫

公路橋梁往往會受到來自多方面的荷載，包括動力荷載、靜力荷載、次應力等等，當荷載超過公路橋梁的承受能力，或者頻繁受到荷載的影響，久而久之，便會出現裂縫。根據引起裂縫的荷載種類的不同，又可以將荷載分為彎曲裂縫、扭曲裂縫、剪切裂縫、局部應力裂縫，并且種類不同的荷載，其表現出的特點也不盡相同。由荷載變化引起的裂縫多發生在受拉地方、剪應力較大地方、振動嚴重地方。

3、由凍脹原因引起的混凝土裂縫

如果氣溫在零度以下，混凝土結構內部的水往往會出現冰凍現象，當處于游離狀態的水轉化成為固態冰的時候，體積會發生膨脹，這時候，在混凝土結構內部就會出現膨脹應力。同時，在混凝土結構內部還會出現滲透壓情況，使膨脹應力繼續增大，降低了混凝土的強度，導致裂縫的產生。尤其是在混凝土的初凝階段，冰凍往往會造成更為嚴重的后果。所以，為了避免凍脹導致裂縫的產生，在溫度較低情況下進行施工的時候，必須采取相應的保溫措施，保證混凝土結構表面的溫度不低于五攝氏度。

4、由材料質量引起的混凝土裂縫

混凝土主要由水泥、骨料、砂等組成，如果所使用的材料質量不合格，將會導致裂縫的產生。例如，砂石的粒徑不符合要求，過大或者過小，配率不良，材料出現較大的空隙率，都會加大水泥和水的用量，對混凝土結構的強度帶來不利影響，增大混凝土結構的收縮性。同時，在所使用的砂石當中，如果礦物質的含量過高，往往會降低水泥和骨料的粘結力，使混凝土的強度得以降低。如果砂石當中的泥含量較高，往往會增加水泥和水的使用量，這樣會降低混凝土的強度、抗凍性、抗滲性。如果砂石中有機質或者輕物質的含量過大，往往會使得水泥硬化的過程延長，降低了混凝土的強度，容易導致裂縫的產生。

5、設計原因

由于個別設計單位專業設計能力不強，沒有充分考慮自然環境等因素以及缺乏設計的規范性，導致混凝土出現裂縫。比如由于個別設計單位對工程實際情況了解不深、掌握不透，導致設計出現漏洞，未對鋼筋張拉力進行充分考慮和合理設計，導致鋼筋受力不符合實際需要，極易造成“反拱”而導致混凝土裂縫。

6、養護不到位

由于在混凝土養護過程中，一些施工企業不能夠按照規定的標準和要求進行養護，對于防止混凝土裂縫的措施和技術應用不足，而導致混凝土出現不同程度的裂縫問題。特別是在冬季，由于混凝土要添加一些添加劑，在添加劑的影響下，混凝土會出現內部溫度遠高于外界溫度的問題，最高時內部溫度會達到70攝氏度左右，因而會造成混凝土出現裂縫。

7、施工不規范

施工不規范是造成混凝土裂縫的重要原因。由于混凝土在攪拌、運輸以及澆筑過程中，對施工質量要求和控制不夠嚴格和到位，極易造成混凝土裂縫。比如施工現場澆筑混凝土時，插入不當、漏振、過振或振搗棒抽撤過快，均會影響混凝土的密實性和均勻性，誘導裂縫的產生。高空澆筑混凝土，風速過大、烈日暴曬，混凝土收縮值大。對大體積混凝土工程，缺少兩次抹面，易產生表面收縮裂縫。過早拆除模板就會導致漏漿及混凝土強度不足，進而造成混凝土裂縫。梁板施工時現場預應力張拉不當（超張、偏心），引起張拉裂縫；混凝土分段或分層澆筑時接頭部位處理不好，易在新舊混凝土和施工縫之間出現裂縫；混凝土施工完成后現場養護措施不到位，早期脫水，引起收縮裂縫。由于鋼筋表面污染、支撐下沉、混凝土遭到外力破壞等都能夠引進混凝土裂縫。

8、其他原因

施工作業時氣候環境變化的影響，會導致混凝土散失水分過快或混凝土溫度變化過快使收縮過大，引起表面混凝土干縮裂縫。橋梁完工后由于外在環境發生變化也會造成裂縫。如構筑物基礎出現不均勻沉降；周圍環境影響（酸、堿、鹽對構筑物的侵蝕），引起裂縫；意外事件（火災、輕微地震、外力沖撞）引起裂縫。

二、混凝土裂縫的防治措施

1、優選材料

1.1 水 泥

在選用水泥品種時應兼顧水泥水化熱和收縮作用，應盡量選用低水化熱、低收縮的水泥，由于水泥礦物內發熱速率最快且發熱量最大的是鋁酸三鈣，并且水泥越細則其發熱速率越快，但其不影響最終發熱量，因此在選用水泥時應盡量選用礦渣硅酸鹽水泥和火山灰水泥，同時應充分利用其后期強度以減少水泥用量，由于橋梁混凝固尤其是大體積混凝土施工工期較長，施工后不可能在28d內施加荷載，因此可將混凝土標準強度的齡期適當延長，即充分利用其后期強度。

1.2 骨 料

橋梁混凝土所采用的粗骨料應采用連續級配、粒徑良好、低彈性模量的骨料，細骨料應控制其細度模數在2.7～3.1范圍內，且應控制其含泥量最低，砂率最佳值為0.33，以免因砂率過高形成粗骨料多、細骨料少而增加收縮，宜導致開裂，同時應盡量降低砂石的吸水率以利于降低收縮。

1.3 粉煤灰

在混凝土內摻加粉煤灰可減少水泥用量即水泥水化熱量，并可改善混凝土和易性，利于增加其密實度，提高抗滲能力，并可降低混凝土的最終收縮值，混凝土內的粉煤灰主要起物理填充作用并可增強粉末效應，因此可增強密實度及減少沁水和離析現象，同時其尚可延緩水化熱峰值出現時間及降低溫度峰值。

1.4外加劑

在混凝土內摻加適量減水劑可改善混凝土的和易性，并可降低水灰比以減少水泥用量；摻加緩凝劑可延緩混凝土放熱峰值出現時間而利于減少裂縫出現的概率；摻加膨脹劑來代替水泥并使混凝土產生適度膨脹，適度膨脹可抵消混凝土內部分拉應力而減少裂縫生成的可能性。

2、施工控制

2.1降低水灰比 適當降低混凝土水灰比可在一定程度上降低混凝土坍落度，當前市場上采用的混凝土坍落度超過規范要求，因此可適當降低水灰比以減少振搗過程中混凝土表面產生的浮漿；

2.2拌和 拌和過程中應確保劑量準確，并應嚴格控制混凝土的出倉坍落度，同時應嚴控混凝土的出機溫度和入模溫度；

2.3通水冷卻 澆筑前則預先埋設好冷卻水管，澆筑完畢初期則通水對混凝土進行循環冷卻以降低溫度峰值，但應控制通水時間以免溫降幅度過大而產生較大的溫度應力引起裂縫的生成；

2.4澆筑、振搗 混凝土澆筑應盡量采用分段、分層澆筑，并應控制上下層混凝土澆筑的時間間隔以保證緊密結合，澆筑時間應盡量避開太陽輻射較強的時段，澆筑后的混凝土振搗效果應保證密實、均勻一致，最終以表面泛漿為宜，澆筑完畢后應及時將表面壓實、抹平以防表面裂縫生成；

2.5砂漿層處理 澆筑后的混凝土受初凝時間、氣候及溫度等條件影響而宜在某些部位出現一定厚度的水泥砂漿層，對該砂漿層處理可采取灑干凈石子，之后用木抹子搓平使石子與砂漿層形成細石混凝土，并對其進行二次抹壓以消除裂縫，即在混凝土初凝和終凝時間段內進行二次抹壓以減少收縮和裂縫的生成。

3、加強養護

澆筑后的混凝土養護不當也是裂縫成因之一，尤其是摻加緩凝劑的混凝土養護更為重要，混凝土澆筑并終凝完成后應及時對其進行養護，一般可采取覆蓋麻袋或草袋后灑水的措施，而對于分多次澆筑的箱梁等構件，因在頂板未澆筑前而對腹板及底板養護則只能采取直接淋水，若在高溫季節施工則淋水的時間間隔控制尤為重要；寒冷季節施工則應采取保溫措施以防混凝土發生凍害，良好的保溫可防止表面裂縫生成并可延長散熱時間，利于混凝土強度和材料松弛特性的發揮，濕養則可保持在水泥硬化階段提供濕潤條件防止混凝土表面因脫水而生成干縮裂縫。

4、細化前期工作，改善設計方法

建筑工程項目前期的地質勘查、鉆探勘測以及圖紙設計是整個建筑工程項目的基石。地質勘查單位應秉著認真負責的態度向設計單位和建設單位提供勘察報告和勘測數據，做到一絲不茍。設計單位則應在建筑工程結構的設計過程中應該汲取經驗和教訓，認真分析以往工程項目建設時的現場情況，不再拘泥于書面上的設計規范，而是結合實際在保證工程結構安全的同時減少混凝土樓板裂縫出現概率。

三、橋梁混凝土裂縫的處理方法

1、表面封閉法

1.1表面封閉法是最簡單和最普通的裂縫修補方法，對寬度較小的裂縫通過密封來防止水汽、空氣、化學物質的侵入。

1.2封閉前應對裂縫表面進行處理，用鋼絲刷等工具清除裂縫表面的灰塵、浮渣及松散層等污物，然后再用酒精等有機溶劑沿裂縫兩側擦洗并保持干凈。

1.3裂縫處理好后，先在裂縫兩側涂一層環氧樹脂，然后抹一層薄的環氧樹脂膠泥，表面刮半整，保證密閉。

2、灌漿法

2.1對于較寬裂縫應進行壓力灌漿處理。灌漿處理一般采用環氧樹脂進行灌漿。

2.2對裂縫表面進行處理，沿裂縫用鋼釬鑿成“V”型槽或“U”型槽，槽寬與槽深可根據裂縫深度和有利于封閉米確定。鑿縫時先沿裂縫打開，再向兩側加寬，鑿完后用鋼絲刷和氣泵將混凝十碎屑、粉塵清除干凈。

2.3埋設灌漿嘴的間距可根據裂縫的深度確定，埋設時先將灌漿嘴用環氧樹脂膠泥粘貼往預定的位置上。

2.4裂縫封閉后，待密封膠泥達到一定強度后應進行壓力試漏，檢查密封效果。

2.5灌漿機具、器具在灌漿前應進行檢查，運行正常方可使用。灌漿結束后立即拆除管道并用丙酮沖洗管道和設備。

2.6灌漿結束后用環氧樹脂膠泥將灌漿處抹平，最后對每一道裂縫表面刷環氧樹脂水泥漿，確保封閉嚴實，并使其顏色與橋梁混凝土盡量保持一致。

開槽法修補裂縫法

該法適合于修補較寬裂縫大于0.5mm，采用環氧樹脂：10，聚硫橡膠：3，水泥：12.5，砂：28。首先用人工將曬干篩后的砂、水泥按比例配好攪拌均勻后，將環氧樹脂聚硫橡膠也按配比拌勻。然后摻入已拌好的砂、水泥當中，再用人工繼續攪拌。最后用少量的丙酮將已拌好的砂漿稀釋到適中稠度（約0.4斤丙酮就可以了）。及時將已拌好的改性環氧樹脂砂漿用橡膠桶裝到已鑿好洗凈吹干后的混凝土鑿槽內進行嵌入。從砂漿開始拌和到嵌入混凝土縫內，一組砂漿的整個施工過程需要30分鐘左右完成。嵌入后的砂漿養護即砂漿嵌入縫槽內處理好后兩小時以內及時用毛氈、麻袋將聚硫橡膠改性環氧樹脂砂漿進行覆蓋，待完全初凝后，開始用水養護。

四、結束語

總之，在道路橋梁工程施工的過程中，混凝土作為一種重要的、必不可少的施工材料，因而，我們一定要控制好混凝土的裂縫問題，對于道路橋梁施工中混凝土裂縫產生的原因，采取合理、有效地解決應對措施來預防混凝土裂縫的出現，只有這樣，才能保證道路橋梁工程的施工質量。

參考文獻

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[2]桂鵬.淺析橋梁施工裂縫成因、措施及安全管理[J].魅力中國,2011(6)