桥梁伸缩缝混凝土裂缝分析与防治

2018-01-24李衍宁

山西建筑 2018年2期

李衍宁

(中交三公局第五工程分公司，北京 100000)

桥梁竣工通车后，伸缩缝混凝土产生裂缝这种质量问题一直存在，困扰着国内外工程技术人员。虽然桥梁伸缩缝混凝土出现细小裂缝对桥梁伸缩缝使用功能影响不大，但是在一定程度上也影响了桥梁美观。由于业主对桥梁外观质量要求较高，桥梁伸缩缝混凝土有裂缝问题，必须引起足够重视。赤道几内亚宾洞互通立交桥涵项目，K2+710大桥和K3+500大桥，试通车后，伸缩缝混凝土表面也出现了细微的纵向混凝土裂缝。随着通车时间延长，裂缝宽度有加深加长趋势，赤几宾洞桥涵项目技术管理人员，对桥梁伸缩缝混凝土裂缝原因进行了深入分析，制定了伸缩缝混凝土裂缝处理方案，合理组织人员，材料，设备，对桥梁伸缩缝混凝土裂缝进行了处理。

赤几宾洞桥梁伸缩缝混凝土裂缝问题处理完成以后，经过近8个月的通车检验，没有再出现伸缩缝混凝土裂缝问题。笔者特把伸缩缝混凝土裂缝的原因分析和处理方案，以及裂缝的防治建议，与技术质量管理人员共勉。

1 桥梁伸缩缝混凝土裂缝情况

赤几K2+710大桥桥台(墩顶)伸缩缝混凝土浇筑完成2 d后，有部分极其细微短小的纵向裂缝出现；裂缝的宽度在0.1 mm左右，深度不确定，长度从2 cm～5 cm不等。该桥梁试通车以后伸缩缝混凝土裂缝长度和宽度有了一定发展，裂缝深度有加深趋势，裂缝长度也有延伸。

K3+500桥台伸缩缝混凝土，试通车10 d后，混凝土表面也开始出现纵向裂缝，随着通车时间加长，裂缝也有加长加深加宽的趋势，见图1。

项目对国内外其他桥梁伸缩缝混凝土通车后的现状也进行了调查，发现也有部分桥梁存在类似的质量问题。业主单位对桥梁外观质量要求较高，担心桥梁正式通车以后可能出现更大伸缩缝混凝土质量问题。为了避免影响企业形象，业主单位要求施工单位在正式通车前，必须对伸缩缝混凝土裂缝问题进行处理，不允许出现伸缩缝混凝土裂缝。

2 伸缩缝混凝土裂缝原因分析

项目技术管理人员根据伸缩缝混凝土裂缝问题，对伸缩缝混凝土施工过程进行了分析，查阅了相关技术资料；结合设计图纸和相关施工技术规范，认为主要有以下几方面的原因。

2.1 施工过程中的原因分析

1)伸缩缝混凝土坍落度偏小，初凝以后所产生的塑性裂缝。

由于伸缩缝施工正在雨季，为了控制沙石料的含水率，伸缩缝混凝土搅拌过程中，严格控制混凝土用水量，因水量掺加不准确，所以伸缩缝混凝土坍落度偏小，混凝土振捣过程中不能很好的把水泥浆提取出来，造成混凝土表面失水过多。混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小。

因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生塑性收缩裂缝。

2)对伸缩缝混凝土的养护时间点未引起足够的重视。

该桥梁伸缩缝混凝土标号为C50。由于该标号的混凝土的胶凝材料(水泥用量较大，达到了400 kg/m3；粉煤灰掺入用量为60 kg/m3)，水泥量较大，浇筑完成以后，桥梁伸缩缝混凝土产生的水化热大，尤其初凝之后，未喷洒养护剂或派专人洒水养护，造成了伸缩缝混凝土表面产生混凝土拉应力而造成收缩裂缝。

2.2 设计方面的原因

1)伸缩缝混凝土要求掺加的材料不合适。

桥梁原图纸设计中，伸缩缝混凝土为C50聚丙烯纤维混凝土，每立方米混凝土中掺量不低于2.7 kg(体积比为0.3%)，其中包括0.9 kg聚丙烯网状纤维。

经过项目人员查询相关伸缩缝混凝土技术资料，咨询国内的桥梁试验工程师。目前伸缩缝混凝土中掺入聚丙烯纤维已是很早之前的设计，由于交通量加大和重车增多的原因，国内普遍采用了钢纤维混凝土。

经过分析，钢纤维掺入到伸缩缝混凝土中去，对伸缩缝混凝土的整体抗拉效果比掺入聚丙烯塑料纤维效果更好。国内伸缩缝混凝土配比设计中，C50伸缩缝混凝土掺入钢纤维材料重量约为40 kg/m3～80 kg/m3。

2)15.5 m长伸缩缝混凝土中间未设计断缝。

出现问题的伸缩缝混凝土，伸缩缝长度为15.5 m，原设计图纸中未要求每间隔4 m～5 m左右设置一条断缝，来减少通车过程中造成的对伸缩缝混凝土整体影响，以及由于伸缩缝混凝土通车过程受不同程度的压力而产生的不均匀受力引起的表面裂缝。

3 伸缩缝混凝土裂缝的处理

3.1 伸缩缝混凝土裂缝处理方案

采取伸缩缝保护措施，防止原有伸缩缝钢材变形和橡胶止水带损坏；凿除伸缩缝混凝土裂缝区域；利用新配置的C50微膨胀钢纤维混凝土，浇筑凿除部分；混凝土二次收面，喷养护剂；覆盖毛毡，派专人连续养护7 d；14 d以内严禁通车。

3.2 施工准备工作(包括技术准备工作)

1)C50微膨胀钢纤维混凝土配比的试配。

提前试配C50微膨胀钢纤维混凝土，保障7 d混凝土强度达到设计强度的110%；保障伸缩缝混凝土的和易性。

2)提前策划施工所需要的人员，物资和设备。

3)做好施工人员和技术人员相关的培训。让施工人员和技术人员了解施工处理方案和工艺；了解施工过程注意事项。

4)做好伸缩缝混凝土裂缝处理的人员组织分工和后勤保障措施。

3.3 施工工艺(裂缝处理的施工工艺过程)

1)利用2根7.5 cm×7.5 cm角钢焊接在伸缩缝上面，一方面是防止伸缩缝发生变形，另一方面是防止灰渣进入到橡胶止水带，造成橡胶止水带的破坏。

2)离伸缩缝宽度5 cm以外的区域，利用混凝土切割机把伸缩缝混凝土按区域切割；需切割到钢筋顶以上部分，分割区域长度不超过1 m。

3)利用大型空压机配合风镐凿除伸缩缝钢筋顶往下10 cm混凝土；伸缩缝边缘5 cm位置，人工利用毡子进行凿除，防止风镐凿除过程中，对伸缩缝钢材造成的位移破坏。

4)利用空压机清除碎渣，利用清水冲洗干净；新鲜混凝土面上有浮浆或空洞部分，人工重新清理一遍，利用清水再冲洗干净，晾干。

5)整理伸缩缝钢筋网，对保护层厚度小于5 cm的钢筋部分，上面再焊接一层钢筋网。

6)按照伸缩缝横向宽度4 m间距把钢筋网断开并设置沉降缝板(每间隔4 m对伸缩缝混凝土做断缝处理)。

7)赤几当地时间下午4点～5点，温度相对较低时，浇筑凿除部分的伸缩缝混凝土。

8)做好二次收面。第一次收面，按照标高和坡度把伸缩缝混凝土面找平，可以利用铁抹子；第二次收面，利用木抹子在伸缩缝混凝土初凝之前，把混凝土浆再提取一次，把面抹平。如果表面有细小裂纹的也是在第二次收面过程中，利用木抹子把裂缝抹平。

9)喷混凝土养护剂，喷洒2遍。

10)伸缩缝混凝土初凝后，覆盖土工布(毛毡)，安排专人进行洒水养护7 d。

初凝之后的前12 h以内，每隔1 h，洒水养护一次；之后前3 d之内，控制在4 h洒水养护一次；在之后的4 d之内，保证土工布(毛毡)和混凝土面是湿润状态。

11)14 d之内，严禁通车，做好桥梁封闭措施。

4 伸缩缝混凝土裂缝的防治建议

已处理完成的伸缩缝混凝土桥梁经过近8个月的通车，伸缩缝混凝土尚未有新的裂缝出现，处理效果比较理想，圆满完成了桥梁伸缩缝裂缝问题的处理任务，见图2。特把伸缩缝混凝土裂缝的防治建议及心得总结如下。

4.1 施工配合比必须提前适配，且满足设计要求

为了提前验证C50微膨胀钢纤维混凝土的和易性(坍落度和流动性)，以及浇筑完成的混凝土表面效果，必须提前适配混凝土，并根据现场实际情况，对配比进行优化。

经适配的每立方米C50微膨胀钢纤维混凝土的最终施工配合比为：水泥∶膨胀剂∶钢纤维∶砂∶碎石(5 mm～10 mm)∶碎石(10 mm～25 mm)∶减水剂∶水=450 kg∶40 kg∶50 kg∶750 kg∶400 kg∶650 kg∶5.9 kg∶135 kg(根据第一盘混凝土坍落度上下调整水用量)。

4.2 伸缩缝混凝土中掺入钢纤维和膨胀剂材料，防止混凝土裂缝是非常有利的

钢纤维的抗拉强度750 MPa，长度25 mm～35 mm，哑铃型结构，是一种高强度的弹塑性材料，具有抗弯，抗拉，抗剪，抗压强度高等特性，掺入该种材料对防止伸缩缝混凝土裂缝出现，效果特别明显。

伸缩缝混凝土搅拌过程中，掺入胶凝材料8%～10%比例的膨胀剂，可以改善混凝土内部结构，提高混凝土密实性，由于具有微膨胀作用，补偿混凝土硬化过程中的干缩，防止出现裂缝；混凝土硬化后，仍存在小量微膨胀的压实力，防止外界由于温度变化而引起的收缩裂缝。

4.3 利用木抹子对伸缩缝混凝土的二次收面

利用木抹子对伸缩缝混凝土进行二次收面，是非常有必要的。因为木抹子表面比较粗糙，二次收面提浆抹面过程中，能把混凝土表面失水过快引起的细小裂缝填充压实，防止初凝以后产生的裂缝不好修复。

4.4 注重浇筑完成后伸缩缝混凝土的养护

笔者认为由于C50微膨胀钢纤维混凝土是一种高标号的混凝土，每立方米水泥量已接近规范要求极限。C50伸缩缝混凝土完成2 h，尤其是初凝以后，混凝土所产生的水化热较大，且混凝土温度较高，这段时间混凝土强度上升比较快，必须对伸缩缝混凝土进行养护，降低混凝土温度，保证混凝土后期上升强度，防止混凝土由于表面缺水而产生拉应力造成表面裂缝现象。

笔者建议，混凝土收面完成以后，喷涂混凝土养护剂，使养护剂在混凝土表面形成一层膜，防止混凝土表面失水过快。在混凝土初凝之后，覆盖毛毡，在上面洒水养护，降低混凝土水化热温度，前3 d洒水时间要频繁，后期4 d可保证土工布(毛毡)和混凝土表面是湿润状态，直至养护7 d～10 d。