淺談橋梁混凝土裂縫的成因及防護(hù)措施

王安宇 劉立哲

山東省濟(jì)寧市公路工程總公司 山東濟(jì)寧 272100

摘要：隨著我國公路建設(shè)的飛速發(fā)展，橋梁越來越多的應(yīng)用在城市建設(shè)中。在橋梁建造和使用過程中，有關(guān)因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量甚至造成橋梁垮塌的報道屢見不鮮。為進(jìn)一步加強(qiáng)對橋梁混凝土裂縫的認(rèn)識，文中對橋梁混凝土裂縫的產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析，提出了預(yù)防混凝土裂縫的方法。

關(guān)鍵詞：橋梁混凝土；裂縫成因；防護(hù)措施

前言

由于受原材料質(zhì)量、配合比科學(xué)性、施工操作規(guī)范性、養(yǎng)護(hù)工作全面性等多方面因素影響，公路橋梁混凝土裂縫的產(chǎn)生幾乎是不可完全避免的，但強(qiáng)化對混凝土裂縫類型及產(chǎn)生原因的研究，并采取科學(xué)的應(yīng)對措施，就能有效減輕混凝土裂縫的危害程度和減小混凝土裂縫的數(shù)量。因此，在公路橋梁施工過程中，應(yīng)結(jié)合工程設(shè)計(jì)要求、施工條件、氣候環(huán)境等通過嚴(yán)格控制材料質(zhì)量、優(yōu)化配合比、規(guī)范施工和全面養(yǎng)護(hù)等途徑減少各類混凝土裂縫的產(chǎn)生，從而有效保證公路橋梁工程施工質(zhì)量。

一、橋梁混凝土裂縫的成因

1、溫度裂縫

溫度裂縫是公路橋梁工程混凝土裂縫的主要產(chǎn)生原因之一?；炷僚c其他物質(zhì)一樣具有熱脹冷縮的性質(zhì)，當(dāng)混凝土受外部外部環(huán)境或內(nèi)部因素的影響產(chǎn)生溫度變化時，若受到外部結(jié)構(gòu)的約束，就會在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生影響的應(yīng)力，當(dāng)內(nèi)部用力大于混凝土構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度時，就產(chǎn)生了溫度裂縫。

2、荷載變化引發(fā)的裂縫

若混凝土受到不當(dāng)?shù)撵o力荷載、動力荷載或次應(yīng)力頻繁荷載時，會造成混凝土表面裂縫。這種裂縫通常包括以下幾種：彎曲裂縫、扭曲裂縫、剪切裂縫、局部應(yīng)力裂縫。以上各種荷載裂縫的產(chǎn)生原因與表現(xiàn)形式、產(chǎn)生部位均有所差異，通常發(fā)生在橋梁受拉力、剪應(yīng)力較大以及振動較為顯著的部位，對公路橋梁穩(wěn)定性與耐久性有著較大的危害。

3、凍脹裂縫

當(dāng)氣溫低于零度時，混凝土內(nèi)部水分會產(chǎn)生凝結(jié)現(xiàn)象，當(dāng)游離態(tài)的水變成固態(tài)的水時，其體積會產(chǎn)生膨脹，膨脹幅度大約在10%左右，水的膨脹會造成膨脹應(yīng)力，對混凝土構(gòu)件產(chǎn)生不利的影響。此外，混凝土內(nèi)部凝膠孔中的水分會因凝固而產(chǎn)生轉(zhuǎn)移與重新排列，進(jìn)而造成滲透壓，滲透壓作用下混凝土內(nèi)部膨脹應(yīng)力會進(jìn)一步增大，造成混凝土強(qiáng)度下降并產(chǎn)生裂縫。凍脹裂縫通常發(fā)生在混凝土初凝階段，通常會對混凝土構(gòu)件的穩(wěn)定性、安全性與外觀質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響，會使混凝土凝固后的強(qiáng)度減少30% ～ 50%，因而在環(huán)境溫度較低時，公路橋梁施工中應(yīng)格外注意混凝土構(gòu)件的保溫工作。

4、施工材料因素引發(fā)的裂縫

公路橋梁混凝土施工的主要材料包括水泥、粗骨料、細(xì)骨料、水、外加劑等等。若混合料原材料質(zhì)量不合格，會嚴(yán)重影響混凝土機(jī)構(gòu)的施工質(zhì)量。例如，若所選砂石粒徑太大或太小、配率不良、會導(dǎo)致混凝土材料空隙率過大進(jìn)而導(dǎo)致水泥和攪拌水的用量增加，進(jìn)而使混凝土凝固過程中水化熱增大，從而降低混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，造成裂縫的產(chǎn)生；如果混凝土材料中砂石中云母等礦物質(zhì)的含量超標(biāo)，會直接減弱水泥和骨料物質(zhì)的粘結(jié)力，并降低混凝土的強(qiáng)度；如果所采用的砂石中泥的含量偏高，會使拌合過程中水的用量增加，直接影響混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B性、抗凍性；如果混凝土材料中的有機(jī)質(zhì)含量偏高，會造成混凝土硬化時間延長，影響混凝土強(qiáng)度，引發(fā)早期裂縫。

5、施工不當(dāng)引起的裂縫

在混凝土結(jié)構(gòu)澆注過程中，如果施工不當(dāng)、引發(fā)質(zhì)量低劣，容易產(chǎn)生各種形式的裂縫。裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生的原因而異，比較常見的有：混凝土攪拌、運(yùn)輸時間過長，使水分蒸發(fā)過多，引起混凝土塌落度過低；混凝土澆注過快，混凝土流動性較低，容易在澆注數(shù)小時后發(fā)生塑性收縮裂縫；混凝土漏振，造成混凝土不密實(shí)，產(chǎn)生空洞；振搗過度，使得集料分離，混凝土離析破碎；拆模過早，混凝土強(qiáng)度不足，構(gòu)件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫；混凝土初期養(yǎng)護(hù)不及時，使得混凝土表面上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫；混凝土拌合不精確，任意套用配合比，水、砂石、水泥材料計(jì)量不準(zhǔn)，造成混凝土強(qiáng)度不足和其他性能（和易性、密實(shí)度）下降，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。

二、公路橋梁混凝土裂縫防治措施

1、溫度裂縫的防治

（1）通過降低拌合水溫度、使用冰水拌合等措施降低混凝土的澆注溫度，減少混凝土內(nèi)外溫差，進(jìn)而避免溫度裂縫的產(chǎn)生。

（2）在炎熱的夏季進(jìn)行混凝土施工時，混凝土應(yīng)分層澆注，并應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土的澆注厚度，減小澆注厚度以促進(jìn)混凝土結(jié)構(gòu)散熱。

（3）安裝循環(huán)水管，通過水循環(huán)帶走混凝土內(nèi)部熱量，以降低混凝土構(gòu)件內(nèi)部溫度，減少混凝土內(nèi)外溫差，以減少溫度裂縫的產(chǎn)生。

（4）嚴(yán)格控制混凝土入模溫度，對于體積較大的混凝土構(gòu)件澆注，應(yīng)盡量避免在炎熱的夏季施工，如必須在夏季施工，應(yīng)采取一定的遮擋措施，避免混凝土因遭受暴曬而溫度升高，此外，采用冰水進(jìn)行拌合也是降低混凝土入模溫度的重要途徑之一。

（5）嚴(yán)格控制混凝土拆模時間，若拆模時遇到氣溫驟降的情況，應(yīng)對混凝土采取有效的保溫措施，以避免混凝土內(nèi)外溫差急劇增大而引發(fā)的溫度裂縫，此外，應(yīng)結(jié)合混凝土內(nèi)外溫差情況靈活調(diào)整拆模時間，以避免早期裂縫的產(chǎn)生。

2、荷載引起的裂縫的防治

公路橋梁建設(shè)過程中，各種動、靜荷載是不確定的，為了做好裂縫的防治應(yīng)采用概率統(tǒng)計(jì)的方式，結(jié)合數(shù)值計(jì)算模型，找出混凝土構(gòu)件荷載的上限和下限。施工過程中應(yīng)加強(qiáng)施工現(xiàn)場管理，嚴(yán)禁違規(guī)堆放機(jī)械設(shè)備和材料等，避免因荷載超標(biāo)造成混凝土裂縫。此外，做好交通管制，禁止車輛在混凝土構(gòu)件尚未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前通行，也是避免混凝土早期裂縫的重要途徑。

3、強(qiáng)化早期養(yǎng)護(hù)

不論是收縮裂縫還是溫度裂縫，混凝土的養(yǎng)護(hù)最為關(guān)鍵。等混凝土脫模之后才開始灑水養(yǎng)護(hù)的方法是錯誤的?；炷翝沧⑹諠{完成后，盡快覆蓋草席和灑水養(yǎng)護(hù)，使混凝土表面始終保持在濕潤狀態(tài)，不允許混凝土在高溫下裸露曝曬。由于水泥在水化過程中產(chǎn)生很大的熱量，混凝土澆注完成后必須在側(cè)模外噴水散熱，以免混凝土由于溫度過高，體積膨脹過大，在冷卻后體積收縮過大產(chǎn)生裂縫，養(yǎng)護(hù)時間不少于14 d。

4、強(qiáng)化施工材料質(zhì)量控制

近年來，公路橋梁建設(shè)單位面臨的時常競爭日趨激烈，如何節(jié)約成本成為每個工程施工中十分關(guān)心的問題，有些工程為追求經(jīng)濟(jì)效益采用價格低、質(zhì)量不過關(guān)的原材料，對混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量造成極大的威脅。為避免這一問題，施工單位應(yīng)嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān)，采購前對供貨廠商的從業(yè)資質(zhì)與生產(chǎn)、供貨能力進(jìn)行嚴(yán)格審查，確保原材料質(zhì)量過關(guān)，并對進(jìn)場的鋼筋、混凝土原材料進(jìn)行嚴(yán)格驗(yàn)收，對混凝土配合比進(jìn)行試驗(yàn)檢，從而有效保證混凝土構(gòu)件施工質(zhì)量。

5、提高施工工藝質(zhì)量

在混凝土澆搗前，應(yīng)先將基層和模板澆水濕透，避免混凝土失水；振搗時，應(yīng)組織好振搗棒的走向，保證混凝土振搗密實(shí)并防止漏振。同時也應(yīng)避免過度振搗（以混凝土不再下沉、不冒氣泡為準(zhǔn)）。混凝土澆注完畢后可進(jìn)行二次抹壓，必要時利用吸水泵排出表面泌水。但表面刮抹應(yīng)限制到最小程度，避免在其表面灑水泥干粉刮抹，加強(qiáng)混凝土早期養(yǎng)護(hù)。杜絕過早施加荷載和過早拆模，當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時間。此外，由于施工技術(shù)和施工組織上的原因，不能連續(xù)將結(jié)構(gòu)整體澆完，并且間歇時間過長，應(yīng)預(yù)先選定適當(dāng)?shù)牟课辉O(shè)置施工縫，以減少裂縫和確保結(jié)構(gòu)安全。

結(jié)束語

總之，在施工中應(yīng)盡可能采取有效的措施控制裂縫，使結(jié)構(gòu)盡量不出現(xiàn)裂縫，特別避免有害裂縫的出現(xiàn)。當(dāng)裂縫出現(xiàn)時，應(yīng)采取積極有效的措施將其控制在質(zhì)量允許的范圍內(nèi)，使其不對橋梁結(jié)構(gòu)的安全造成危害。

參考文獻(xiàn)：

[1] 崔金鵬.橋梁混凝土裂縫產(chǎn)生原因及預(yù)防處理[J].江西建材.2016（02）

[2] 丁西燾.橋梁混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因及防治措施[J].江西建材.2016（02）

[3] 楊濤.高速公路橋梁裂縫成因及控制措施分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品.2016（03）

[4] 劉桂霞.淺析公路橋梁混凝土裂縫成因及控制[J].中國科技信息.2013（03）