市政橋梁施工混凝土裂縫分析及其防治

姜威

（中鐵十六局集團第一工程有限公司，北京市 101300）

0 引言

隨著我國路橋建設的不斷發(fā)展，橋梁建設也逐步進入軌道。橋梁工程施工過程中，混凝土橋梁作為一種常見的橋梁結構，雖然具有安全系數(shù)高、使用壽命長、施工方便等優(yōu)點，但是在施工過程中受橋梁沉降、抗拉能力等因素的影響，容易出現(xiàn)一些裂縫，為保證市政橋梁施工質(zhì)量，需要對混凝土裂縫進行分析，并提出相應的解決措施。

1 混凝土裂縫的種類

（1）荷載過大出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。主要是由以下幾點因素導致：在設計施工圖紙時沒有針對橋梁的整體結構進行充分考慮和計算；施工過程中未按照施工要求進行操作；橋梁試用階段對超過橋梁荷載的車輛未進行阻止；一些外在物體如車輛、船等對橋梁產(chǎn)生的撞擊；自然因素對橋梁產(chǎn)生的影響等[1]。

（2）溫度差異引發(fā)的裂縫。混凝土因受到溫度影響而發(fā)生熱脹冷縮，因此一旦混凝土內(nèi)部或外部環(huán)境發(fā)生變化，則會出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。

（3）施工工藝不合理引發(fā)的裂縫現(xiàn)象。主要表現(xiàn)為鋼筋的腐蝕現(xiàn)象、混凝土澆筑過程中出現(xiàn)的裂縫等。

2 橋梁混凝土裂縫成因分析

2.1 水泥

在進行施工材料的選擇過程中，水泥的安定性要求不符合施工要求，如水泥中游離氧化鈣的含量過高會引發(fā)裂縫的出現(xiàn)，主要是由于氧化鈣在凝結時，水化速度較慢，導致混凝土凝固之后還存在水化現(xiàn)象，從而降低了混凝土的強度；在水泥出廠之前，由于強度不符合要求或者受潮而導致水泥質(zhì)量降低，從而影響混凝土強度；水泥內(nèi)堿性物質(zhì)的含量較高，會使混凝土出現(xiàn)堿骨料反應；在進行水泥原料的采購時，選擇標號較低的水泥，為增強混凝土強度需要增加水泥的使用量，則會導致混凝土收縮時間增加；選擇粒徑較小、空隙率大的混凝土會增加水的用量，從而增加混凝土的收縮量和收縮時間；骨料中含有一些吸水性大的材料則會增加混凝土裂縫出現(xiàn)的概率，從而影響混凝土強度；如果選擇粒徑過小的砂石，則會增加水的使用量，從而對混凝土的強度產(chǎn)生影響。

2.2 鋼筋銹蝕

混凝土保護層的厚度不符合施工要求或者存在松散現(xiàn)象，則會使得空氣進入到混凝土內(nèi)部，降低混凝土的堿度。或者是由于一些氯化物的滲入，使得混凝土表面的氯離子含量增加，破壞混凝土表面的氧化膜，從而使得空氣中的水分和氧氣與混凝土內(nèi)包含的鋼筋材料發(fā)生反應，出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，出現(xiàn)體積增大現(xiàn)象，周圍區(qū)域的混凝土由于受到膨脹力而發(fā)生開裂、剝落現(xiàn)象，形成縱向的長裂縫。同時銹蝕現(xiàn)象會大大減小鋼筋的有效面積，減弱鋼筋與混凝土之間的裹力，從而形成裂縫。

2.3 日照

橋梁施工完成后，太陽光會對橋梁的面板和側面進行暴曬，使得該區(qū)域的溫度高于橋面其他區(qū)域，在混凝土內(nèi)部形成溫度差異，并且溫度分布不均勻，使得混凝土內(nèi)部局部區(qū)域存在較大的拉應力，一旦其超過混凝土的承受能力就會出現(xiàn)裂縫；溫度下降所產(chǎn)生的裂縫、天氣突變或者受到冷氣流的影響，會使得混凝土內(nèi)外表面的溫度急劇下降，形成溫度差異，從而產(chǎn)生裂縫；混凝土澆筑完成之后，存在的水化熱反應會使得局部區(qū)域的溫度上升，形成溫度差異，產(chǎn)生裂縫；此外，完成橋面澆筑工作后，需要對混凝土進行養(yǎng)護，但是由于養(yǎng)護措施不當或者施工方式不正確，也會使得混凝土內(nèi)部存在溫度差異，從而產(chǎn)生裂縫。

2.4 收縮裂縫

橋面進行澆筑時，混凝土會從開始的流動形態(tài)轉變?yōu)樗軕B(tài)。混凝土在澆筑過程和振搗過程中，由于受到振搗力和重力的影響，骨料會出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，并且混凝土內(nèi)部的空氣也會隨著振搗被擠出。骨料在下沉過程中由于受到鋼筋等一些材料的阻擋，在底部出現(xiàn)空隙，隨著時間的推移而產(chǎn)生裂縫、塑形干燥。橋面澆筑之后，混凝土體積會隨著表面水分的不斷蒸發(fā)而逐漸縮小，但是由于表面水分蒸發(fā)過快，內(nèi)部水分蒸發(fā)過慢，出現(xiàn)收縮不均勻的現(xiàn)象，混凝土內(nèi)部會對混凝土表面的收縮形變產(chǎn)生阻力，一旦其強度超過可以承受的范圍，則會出現(xiàn)裂縫。混凝土在凝固過程中，由于水分的不斷蒸發(fā)、體積變小、骨架緊密等因素的變化，混凝土的收縮量也會隨著時間的不斷變化而變化[2]。在混凝土成形之后，水分不斷蒸發(fā)，會在混凝土的內(nèi)部存在一定的濕度差異，使得混凝土內(nèi)外干縮量不同，從而產(chǎn)生裂縫。

2.5 不均勻沉降

由于在施工之前，勘測人員對橋梁施工的位置不夠確定，對現(xiàn)場的情況缺乏了解，使得施工之后橋梁結構存在較大的荷載差異，從而產(chǎn)生豎向不均勻沉降或者水平位移。此外，將橋梁基礎建設于滑坡地域或者斷層地帶也會出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象，進而導致橋梁工程出現(xiàn)裂縫，如圖1所示。

圖1 基礎變形造成的裂縫

3 混凝土裂縫防治措施

3.1 嚴控材料質(zhì)量

水泥種類的選擇和使用量與其水化熱的大小有著直接的關系。水泥釋放溫度的速度和大小與水泥內(nèi)含有的礦物質(zhì)有著密切的聯(lián)系。因此在進行水泥品種的選擇時，盡量選擇水化熱較低的水泥，以水泥強度為基礎，減少水泥的使用量。保證有泵輸送的前提下，選擇直徑為5～20 mm的石子，這樣能夠有效降低混凝土的收縮形變量。細骨料中需要加入一定量的中砂，這樣可以減少水量和水泥的使用量。并且對骨料中泥土的含量進行有效的控制，這樣才能避免由于含泥量過高使得混凝土的收縮發(fā)生形變，降低混凝土的強度。在混凝土的拌合過程中，可以適當?shù)丶尤胍恍┓勖夯襾碓鰪娀炷恋拿軐嵍龋岣呋炷恋目節(jié)B透能力，從而有效改善混凝土的強度，減少對水泥的使用量。此外，增加粉煤灰不僅降低了混凝土內(nèi)部溫度的差異，而且還可以提高混凝土的和易性。在進行混凝土的拌合過程中，可以加入一些膨脹劑，減少水泥的使用量，這樣可以弱化混凝土熱脹冷縮所產(chǎn)生的應力，保證混凝土的密實度，從而提高混凝土的強度。

3.2 鋼筋銹蝕裂縫防治

鋼筋綁扎完成之后，需要進行混凝土的澆筑。為更好地保證鋼筋具有良好的保護層，需要在混凝土拌合時對水灰比進行嚴格的控制。澆筑完成后，需要借助振搗器進行振搗，排除混凝土內(nèi)部存在的空氣，保證混凝土的密實度和完整性[3]。此外，需要避免混凝土內(nèi)部浸入有害離子，如果在施工過程中需要外加劑，要對氯離子的含量進行有效的控制。沿海地區(qū)需要密切注意腐蝕性氣體和海水對橋梁的影響。

3.3 混凝土澆筑控制

進行混凝土澆筑工作之前，需要明確澆筑方式和澆筑次序，采用分層、分塊的方式進行澆筑。以橋梁的體積為基礎，來對混凝土的澆筑厚度、寬度進行確定，并且對澆筑前后的時間差進行控制。混凝土澆筑之后需要進行振搗，并且對振搗時間進行控制，確保混凝土的密實性和完整性，避免出現(xiàn)漏振或者過振現(xiàn)象。在振搗過程中按照快進慢出的原則避免在混凝土內(nèi)部形成氣泡，影響質(zhì)量。當混凝土表面泛漿、平整、無氣泡時，則可以停止進行振搗[4]。振搗時間過長會使得混凝土出現(xiàn)分層現(xiàn)象，粗顆粒下沉，細顆粒上浮，對混凝土的強度產(chǎn)生影響，從而會產(chǎn)生裂縫。在進行澆筑工作之前，需要科學合理地安排人員，一切按照施工計劃進行操作，避免出現(xiàn)停工現(xiàn)象。如果澆筑之后出現(xiàn)混凝土過高的現(xiàn)象，則可以在澆筑完成后3～4 d內(nèi)進行刮平，再借助滾筒進行碾壓，最后使用木抹子進行搓平處理。

3.4 出現(xiàn)裂縫后的治理措施

對于縫寬大于0.2 mm的裂縫，可以使用環(huán)氧樹脂膠灌漿的方法進行處理，而對于縫寬小于0.2 mm的裂縫可以使用表面封閉處理措施進行處理。在采用表面封閉法對裂縫進行處理時，使用封縫膠完全將底座之間的裂縫封閉住，縫封膠的寬度要控制在2～3 cm,涂抹厚度控制在2 mm。將封膠涂抹到膠底座位置時，使用縫封交環(huán)繞封閉注膠底座四周，封閉完成后要養(yǎng)護12 h以上。使用環(huán)氧漿液對裂縫進行處理時，按照從下到上的順序順著裂縫將注射器安裝好，當注射器中膠量達不到要求時立即對注射器進行更換和補充。每間隔一定注射孔安裝一個注射器。有膠從觀察孔返出后將觀察孔封堵住，然后壓5～10 min，注射器安裝示意圖如圖2所示。樹脂初凝后，將注射器拆除。如果封縫過程中出現(xiàn)漏膠的情況，要立即使用快干封縫膠重新進行封閉。

當縫中漿液初凝且不再向外流動時，可以將灌漿嘴拆下，然后使用結構膠封閉住灌漿嘴。灌漿完成后，要對補強質(zhì)量和補強效果進行檢查，及時對出現(xiàn)的問題進行補救，保證灌縫質(zhì)量。對于混凝土出現(xiàn)露筋、脫落的情況，可以使用TK聚合物砂漿進行修補，提高結構力學性能。

圖2 注射器安裝示意圖

4 結語

綜上所述，橋梁工程施工過程中出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象極為正常，但是裂縫出現(xiàn)的原因較多，在施工過程中需要從設計方案、施工工藝、操作流程等方面進行分析，并且制定出相應措施進行預防，這樣才能有效保證混凝土的質(zhì)量。

[1]蔚建華.預應力混凝土橋梁施工技術要點[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2]羅旭，李新平.預應力混凝土連續(xù)箱梁底板錨下裂縫分析[J].公路交通科技，2005，22（12）：94-97.

[3]尚濤.淺析公路橋梁施工當中出現(xiàn)的技術問題及應對策略[J].四川水泥，2017（1）：344.

[4]王雷.論公路橋梁施工技術的不足及改進措施[J].黑龍江交通科技，2015，38（12）：86.