公路桥梁施工中混凝土裂缝问题的处理

公路桥梁施工中混凝土裂缝问题的处理摘要：本文对公路桥梁施工中混凝土出现裂缝的原因进行分析并采取相应的控制和弥补措施。

关键词：公路桥梁；施工；混凝土裂缝
一、公路桥梁施工裂缝问题的危害
混凝土裂缝使空气中的二氧化碳渗透到混凝土结构的内部，在水化产物的相互作用下形成碳酸钙，出现混凝土碳化的现象。

混凝土碳化会破坏钢筋纯化膜，降低混凝土的碱度，如果空气和水在同时期同时渗入，钢筋就产生锈蚀。

混凝土裂缝问题还会削弱混凝土对钢筋的保护作用，导致扩大裂缝，形成更大的危害。

二、桥梁混凝土裂缝成因分析
2.1裂缝因素
收缩裂缝。

混凝土逐步硬化和散热的整个过程中会有很大的收缩应力，如果混凝土极限抗拉强度低于整个收缩应力，那么就会导致在混凝土中产生收缩裂缝的现象。

温差裂缝。

水泥水化热容易引起混凝土表面和混凝土内部的实际温差过大。

公路桥梁的混凝土必须进行一次性整体浇筑，浇筑后，其表面则散热较快，而其内部散热较慢，形成了一个较大的温度差，使混凝土表面产生拉应力，而混凝土内部产生压应力。

安定性裂缝。

安定性裂缝表现为龟裂，这是因为水泥安定性不合格而导致的。

在新旧混凝土结合处、各种排水井接壤处裂缝集中度较高；个别严重的横向裂缝则沿着整个施工断面而裂开，造成“断
板”，其中以表面混凝土出现的概率居多。

2.2施工因素
工程施工中骨料内活性炭同水泥、外加剂以及地下水中的碱发生膨化反应会导致体积膨胀而在内部产生很大的局部拉力，且内部发生的有害化学反应也会导致侵害性效应聚集而导致混凝土发生器质性变化最终导致裂缝的生成；混凝土拌和过程中掺入高效减水剂，若混凝土搅拌时间不足则会导致减水剂不能充分发挥作用，而在其运输或浇筑后减水剂方充分发挥作用，则会增大混凝土坍落度而导致离析现象并增大了裂缝生成几率；大多桥梁中均采用箱梁结构，其联箱梁落架难以在瞬间施工完成，因此会形成一个从简支梁到连续梁的受力体系并以接近设计受力体系的力式进行转换，一旦出现落架顺序不当或时间过长而不能达到预定设计强度则会导致裂缝生成。

2.3水泥水化热
混凝土浇筑后由于大体积混凝土内水泥会产生大量的水化热，但混凝土自身导热性能较差导致热量聚集在结构内部而不易散发，最终会形成内外较大的温度梯度，同时会产生较大的温度应力，当该温度应力超过混凝土的抗压强度则会导致裂缝的产生，数据显示当混凝土内外温差超过25℃则会产生裂缝；并且采用的水泥越细则其早期强度越高，单位体积内水泥用量越大则内部早期水化热导致的温升越高，所造成的温度梯度越大，越宜生成裂缝。

2.4不均匀沉降
桥梁投入运营后若产生不均匀的工后沉降或基础产生竖向不均匀的沉降或水平向位移等现象，均会导致结构内产生附加应力，当该应力超过结构的抗拉强度则会导致开裂现象发生，同时若浇筑后混凝土振捣不密实导致内部骨料间空隙多、或因骨料吸水性强、骨料内泥土等杂质过多，混凝土水灰比偏大以及混凝土养护不到位或发生早期受冻等现象均会导致裂缝的生成。

2.5钢筋锈蚀
当碳化至钢筋表面时则会降低其周围混凝土强度；若施工用水或骨料以及周围环境中氯化物含量较高均会导致钢筋周围氯离子含量较高，大量氯离子的存在会将钢筋表面存在的氧化膜破坏继而对钢筋锈蚀，钢筋一旦发生锈蚀则其体积会大幅度增加并产生膨胀应力，最终会导致保护层混凝土沿钢筋方向开裂。

2.6外界气温变化
施工时外界环境温度越高则混凝土的浇注温度越高，若浇筑后外界气温大幅下降则会增加混凝土内外温差，即加剧温度梯度，尤其是发生气温骤降则会大大增加外层混凝土同内部的温差并产生过大的温度应力，因此增大了裂缝生成的几率。

三、混凝土裂缝的防治措施
3.1优选材料
3.1.1水泥
在选用水泥品种时应兼顾水泥水化热和收缩作用，应尽量选用低水化热、低收缩的水泥，由于水泥矿物内发热速率最快且发热量
最大的是铝酸三钙，并且水泥越细则其发热速率越快，但其不影响最终发热量，因此在选用水泥时应尽量选用矿渣硅酸盐水泥和火山灰水泥，同时应充分利用其后期强度以减少水泥用量，由于桥梁混凝固尤其是大体积混凝土施工工期较长，施工后不可能在28d内施加荷载，因此可将混凝土标准强度的龄期适当延长，即充分利用其后期强度。

3.1.2骨料
桥梁混凝土所采用的粗骨料应采用连续级配、粒径良好、低弹性模量的骨料，细骨料应控制其细度模数在2.7~3.1范围内，且应控制其含泥量最低，砂率最佳值为0.33，以免因砂率过高形成粗骨料多、细骨料少而增加收缩，导致开裂，同时应尽量降低砂石的吸水率以利于降低收缩。

3.1.3粉煤灰
在混凝土内掺加粉煤灰可减少水泥用量即水泥水化热量，并可改善混凝土和易性，利于增加其密实度，提高抗渗能力，并可降低混凝土的最终收缩值，混凝土内的粉煤灰主要起物理填充作用并可增强粉末效应，因此可增强密实度及减少沁水和离析现象，同时其尚可延缓水化热峰值出现时间及降低温度峰值。

3.1.4外加剂
在混凝土内掺加适量减水剂可改善混凝土的和易性，并可降低水灰比以减少水泥用量；掺加缓凝剂可延缓混凝土放热峰值出现时间而利于减少裂缝出现的概率；掺加膨胀剂来代替水泥并使混凝土
产生适度膨胀，适度膨胀可抵消混凝土内部分拉应力而减少裂缝生成的可能性。

3.2施工控制
施工控制的措施主要包括如下几个方面：
a）降低水灰比适当降低混凝土水灰比可在一定程度上降低混凝土坍落度，当前市场上采用的混凝土坍落度超过规范要求，因此可适当降低水灰比以减少振捣过程中混凝土表面产生的浮浆；
b）拌和过程中应确保剂量准确，并应严格控制混凝土的出仓坍落度，同时应严控混凝土的出机温度和入模温度；
c）通水冷却浇筑前则预先埋设好冷却水管，浇筑完毕初期则通水对混凝土进行循环冷却以降低温度峰值，但应控制通水时间以免温降幅度过大而产生较大的温度应力引起裂缝的生成；
d）浇筑、振捣混凝土浇筑应尽量采用分段、分层浇筑，并应控制上下层混凝土浇筑的时间间隔以保证紧密结合，浇筑时间应尽量避开太阳辐射较强的时段，浇筑后的混凝土振捣效果应保证密实、均匀一致，最终以表面泛浆为宜，浇筑完毕后应及时将表面压实、抹平以防表面裂缝生成；
e）砂浆层处理浇筑后的混凝土受初凝时间、气候及温度等条件影响而宜在某些部位出现一定厚度的水泥砂浆层，对该砂浆层处理可采取洒干净石子，之后用木抹子搓平使石子与砂浆层形成细石混凝土，并对其进行二次抹压以消除裂缝，即在混凝土初凝和终凝时间段内进行二次抹压以减少收缩和裂缝的生成。

3.3加强养护
浇筑后的混凝土养护不当也是裂缝成因之一，尤其是掺加缓凝剂的混凝土养护更为重要，混凝土浇筑并终凝完成后应及时对其进行养护，一般可采取覆盖麻袋或草袋后洒水的措施，而对于分多次浇筑的箱梁等构件，因在顶板未浇筑前而对腹板及底板养护则只能采取直接淋水，若在高温季节施工则淋水的时间间隔控制尤为重要；寒冷季节施工则应采取保温措施以防混凝土发生冻害，良好的保温可防止表面裂缝生成并可延长散热时间，利于混凝土强度和材料松弛特性的发挥，湿养则可保持在水泥硬化阶段提供湿润条件防止混凝土表面因脱水而生成干缩裂缝。

四、结语
高速公路桥梁裂缝的存在不仅会降低桥梁的使用功能，继而会引起钢筋锈蚀、混凝土碳化等结果而影响结构的耐久性和桥梁的承载力，导致裂缝生成的原因多种多样，对裂缝的防治只能从实际出发，充分掌握裂缝的形成机理并采取有效措施，才能从根本上防止裂缝的出现。

参考文献：
[1]董伟江. 高速公路桥梁施工中混凝土裂缝产生的原因及防治措施[j]. 交通世界(建养.机械),2011,(5).。