桥梁保护层混凝土施工裂缝治理方法探析

秦卫星?郝艳芬

摘要：桥梁保护层的混凝土施工作为桥梁施工过程中一项重点，其混凝土质量关乎桥梁工程整体结构的稳定性，因此对其施工和养护阶段以及早期产生的一些病害和裂缝等应当加以重视，从而保护桥梁内部结构的强度不受外界破坏。文章主要分析了桥梁混凝土保护层在施工及早期产生裂缝的因素及其防治措施，希望为相关工作提供参考。

关键词：桥梁保护层；混凝土；裂缝；防治

混凝土材料作为桥梁工程施工的主要应用材料之一，无论是在对结构保护层还是桥梁墩台、基础以及桥面铺装上都有极为重要的作用。一方面稳定的混凝土材料能够提供足够的抗压强度，并与内部配筋形成稳定整体来共同满足上部荷载；另一方面混凝土材料能够有效地对内部钢筋起到保护作用，使钢筋不受外部自然因素侵蚀，确保其强度和耐久性。而关于桥梁保护层的施工和养护过程中，应当注意的是尽可能的减少或避免裂缝的产生，从防和治两方面入手，来保证工程整体质量，下面就桥梁保护层施工及养护阶段产生裂缝的原因展开分析。

一、桥梁保护层施工裂缝主要形成原因

（1）温度裂缝

混凝土是一种表观密实但微观多孔性的混合型建筑材料，它包含有水泥、粗细程度不同的骨料、水、外加剂等材料共同形成。但在进行混凝土的拌制过程中，为了保障混凝土的和易性，需要加入一定量的拌合用水，这些拌合用水远远超过了水泥所需要的水化用水，因而剩余的水便游离的形式分布在混凝土中，在后期混凝土凝结后形成连通的毛细孔，而这些孔隙中的自由水，就是导致混凝土受到冻融破坏或形成裂缝的主要原因之一。

此外，水泥在水化过程中内部产生一定的水化热，给混凝土结构带来一定的温度梯度，当这种温度梯度扩展到一定程度后，混凝土结构表面的拉应力超过了它自身的极限抗拉强度，从而开始发展为表面浅层次的裂缝；而随着时间推移，水泥水化反应接近尾声，混凝土结构内部的热量逐渐丧失，混凝土整体开始由升温膨胀变为降温收缩，在這一过程中，如果温度的突变率高于其极限值，内部应力过高，则会在表层裂缝的基础上进一步形成深层裂缝；再加上如果在拌和过程中添加的水过多，混凝土内部产生冻融循环或内部孔隙率较大的情况，这些深层裂缝很容易贯通起来形成贯穿裂缝，直接导致混凝土结构的破坏。通常温度裂缝的表现形式为较规则的纵向裂缝，其裂缝宽度通常不大，常是某一大致间隔后就产生一条或多条裂缝，如图1所示。

（2）配合比不良或拌和影响产生的裂缝

混凝土材料中配合比设计是一项较为重要的环节，在配制混凝土的过程中，如果选用的骨料级配不良、水灰比不当，如粗料多细料少或水灰比偏大等情况，会导致在拌和和浇筑成型过程中混凝土出现离析现象。除此之外，混凝土中如果粗细骨料搭配不当，当混凝土表面有扩张应力变为收缩应力时，粗骨料少的部位会更容易开裂。而如果水灰比不当，则会由于混凝土中游离的水分子或干燥后形成的微观空隙而带给结构强度带来损失，一些表面或接近表面的微观气孔在内部非水化用水形成的游离水分的静水压力下形成贯穿，也会导致表面裂缝的产生。而如果选用的拌和用水存在杂物、ph值不当等，以及没有按规定添加适当的早强剂、减水剂等，都会导致因材料或配合比问题而产生的保护层裂缝。

（3）施工环节控制不当导致的裂缝

温度裂缝和材料问题是两种裂缝产生的微观形式和机理，而从施工角度来看裂缝成因，就裂缝形成的部位、走向、宽度等不同可以主要归结于以下几点原因：

①保护层厚度不足。桥梁保护层的厚度如果存在过小的情况或没有按照当地实际交通水平进行修正，可能会使桥梁在外部荷载作用下过早导致其因抗拉强度不足而形成的开裂。

②浇筑后部分位置没有捣实或产生离析。混凝土各部位保护层结构都应是进行浇筑施工的，而如果选用泵送混凝土进行浇筑，可能会由于浇筑后部分粗骨料集中在模板底部而形成离析，或者是采用直接浇筑时混凝土没有拌和均匀，从而形成保护层结构部分产生裂缝。

③新旧混凝土搭接位置没有进行规范处理。大多数桥梁工程都是分段依次进行的，因此存在新旧搭接即合理的施工缝是正常的，应当注意的是混凝土保护层如果没有一次浇筑成型或在其连接部位没有进行正确的湿接缝或表头处理，是会容易造成施工缝处裂缝的进一步延伸，从而影响结构整体强度的。

④养护条件不足。混凝土在完成浇筑后应当及早进入养护，如果养护条件不利或施工所选用的温度、湿度不利于其强度的增长和温度应力的均匀扩散，是很容易产生裂缝的。

二、针对保护层裂缝采取的主要施工预防措施

（1）避免低温施工

为了降低外界施工环境对混凝土保护层结构造成的影响，首先应当避免选用在气温低于5℃的情况下进行混凝土结构的施工，尽可能选择气温在12℃-28℃的晴天进行施工，防止因混凝土中水泥水化放热与外部自然温度形成内外温差而造成结构开裂。同时应当注意的是也要尽可能的避免在雨季进行施工，降低水泥中水的含量。如果当地气温确实寒冷或风速较大，可以采取搭建施工防风棚或围挡结构、加点篝火等方式来控制温度。

（2）引入合适的外加剂

使用外加剂首先是从防水材料上抑制和减少混凝土风孔隙的生成，其次是改变浊的特征以堵塞和切断透水通道。减水剂对水泥具有强烈的分散作用，可减少混凝土的拌合用水，从而减小混凝土的孔隙率，降低裂缝贯穿的可能性。而根据施工单位调查研究，不加引气剂的混凝土使用 15年即出现贯穿裂缝等病害现象，而加引气剂的混凝土则无相应裂缝产生。日本研究成功一种非引气型表面活性剂，掺量为水泥用量的 2%～4%时，这种表面活性剂可使混凝土的耐久性指数提高50%～90%。 这种外加剂是烃基及醇基胺类化合物，其引气量虽少但气泡很细且均匀分散，因此对提高混凝土抗裂性非常有利。

（3）改善养护条件

常用的热养护方法有电热法、蒸汽养护法及热拌混凝土蓄热养护法。目前我国常使用的还是蒸汽养护法。早强剂、防冻剂目前主要以氯盐、亚硝酸盐为主，三乙醇胺复合早强剂使用也较普遍。由于混凝土及钢筋混凝土组成成分的热传导性不同，使大量水分向骨料或钢筋表面迁移，当温度继续降低，过大的温度差会破坏了混凝土中各组成成分之间、水泥浆和骨料及钢筋之间的结合，选用合理的养护方式来强化混凝土早期水化过程中温度应力的均匀释放与应力的合理松弛，确保其内在质量达到要求。优秀的养护条件能尽可能降低或避免混凝土形成早期温度裂缝，减少其断裂情况作用下各方面物理力学性能的降低情况，同时还可以降低温度骤变而带来的水泥石内部结构产生微裂。

三、针对保护层裂缝采取的治理措施

即便采取了相应的技术手段和养护方法，混凝土材料也可能会因种种因素综合而形成或多或少的裂缝，而这些裂缝如果不足以给桥梁结构带给结构和功能性的损失和影响，是可以采取一些措施进行修补的，而一旦裂缝宽度过大影响桥梁整体安全的，就必须要采取结构加固或翻修的方式进行重新加固，以保障结构的整体安全。

（1）表面处理修补

这种治理方法适用于裂缝宽度较小、影响程度较低的情况，具体采用的方法可以有敷贴高分子抗裂贴、高强混凝土灌封等，这种方法主要是为了防止外部水分进入裂缝造成更深程度的影响，降低收缩裂缝的进一步拓展等。

（2）灌浆封堵

这种方式是利用指定气压、液压等方式，将胶结材料注入到混凝土的裂缝中，等到胶结材料完成固化，再在外部敷贴以抗裂贴或抗裂膜，从而实现裂缝的填补。封堵法中常用的填充材料有水泥泥浆、环氧树脂、聚氨醋以及甲基丙烯酸脂等。另外，在治理裂缝时，要在裂缝的实际情况以及修补的成本等因素下进行填充材料的选择，从而提高裂缝修补的效果。

结束语：

桥梁工程保护层的裂缝防治处理是一项细节工作，也是关乎整体结构稳定的重要工作。在针对裂缝这项主要的病害进行治理时，以预防为主，在发现裂缝后及时采取有效措施进行处理，确保裂缝不会进一步扩展，以保障桥梁的使用寿命和结构的整体安全。

参考文献：

[1]胡军.连续梁桥保护层裂缝成因及防治措施[J].技术与市场，2011，（7） .

[2]孙智源，潘海涛.浅谈桥梁保护层混凝土裂缝成因及措施[J].科技风，2010，（9）.

[3]董宏升.桥梁施工裂缝的成因及解决对策[J].科技促进发展，2012，（4）.

作者简介：秦卫星（1987.05）男，汉族，籍贯：内蒙古包头市，职务：工程部长，职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：桥梁工程，单位：中交一公局第二工程有限公司。endprint