混凝土桥梁施工裂缝成因和预防措施分析

马传青

（商丘市路兴公路工程有限公司，河南 商丘 476200）

近年来，随着我国经济的迅速发展，交通基础设施建设也是如火如荼，各地兴建了大量的混凝土桥梁。在桥梁建造和使用过程中，由于混凝土裂缝而影响工程质量甚至造成桥梁坍塌的事例屡见不鲜。

1 混凝土桥梁施工裂缝种类及几种主要成因

1.1 温度变化引起的裂缝

水化热。出现在施工过程中，大体积混凝土中水泥水化要产生热量，大体积混凝土内部的热量不如表面的热量散失得快，造成内外温差过大，其所产生的温度应力可能会使混凝土开裂。

夏季高温和冬季低温施工时混凝土养护措施不当，混凝土忽冷忽热，内外温度不均，易出现裂缝。

1.2 收缩引起的裂缝

在桥梁混凝土工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是很常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因。混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状无规则。

研究表明，影响混凝土产生收缩裂缝的主要因素有：

水泥品种、标号及用量。矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥混凝土收缩性较高，普通水泥、火山灰水泥、矾土水泥混凝土收缩性较低。水泥标号越低、单位体积用量越大，细度模数越大，则混凝土收缩越大，且收缩时间越长。

骨料品种。骨料中石英岩、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石岩等吸水率较小，其收缩性较低；而砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较大，其收缩性较高；骨料粒径大收缩小，其含水量越大收缩越小。

水灰比。用水量越大，水灰比越高，混凝土收缩越大。

外掺剂。外掺剂保水性越好，则混凝土收缩越小。

养护方法。良好的养护可加速混凝土的水化反应，获得较高的混凝土强度。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间越长，则混凝土收缩越小。蒸汽养护方式比自然养护方式混凝土收缩要小。

外界环境。大气中湿度小、空气干燥、温度高、风速大，则混凝土水分蒸发快，混凝土收缩快。

1.3 施工材料质量引起的裂缝

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。

水泥

Ⅰ.水泥安定性不合格，水泥中游离的氧化钙含量超标。氧化钙在凝结过程中水化很慢，在水泥混凝土凝结后仍然继续起水化作用，可破坏已硬化的水泥石，使混凝土抗拉强度下降。

Ⅱ.水泥出厂时强度不足，水泥受潮或过期，可造成混凝土强度不足，从而导致混凝土开裂。

Ⅲ.当水泥含碱量较高，同时又使用含有碱活性的骨料，可能导致碱骨料反应。

砂、石骨料

砂石的粒径、级配、杂质含量。

砂石粒径太小、级配不良、空隙率大，将导致水泥和拌和水用量加大，影响混凝土的强度，使混凝土收缩加大，如果使用超出规定的特细砂，后果更严重。砂石中云母的含量较高，将削弱水泥与骨料的粘结力，降低混凝土强度。砂石中含泥量高，不仅将造成水泥和拌和水用量加大，而且还降低混凝土强度和抗冻性、抗渗性。砂石中有机质和轻物质过多，将延缓水泥的硬化过程，降低混凝土强度，特别是早期强度。砂石中硫化物可与水泥中的铝酸三钙发生化学反应，体积膨胀2.5倍。

拌和水及外加剂。拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应有影响。

1.4 施工工艺质量引起的裂缝

在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异，比较典型常见的有：

混凝土保护层过厚，或乱踩已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。

混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，是导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。

混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易在浇筑数小时后发生裂缝，即塑性收缩裂缝。

混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起混凝土塌落度过小，使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。

混凝土初期养护时急其干燥，使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的 收缩裂缝。用泵送混凝土施工时，为保证混凝土的流动性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，使得混凝土体积上出现不规则裂缝。

混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不好，易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。

混凝土早期受冻，使构件表面出现裂纹，或局部剥落，或脱模后出现空鼓现象。

施工时模板刚度不足，在浇筑混凝土时，由于侧向压力的作用使得模板变形，产生与模板变形一致的裂缝。

施工时拆模过早，混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。

施工前对支架压实不足或支架刚度不足，浇筑混凝土后支架不均匀下沉，导致混凝土出现裂缝。

施工质量控制差。任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料计量不准，结果造成混凝土强度不足和其他性能（和易性、密实度）下降，导致结构开裂。

2 预防裂缝的措施

2.1 控制好混凝土原材料的质量和混凝土配合比的选择

水泥。水泥应符合现行国家标准,选用水泥时,应以能使所配制的混凝土强度达到要求、收缩性小、和易性好和节约水泥为原则。同时应注意其特性对混凝土结构强度、耐久性和使用条件是否有不利影响。

细骨料。要求采用级配良好、质地坚硬、颗料干净、粒径小于5mm,并尽量使用河砂。砂中杂质的含量应通过试验测定,其最大含量不应超过规范规定。

粗骨料。应采用坚硬的碎石,由于桥梁各结构部位的钢筋不同，因此要严格控制骨料的粒径,尽可能采用连续级配,施工前应对所用碎石进行碱活性检验。

拌和水及外加剂。拌制混凝土的用水不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质或油脂、糖类及游离酸类等。如需添加外加剂,则应根据外加剂的特点,结合使用目的和混凝土浇注时的季节环境来确定外加剂的使用品种。使用前应检验其效果,掺量要准确。

合理选择混凝土配合比。在配制混凝土配合比时应考虑施工季节、结构形状、模板形式、混凝土强度等级等因素对桥梁结构抗裂性能的影响。在施工中,施工单位往往只注重混凝土强度而忽视其变形特性和工作性,而混凝土变形特性和工作性恰好是混凝土产生裂缝的主要原因所在。

2.2 提高施工工艺质量

要注意支架和模板的沉陷及变形。支架沉陷、模板变形是引起早期裂缝的原因之一，对于现浇结构，支架及模板必须进行设计计算和荷载预压。

确保混凝土的拌和质量。拌制混凝土配料时,各种衡器应保持准确。混凝土拌和物应拌和均匀,颜色一致,不得有离析和泌水现象。混凝土拌和物的坍落度，应在搅拌地点和浇注地点分别取样检测，同时还应观察其粘聚性和保水性。

提高混凝土的浇注工艺。浇注混凝土时,除少量塑性混凝土可用人工捣实外,宜采用振动器械捣实。混凝土浇注应连续进行,如因故必须间断时，其间断时间应小于前层混凝土的初凝时间。应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防其贯穿性裂缝的发生为主。

做好混凝土的养护。混凝土养护的好坏直接关系到是否出现收缩或温度裂缝的重要环节，一般混凝土浇注后，应在收浆后尽快给予覆盖和洒水养护。每天洒水数次以保持混凝土表面经常处于湿润状态。

2.3 加强夏季高温和冬季低温时混凝土桥梁结构施工的保护措施。对于在夏季高温和冬季低温状态下施工的混凝土结构，除按正常要求施工外,还要根据实际情况采取多种有效措施以预防混凝土开裂。

3 总结

总之，混凝土桥梁裂缝是桥梁工程施工中容易产生和难以防范的一个重要问题，如处理不当，将直接影响桥梁的工程质量，并有可能导致严重的后果。桥梁裂缝成因复杂、多样，必须具体问题具体分析，正确把握问题的实质，从而在施工过程的各个环节，合理采取相应对策加以防治。有关混凝土桥梁裂缝的研究与探讨，对发现、合理分析和有效控制裂缝具有重要的实际意义。

[1]公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）.北京：人民交通出版社，2000

[2]公路施工手册-桥涵.北京：人民交通出版社，1999

[3]公路工程水泥混凝土试验规程(JTJ053-94）.北京:人民交通出版社，1994.