浅谈桥梁混凝土裂缝的成因及防护措施

王安宇 刘立哲

山东省济宁市公路工程总公司 山东济宁 272100

摘要：随着我国公路建设的飞速发展，桥梁越来越多的应用在城市建设中。在桥梁建造和使用过程中，有关因出现裂缝而影响工程质量甚至造成桥梁垮塌的报道屡见不鲜。为进一步加强对桥梁混凝土裂缝的认识，文中对桥梁混凝土裂缝的产生原因进行了分析，提出了预防混凝土裂缝的方法。

关键词：桥梁混凝土；裂缝成因；防护措施

前言

由于受原材料质量、配合比科学性、施工操作规范性、养护工作全面性等多方面因素影响，公路桥梁混凝土裂缝的产生几乎是不可完全避免的，但强化对混凝土裂缝类型及产生原因的研究，并采取科学的应对措施，就能有效减轻混凝土裂缝的危害程度和减小混凝土裂缝的数量。因此，在公路桥梁施工过程中，应结合工程设计要求、施工条件、气候环境等通过严格控制材料质量、优化配合比、规范施工和全面养护等途径减少各类混凝土裂缝的产生，从而有效保证公路桥梁工程施工质量。

一、桥梁混凝土裂缝的成因

1、温度裂缝

温度裂缝是公路桥梁工程混凝土裂缝的主要产生原因之一。混凝土与其他物质一样具有热胀冷缩的性质，当混凝土受外部外部环境或内部因素的影响产生温度变化时，若受到外部结构的约束，就会在混凝土内部产生影响的应力，当内部用力大于混凝土构件的抗拉强度时，就产生了温度裂缝。

2、荷载变化引发的裂缝

若混凝土受到不当的静力荷载、动力荷载或次应力频繁荷载时，会造成混凝土表面裂缝。这种裂缝通常包括以下几种：弯曲裂缝、扭曲裂缝、剪切裂缝、局部应力裂缝。以上各种荷载裂缝的产生原因与表现形式、产生部位均有所差异，通常发生在桥梁受拉力、剪应力较大以及振动较为显著的部位，对公路桥梁稳定性与耐久性有着较大的危害。

3、冻胀裂缝

当气温低于零度时，混凝土内部水分会产生凝结现象，当游离态的水变成固态的水时，其体积会产生膨胀，膨胀幅度大约在10%左右，水的膨胀会造成膨胀应力，对混凝土构件产生不利的影响。此外，混凝土内部凝胶孔中的水分会因凝固而产生转移与重新排列，进而造成渗透压，渗透压作用下混凝土内部膨胀应力会进一步增大，造成混凝土强度下降并产生裂缝。冻胀裂缝通常发生在混凝土初凝阶段，通常会对混凝土构件的稳定性、安全性与外观质量造成严重的影响，会使混凝土凝固后的强度减少30% ～ 50%，因而在环境温度较低时，公路桥梁施工中应格外注意混凝土构件的保温工作。

4、施工材料因素引发的裂缝

公路桥梁混凝土施工的主要材料包括水泥、粗骨料、细骨料、水、外加剂等等。若混合料原材料质量不合格，会严重影响混凝土机构的施工质量。例如，若所选砂石粒径太大或太小、配率不良、会导致混凝土材料空隙率过大进而导致水泥和搅拌水的用量增加，进而使混凝土凝固过程中水化热增大，从而降低混凝土结构强度，造成裂缝的产生；如果混凝土材料中砂石中云母等矿物质的含量超标，会直接减弱水泥和骨料物质的粘结力，并降低混凝土的强度；如果所采用的砂石中泥的含量偏高，会使拌合过程中水的用量增加，直接影响混凝土的强度、抗渗性、抗冻性；如果混凝土材料中的有机质含量偏高，会造成混凝土硬化时间延长，影响混凝土强度，引发早期裂缝。

5、施工不当引起的裂缝

在混凝土结构浇注过程中，如果施工不当、引发质量低劣，容易产生各种形式的裂缝。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异，比较常见的有：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低；混凝土浇注过快，混凝土流动性较低，容易在浇注数小时后发生塑性收缩裂缝；混凝土漏振，造成混凝土不密实，产生空洞；振捣过度，使得集料分离，混凝土离析破碎；拆模过早，混凝土强度不足，构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝；混凝土初期养护不及时，使得混凝土表面上出现不规则的收缩裂缝；混凝土拌合不精确，任意套用配合比，水、砂石、水泥材料计量不准，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。

二、公路桥梁混凝土裂缝防治措施

1、温度裂缝的防治

（1）通过降低拌合水温度、使用冰水拌合等措施降低混凝土的浇注温度，减少混凝土内外温差，进而避免温度裂缝的产生。

（2）在炎热的夏季进行混凝土施工时，混凝土应分层浇注，并应严格控制混凝土的浇注厚度，减小浇注厚度以促进混凝土结构散热。

（3）安装循环水管，通过水循环带走混凝土内部热量，以降低混凝土构件内部温度，减少混凝土内外温差，以减少温度裂缝的产生。

（4）严格控制混凝土入模温度，对于体积较大的混凝土构件浇注，应尽量避免在炎热的夏季施工，如必须在夏季施工，应采取一定的遮挡措施，避免混凝土因遭受暴晒而温度升高，此外，采用冰水进行拌合也是降低混凝土入模温度的重要途径之一。

（5）严格控制混凝土拆模时间，若拆模时遇到气温骤降的情况，应对混凝土采取有效的保温措施，以避免混凝土内外温差急剧增大而引发的温度裂缝，此外，应结合混凝土内外温差情况灵活调整拆模时间，以避免早期裂缝的产生。

2、荷载引起的裂缝的防治

公路桥梁建设过程中，各种动、静荷载是不确定的，为了做好裂缝的防治应采用概率统计的方式，结合数值计算模型，找出混凝土构件荷载的上限和下限。施工过程中应加强施工现场管理，严禁違规堆放机械设备和材料等，避免因荷载超标造成混凝土裂缝。此外，做好交通管制，禁止车辆在混凝土构件尚未达到设计强度前通行，也是避免混凝土早期裂缝的重要途径。

3、强化早期养护

不论是收缩裂缝还是温度裂缝，混凝土的养护最为关键。等混凝土脱模之后才开始洒水养护的方法是错误的。混凝土浇注收浆完成后，尽快覆盖草席和洒水养护，使混凝土表面始终保持在湿润状态，不允许混凝土在高温下裸露曝晒。由于水泥在水化过程中产生很大的热量，混凝土浇注完成后必须在侧模外喷水散热，以免混凝土由于温度过高，体积膨胀过大，在冷却后体积收缩过大产生裂缝，养护时间不少于14 d。

4、强化施工材料质量控制

近年来，公路桥梁建设单位面临的时常竞争日趋激烈，如何节约成本成为每个工程施工中十分关心的问题，有些工程为追求经济效益采用价格低、质量不过关的原材料，对混凝土结构施工质量造成极大的威胁。为避免这一问题，施工单位应严把材料质量关，采购前对供货厂商的从业资质与生产、供货能力进行严格审查，确保原材料质量过关，并对进场的钢筋、混凝土原材料进行严格验收，对混凝土配合比进行试验检，从而有效保证混凝土构件施工质量。

5、提高施工工艺质量

在混凝土浇捣前，应先将基层和模板浇水湿透，避免混凝土失水；振捣时，应组织好振捣棒的走向，保证混凝土振捣密实并防止漏振。同时也应避免过度振捣（以混凝土不再下沉、不冒气泡为准）。混凝土浇注完毕后可进行二次抹压，必要时利用吸水泵排出表面泌水。但表面刮抹应限制到最小程度，避免在其表面洒水泥干粉刮抹，加强混凝土早期养护。杜绝过早施加荷载和过早拆模，当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间。此外，由于施工技术和施工组织上的原因，不能连续将结构整体浇完，并且间歇时间过长，应预先选定适当的部位设置施工缝，以减少裂缝和确保结构安全。

结束语

总之，在施工中应尽可能采取有效的措施控制裂缝，使结构尽量不出现裂缝，特别避免有害裂缝的出现。当裂缝出现时，应采取积极有效的措施将其控制在质量允许的范围内，使其不对桥梁结构的安全造成危害。

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