高速公路橋梁施工中出現混凝土裂縫的原因及處理分析

王啟明

摘? 要：近年來，高速公路橋梁建設高速發展，極大地方便了人們的出行。在高速公路建設過程中，經常出現混凝土裂縫問題，對公路橋梁的質量產生了重要影響。所以，為確保公路橋梁工程可靠，應當深入分析混凝土裂縫形成的原因，能否對裂縫作出科學有效的處理將直接關系到高速公路橋梁建設能否取得成功。文章將在對橋梁混凝土裂縫成因進行分析的基礎上，就高速公路橋梁施工中混凝土裂縫的防治措施進行深入探討。

關鍵詞：高速公路;橋梁施工;混凝土裂縫;成因;處理措施

中圖分類號：U445.57? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）29-0123-02

Abstract： In recent years， the rapid development of highway bridge construction has greatly facilitated the travel of people. In the process of expressway construction， the problem of concrete cracks often occurs， which has an important impact on the quality of highway bridges. Therefore， in order to ensure the reliability of highway bridge engineering， the causes of concrete cracks should be analyzed in depth. Whether the cracks can be dealt with scientifically and effectively will be directly related to the success of expressway bridge construction. Based on the analysis of the causes of bridge concrete cracks， this paper makes an in-depth discussion on the prevention and control measures of concrete cracks in expressway bridge construction.

Keywords： highway; bridge construction; concrete crack; cause; measures

混凝土由于價格低廉、抗壓性能好，在高速公路橋梁建設中得到廣泛應用，混凝土能否得到有效運用將會對橋梁的安全性產生直接影響，但是混凝土的抗拉性能差、容易開裂，導致混凝土的強度與剛度受到影響，其耐久性也會因此降低，進而出現裂縫，并對橋梁性能產生影響，出現混凝土碳化、鋼筋腐蝕以及保護層剝落等問題。所以，應當認真分析混凝土裂縫成因，并采取有效的控制與彌補措施。

1 橋梁混凝土裂縫成因分析

1.1 干縮裂縫

在混凝土拌和與澆筑過程中，往往需要投放大量的水來促進各材質的契合。但是施工中混凝土含水率與空氣含水率存在一定差距，進而產生溫差。對于澆筑完成的混凝土而言，在初凝完成，尚未進行養護時，由于內部水泥水化熱劇烈，導致內外溫差增大，進而出現泌水和水分蒸發過快等問題。水分蒸發過程中，表層水分蒸發速度較快，但是內部水分蒸發速度慢。同時，表層混凝土收縮過程中，深層混凝土、鋼筋及模板等會對其產生制約作用，并在內部形成拉應力。一旦拉應力超出抗拉強度，表面就會出現裂縫。在混凝土固化凝結的過程中，因為自身重量因素，會產生1%左右的塑性收縮，使得混凝土失水收縮量增大，在骨料下沉過程中，會因為鋼筋的阻擋作用而沿著鋼筋方向產生裂縫。

1.2 施工因素

在實際施工中，骨料內含有的活性炭會與水泥、地下水中的堿、外加劑等共同作用，導致自身體積膨脹，并在內部產生局部拉力。內部會產生有害化學反應，進而導致侵害性效應聚集，這樣一來，混凝土就會出現器質性變化，也會導致混凝土產生裂縫。在拌和混凝土的過程中，往往需要摻入減水劑，如果攪拌的時間過短，就會影響減水劑作用的發揮。在運輸和澆筑完成后，減水劑的作用發揮完全，使混凝土坍落度增大，離析現象會更明顯，形成裂縫的可能性也會明顯變大。由于大多數橋梁采用的是箱梁結構，聯箱梁落架無法在同一時間內完成，所以，會從簡支梁逐漸發展為連續梁的受力體系，進而與設計受力體系相接近，如果落架順序不合理或者時間長，將難以達到預定設計強度，這也會導致裂縫的生成。

1.3 水泥水化熱

在完成混凝土澆筑工作后，大體積混凝土內部會產生大量的水化熱，而混凝土的導熱性能又比較差，大量的熱量會聚集于結構內部無法有效散發出去，進而出現內部溫度差，再加上溫度應力作用，如果溫度應力比混凝土抗壓強度大，就會出現裂縫。據可靠數據顯示，如果混凝土內外溫差超過25℃，就會出現裂縫，如果使用的水泥越細，那么早期強度就會比較高，單位體積內，如果使用的水泥用量比較大，那么早期水化熱會導致溫度升高加快，形成的溫度梯度也比較大，那樣就會產生裂縫。

1.4 不均勻沉降

在將橋梁投入運營后，如果出現不均勻沉降或基礎出現豎向不均勻沉降，就會使結構內部出現附加應力，一旦應力超出結構抗拉強度，就會出現開裂的現象。如果澆筑過后，沒有將混凝土振搗密實，就會使內部骨料空隙多、骨料吸水性比較強，混凝土水灰比較大，混凝土得不到有效養護，如果澆筑過后受到凍害作用，都會引起裂縫。

1.5 鋼筋銹蝕

施工完成后，如果保護層厚度較小，振搗密實度不足，都會導致混凝土保護層受到二氧化碳的侵蝕作用而出現碳化的現象，如果碳化現象發展到鋼筋表面，其周圍混凝土強度就會降低。如果施工用水或骨料中氯化物比較高，就會使鋼筋周圍氯離子聚集，就會破壞掉鋼筋表面的氧化膜，鋼筋就會發生銹蝕作用，如果銹蝕體積過大，就會產生膨脹應力，這樣一來，混凝土就會沿著鋼筋方向出現裂縫。如果鋼筋發生銹蝕，其有效斷面面積會不斷減小，混凝土的握裹力也會隨之降低，結構承載力也會受到影響，進而出現各種形式的裂縫，裂縫的出現會加速鋼筋的銹蝕，并形成惡性循環。

1.6 外界氣溫變化

施工過程中，如果外界環境溫度高，澆筑溫度也會越高。如果澆筑完成后外界氣溫快速下降，就會使混凝土內外溫差增大，形成較大的溫度梯度，如果氣溫驟降，就會使混凝土表面與內部形成較大的溫度差，也會產生溫度應力，出現裂縫的幾率就會明顯增大。

2 高速公路橋梁施工中混凝土裂縫的防治措施

2.1 加強施工材料把控

一是水泥。水泥品種的選擇應當考慮水泥水化熱與收縮作用，盡可能選用收縮量低、水化熱較小的水泥，因為水泥礦物內鋁酸三鈣發熱速度快，散發的熱量也最大，越細的水泥發熱速度越快，但不會對最終發熱量產生影響，所以，水泥應當選用礦渣硅酸鹽水泥或火山灰水泥，利用好其后期強度，從而達到減少水泥用量的目的。考慮到橋梁混凝土，特別是大體積混凝土有較長的施工工期，一般在施工完成后的4周內都不得施加荷載，那么就可以延長混凝土標準強度的齡期，對其后期強度進行充分利用。

二是骨料。橋梁混凝土采用較多的是粗骨料，應當使用粒徑較好、連續級配以及低彈性模量的骨料，還要加強對細骨料的細度模數的控制，以2.7-3.1為宜，盡可能地降低含泥率，控制在0.33以內，防止砂率過高造成粗骨料多而細骨料少的問題，進而導致收縮增加，就會出現開裂現象。此外，還要最大限度地降低砂石吸水率，從而達到控制收縮的目的。

三是粉煤灰。通過向混凝土內摻入粉煤灰的做法能夠有效減少水泥用量，也就是水泥水化熱量，能夠有效改善混凝土和易性，使其密實度得以增加，抗滲能力增強，能降低混凝土的收縮量。摻入的粉煤灰主要發揮物理填充作用，使其粉末效應得到明顯增強。所以，應當加大密實度，就能有效減少泌水與離析現象的發生，延遲水化熱峰值出現的時間，并達到降低溫度峰值的目的。

四是外加劑。減水劑的適當摻加能夠改善混凝土的和易性，降低水厭比，減少水泥實際用量。通過合理摻加緩凝劑，能夠達到延緩混凝土放熱峰值出現的目的，盡可能地減少裂縫出現。膨脹劑能夠有效替代水泥，使混凝土發生適度膨脹，這樣能夠抵消混凝土內部拉應力，降低裂縫出現的概率。

2.2 加強施工控制

為了有效加強施工控制，應當采取如下措施：第一，降低水灰比。水灰比的降低能夠有效降低混凝土坍落度，現如今市場所用的混凝土坍落度已經超出規范要求，那么，采取降低水灰比的方法，能夠降低振搗過程中混凝土表面產生的浮漿。第二，拌和。在混凝土拌和過程中，要保證劑量準確，還要對混凝土的出倉坍落度進行嚴格擴張，還要對混凝土的出機與入模溫度加以控制。第三，通水冷卻。在澆筑之前，應當提前埋設好冷卻水管，待澆筑完成后應當通水進行循環冷卻，達到降低溫度峰值的作用，但是要加強通水時間控制，以免因溫降幅度過大產生溫度應力，導致裂縫的形成。第四，澆筑與振搗。在澆筑混凝土的過程中，應當采用分層與分段澆筑的方法，合理控制上下層混凝土澆筑的時間間隔，避開太陽輻射強度較大的時段，保證澆筑完成的混凝土振搗均勻密實，直至表面泛漿，待澆筑完成后應將表面進行壓實和抹平，防止其表面出現裂縫。第五，砂漿層處理。混凝土澆筑完成后，會受到初凝時間、溫度及氣候等因素的共同影響，而出現適當厚度的水泥砂漿層。在處理該砂漿層的過程中，應當灑干凈石子，然后使用木抹子進行搓平，確保石子和砂漿層相互作用形成細石混凝土，還要進行二次抹壓，以達到消除裂縫的目的，也就是在混凝土初凝與終凝時間內，采取二次抹壓，從而控制裂縫生成。

2.3 做好養護管理工作

在澆筑完成后，如果混凝土養護管理不到位，也有可能形成裂縫，特別是對已摻加緩凝劑的混凝土進行養護。在完成混凝土澆筑施工至終凝環節，需要采取有效的養護措施，如覆蓋麻袋或者覆蓋草袋并在其表面灑水。由于箱梁等構件是分多次澆筑而成，此時并未澆筑頂板，要對腹板與底板進行養護，只能對其直接淋水。如果高溫季節施工，則要加強淋水時間間隔控制。而在寒冷季節施工，應當采取有效的保溫措施，防止混凝土受到凍害，有效的保溫措施，能避免表面生成裂縫，使其散熱時間得以延長，讓混凝土強度與材料松弛特性充分發揮出來。如果是濕養，應當在水泥硬化階段保持濕潤，以免混凝土表面出現干縮裂縫。

3 結束語

總之，高速公路橋梁裂縫的產生會造成橋梁使用功能下降，并造成鋼筋銹蝕、混凝土發生碳化，導致結構的耐久性與橋梁的承載力下降，有多種原因會導致裂縫生長，為此，需要立足于裂縫防治實際，了解裂縫的形成機理，在此基礎上采取相應的措施，以防出現裂縫。

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