桥梁施工中混凝土裂缝成因和处理对策

毛忠伟，陈胜军

(贵州路桥集团有限公司，贵州 贵阳 550000)



桥梁施工中混凝土裂缝成因和处理对策

毛忠伟，陈胜军

(贵州路桥集团有限公司，贵州 贵阳 550000)

混凝土材料本身具有良好的可操作性、抗压性能，在实际工程的使用中施工作业方便，因而得到了广泛的应用。但是，混凝土同时也具有容易开裂，抗拉能力较差等问题，因此需要在施工中重视对可能导致混凝土裂缝因素的控制，从而维护桥梁工程整体质量。

桥梁；混凝土；裂缝；成因

1 混凝土工程裂缝的成因分析

1.1 收缩裂缝

(1)塑性收缩

通常发生在浇筑施工完成后月4～5 h以内，导致塑性收缩的原因主要是混凝土自身的水化热作用。由于大体积混凝土存在截面尺寸大的特征，导致水化热量汇集在结构内部无法散发，从而致使混凝土结构内部快速达到高温状态。在整个升温阶段，混凝土出现充分的硬化，而弹性模量则偏小，因而拉应力不高，造成混凝土表面裂缝。

(2)干缩裂缝

在混凝土硬化之后，往往容易出现干缩裂缝，由于混凝土内部失水速度相较于表面失水速度要慢，可能会导致收缩不均匀的现象，从而致使其表面的收缩程度大于内部收缩程度，引起内外拉力，一旦拉力超过了构件抗拉强度，将导致收缩裂缝。

1.2 冻胀造成的裂缝

冻胀裂缝的产生，主要是因为混凝土吸水饱和，同时其温度低于0 ℃，导致冰冻现象的发生，在水结成冰之后，整体体积会增加，混凝土就会产生膨胀应力，促使其表面出现冻胀裂缝。

1.3 荷载与应力变化导致裂缝

(1)次应力裂缝

由于荷载的作用，导致混凝土产生次生应力，使混凝土结构实际的工作状态不符合常规计算要求，导致次应力的产生，进而发生开裂。在对混凝土受力构件挖孔时，力流会出现绕射，并集中于孔洞周围，进而产生集中应力，导致受力构件变形或结构转角裂缝。

(2)直接应力裂缝

直接应力裂缝主要是由于荷载作用导致的直接应力造成，而原因通常包括设计不合理、计算模型不准确、结构刚度不够、预制构件安装不规范，以及内力与配筋计算不准确等多种，导致结构的受力模式发生改变。

(3)内外约束因素

混凝土结构发生变形时，必然会受到一定约束力，阻碍混凝土的变形，如果该结构变形强度超过了自身的拉伸极限，就会出现混凝土裂缝。在桥梁混凝土裂缝中，非贯穿的表面裂缝主要来自于变形变化引起的自约束应力，当混凝土厚度超过50 cm时，有可能发生自约束应力，造成混凝土表面裂缝。

2 桥梁混凝土裂缝的防治措施

2.1 裂缝的预防

(1)优化设计过程

在进行优化设计时，要点在于预防荷载裂缝，避免结构突变、断面突变问题，应当按照所计划好的细部处理方式，通过采用圆角、增加斜向钢筋的方式，将突变转化为渐变。同时还需要预防温度变化，通过增加构造钢筋，加强厚度低于60 cm的薄壁结构实施抗裂防护。

(2)混凝土配合比优化

结合工程实况、特点与难点，周密详细地设计混凝土配合比，合理掌握水灰比及砂率，通常控制为：水灰比0.40～0.43、砂率38%～42%、拌和水用量175 kg/m3、混凝土初凝时间在12 h以上、掺入I级粉煤灰和适量S95磨细矿粉和外加剂、混凝土的总碱含量不超过3 kg/m3。

(3)预防非结构性裂缝

支架搭设、基础处理方法主要用于防止塑性裂缝，在施工中，应当确保施工设计具备科学性，通过支架的全面积预压，消除非弹性形变。采取必要的养护措施以降低失水速率，以防塑性收缩裂缝。

(4)科学把握施工环节

在施工前，严格设定混凝土的运输方案、浇筑量、浇筑时间，以及施工缝的间距、位置等。可以在变截面处，或者应力相对较小的地方，设置垂直分割线，确保浇筑的连续行，尽量避免昼夜温差大的状况，严格控制施工环境的实际温度，达到避免收缩裂缝的目的。另外，需要精确钢筋、模板的安装位置，并确保安装牢固，避免混凝土浇筑过程中出现变形问题。在实施浇筑振捣的过程中，振捣棒应当快插慢拔，严格控制振捣的时间，从而避免过振或漏振问题。

(5)分层分块浇筑

混凝土的浇筑施工除了保持连续性，还需要严格控制浇筑厚度，一般以30～50 cm为宜。浇筑施工可分层分块进行，以利于控制间歇时间。由于混凝土的初凝时间往往受到多种因素的影响，因此需要事先进行测试，若层间间隔时间超过混凝土的初凝时间，则需要设置施工缝。混凝土浇筑需由低往高进行，在混凝土供应量充足时可以进行同时浇筑。此外，二次振捣工艺对混凝土十分有利。

2.2 裂缝的处理

(1)表面修补法

混凝土表面裂缝的修补，主要适用于一些不会影响构件承载力的裂缝处理，是通过在裂缝表面涂抹水泥浆、沥青或油漆的方法，达到修补的目的。为了防止混凝土由于外部条件影响，致使裂缝恶化，可在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布。

(2)结构加固法

如果构件裂缝偏大，可能影响构件自身性能，则应当此阿勇结构加固法，处理混凝土构件裂缝问题。通常采用的方法包括：加大构件的截面积、使用粘贴钢板、外包型钢，或者增设支点、实施预应力加固等。

(3)嵌缝、灌浆封堵法

①嵌缝封堵法是沿裂缝凿槽，嵌填刚性止水、塑性等材料，对裂缝实施封堵，实现修补处理的方法，常用的塑性材料包括丁基橡胶、塑料油膏等；②灌浆法，是通过使用压力设备，将胶结材料压入裂缝中，使其发生硬化，与混凝土构件结合为一体，起到加固作用，常见的胶结材料包括环氧树脂、聚氨酯、水泥浆等。

(4)混凝土置换法

如果混凝土构件出现了较为严重的损坏，则需要采用置换法处理，首先剔除其中损坏的混凝土，使用新的混凝土材料进行置换，常用的置换材料包括普通水泥砂浆、混凝土、改性聚合物砂浆或者混凝土等。

(5)电化学防护

电化学防护方法主要包括阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法等，其原理是通过外加电场的方式，引起介质电化学作用，从而改变桥梁工程混凝土结构的外部环境状态，在防腐的同时维护整体结构，达到延长公路桥梁使用寿命的目的。

[1] 沈碧伟.新建隧道混凝土裂缝处理技术[J].建筑技术,2014,45(2):167-169.

[2] 韩峰.对混凝土裂缝自愈合的研究[J].山西建筑,2014,40(10):110-111.

[3] 常惠宗.公路桥梁施工中混凝土裂缝的原因及对策分析[J].黑龙江交通科技,2014(1):94.

2016-07-29

毛忠伟(1985-)，男，贵州湄潭人，助理工程师，主要从事工作安全技术管理研究。

U445.7

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1008-3383(2016)11-0118-01