公路桥梁混凝土施工出现非荷载裂缝的预防

吴继康

(新疆筑路机械厂公路工程处)

1 非荷载裂缝的类型分析

钢筋混凝土结构，是当前在公路桥梁施工中用到的最普遍的结构，这种结构虽然有着一定的优势，但是各种病害的发生也是层出不穷的。裂缝是一种最为常见的病害，单纯的裂缝还会随着时间的推移演变成更大的病害，所以，对裂缝进行预防，也是我们重点要做的一项前期预防性工作。当然，裂缝的产生其原因是不同的，一种最基本的区分就是荷载裂缝和非荷载裂缝，本文主要集中在非荷载裂缝上，主要有以下几种类型。

(1)混凝土收缩裂缝。这种裂缝是由于混凝土的化学伸缩性导致的，无论是混凝土在拌合还是后期的构件过程中，水化导致了各种分子的化学收缩，水分蒸发也导致了物理上的收缩，同时长期暴露在空气中会导致混凝土中的成分发生碳化反应，出现了碳化收缩，这样就意味着混凝土在构建以前的体积是处于收缩状态。具体而言，在收缩裂缝中我们又可以分为以下两种。首先是表面龟裂的收缩裂缝。这种裂缝存在于构件的表面，一般不会太深，不会超过钢筋保护层，造成这种裂缝的原因可能是由于施工不当，没有注意对混凝土表层进行养护，导致表面吸水不均匀，形成干缩。其次，材质差异引起的收缩裂缝。收缩裂缝的产生，并不完全是因为水分蒸发造成的，在混凝土构件中，常常会有不同的材质，例如最为常见的片石和石块，在修建墩台的过程中，这两项材料不可缺少，但是这两种材料本身的特质不同。当混凝土出现收缩时，混泥土与片石或者混凝土与石块之间会产生不同的拉应力，这种拉应力是不均衡的，当超过混凝土可承受的拉应力时，构件之间就会产生裂缝。这种裂缝是一种内部裂缝，会从内部裂缝逐渐延伸到表层。

(2)由于施工不当形成的裂缝。非荷载裂缝产生的另一个原因，就是施工不当。施工不当是一个较为笼统的称呼，因为在整个施工中，不同的程序、不同的环节、不同的岗位都有可能会出现不当的操作，每一个不当操作都有可能会导致裂缝的产生。比如没有按照施工规范进行操作，没有关注天气情况进行盲目的操作等，都有可能导致裂缝的出现。从技术层面的角度来看，这种非荷载裂缝的特点就是在重力作用下，混凝土自重沉降、收缩，导致结构中钢筋或者模板之间产生裂缝。这种裂缝虽然一般比较浅层，但是要大于一般由于收缩原因所形成的裂缝。

(3)钢筋锈蚀裂缝。钢筋混凝土构件，钢筋虽然是被埋在混凝土的内部，但是锈蚀是不可避免的现象。由于锈蚀所产生的裂缝，通常只是在构件内部，我们很难在外部观察到这种裂缝。但是这种裂缝出现以后并不是完全无法检测的，通常检查人员能够通过小锤，通过对敲打声音的判断来确定内部的钢筋是否锈蚀，是否有裂缝的出现。如果出现空壳声，意味着内部已经出现了裂缝，就需要进行下一步更深入的检查。钢筋在内部锈蚀的主要原因是原本的混凝土保护层被化学损害，也就是混凝土中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳发生化学反应，形成了碳酸钙。随着碳酸钙的积累，整个混凝土就会由原本的碱性变成中性，完全的碳化以后，混凝土层将无法发挥保护作用，钢筋也就会不断的受到各种物质的腐蚀，程度越深，体积就会越大，最终就会胀裂原本的混凝土层，出现裂缝。

(4)骨料膨胀的裂缝。混凝土是由多种骨料拌合而成，这些骨料的膨胀最终也会导致混凝土的膨胀，特别是在骨料中含有氧化镁、硫酸盐成分的，在水化膨胀以后很容易产生裂缝。在我们常用的混凝土骨料中，一般含有一定的碱活性二氧化硅，当它的比值超过一定的限度时，就会对混凝土的构件产生破坏性的作用。但是由于这些反应发生的较慢，所以这种裂缝往往不会在短期内出现，一般都是在竣工多年后出现。

(5)温度裂缝。当混凝土构件长期暴露于自然环境中时，温度的变化就会对其质量和寿命产生重要的影响。这种裂缝的产生通常是因为温度的变化而导致热胀冷缩，热胀冷缩在混凝土内部就表现为各种拉应力的相互作用，当拉应力超过混凝土的强度限值时，就会产生裂缝。这种裂缝一般出现在表面。

2 钢筋混凝土桥梁非荷载裂缝的危害

我们已经分析了不同类型的非荷载裂缝，类型不同，对于公路桥梁的损害也是不同的，下面对不同类型裂缝的危害进行介绍。

(1)收缩裂缝。混凝土收缩裂缝会导致截面的有效面积减小，影响结构耐久性。钢筋混凝土空心板梁铰缝处混凝土收缩产生裂缝后，如果桥面铺装层钢筋配筋率较少时，桥面多数会产生沿梁长顺桥向的裂缝，从而降低桥梁横向的整体性，大大降低桥梁的承载能力，带来一定的安全隐患。

(2)施工不当。由施工不当引起的裂缝比较复杂，不同的不当形式自然产生的危害作用也是不同的。对于这种危害我们只能够举例予以说明，无法给出全部的结论。例如漏振会使混凝土不够密实抗拉强度降低;过振会使混凝土产生离析分层收缩不均，产生较大的内应力;不当的振捣操作会对混凝土的密实性和均匀性产生较大影响等。

(3)钢筋锈蚀。钢筋锈蚀带来的裂缝，最直接的危害就是整个构件的脆性增加，整体的承载能力下降。特别是预应力钢筋，在一定环境下锈蚀的速度更会大大加快。

(4)骨料膨胀。无论是那一种裂缝，直接带来的都是截面的减少，截面减少意味着，构件的承载能力下降。如果骨料膨胀，必然会使内部不均匀，在出现裂缝以后，外界的各种水分便会更加容易的进入结构内部，钢筋的锈蚀增加，混凝土的耐久性降低。

(5)温度裂缝。当温度急剧变化时，结构伸长受到约束，就会产生温度裂缝，严重者还可能造成墩台的破坏。如果桥梁结构的箱形梁产生温度也会造成破坏。冬季施工时也容易产生温度裂缝对结构产生破坏。

3 混凝土非荷载裂缝的预防措施分析

不同的裂缝，产生的原因不同，其预防措施也必然会有着差异。

(1)收缩裂缝。针对其产生原因，我们通常是通过加强其封闭性来进行预防，例如采用渗透性能好的修补胶液来粘合裂缝，填补裂缝中的空隙。在前期，可以在混凝土中添加一定的有效膨胀剂，减少收缩。在施工后期，也要注意对浇筑的养护。

(2)施工不当裂缝的预防。在构件表面沿裂缝走向骑缝凿出U形沟槽，然后用改性环氧树脂或弹性材料充填，并粘贴纤维复合材料以封闭其表面。

(3)钢筋锈蚀裂缝的预防。采取封闭混凝土裂缝，隔离水及腐蚀性物质，防止钢筋继续锈蚀，掺入阻锈剂，防止钢筋继续锈蚀，对锈蚀钢筋彻底除锈，如果缺失严重的进行补焊钢筋，弥补钢筋锈损，与原设计要求相符，然后用混凝土进行浇筑补强;还可以采用粘贴钢板或碳纤维布的补强措施，增加整体的刚度。

(4)骨料膨胀裂缝的预防。防止混凝土碱骨料反应应采用综合手段，从根本上加以解决。具体为:选用含碱量低的水泥，不使用碱活性大的骨料，在混凝土中掺入适量的火山灰活性细掺料，选用不含碱或含碱量低的化学外加剂等;还可以采用复合纤维混凝土，增强混凝土抗渗性，阻止水分的侵入。

(5)温度裂缝的预防。对于这种裂缝的预防，我们需要在前期材料的拌合工作中就予以重视，添加适量的磨细粉煤灰，有效的减少水化热，其实就是人为预想设定一定的温度伸缩缝。温度裂缝的预防，特别要重视养护工作，在施工过程中对温度升高或者降低的速度进行控制，避免快速升温带来各种裂缝的产生。

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