公路桥梁施工中混凝土裂缝成因与防治措施

葛强、刘洋

（岳阳市交通公路工程建设有限公司，湖南 岳阳 414100）

0 引言

公路桥梁在施工过程中存在混凝土裂缝等质量问题，是长久以来最难处理的病害。公路桥梁工程主要为混凝土结构，无论表面裂缝还是深层裂缝，都会对整体质量造成影响，因此必须采取提前预防的措施，降低混凝土裂缝的发生概率。在施工过程中可以进行全面分析，找到混凝土裂缝的诱发原因，同时制定针对性的防治措施，以此来攻克公路桥梁建设难题。由于混凝土裂缝病害复杂，在防治方面要采用多样化手段，如原材料控制、技术管理、养护措施等，每个环节都要加强质量把控，从而对混凝土裂缝进行有效预防。

1 公路桥梁施工中混凝土裂缝常见类型

目前在公路桥梁施工中，混凝土裂缝属于普遍性问题，其中包含多种不同类型的裂缝，每种类型的裂缝形成原因不同，例如表面裂缝大多是受水泥水化热温度影响造成，而温度则成为诱发裂缝的关键要素，混凝土结构受到大于自身强度大温度应力影响，最终形成明显的表面裂缝。表面裂缝对于混凝土结构的安全稳定性危害较小，在缺少后续作用力的条件下，不会继续扩大并向着深层发展。内部裂缝大多是浇筑施工引起，深层裂缝则从表面裂缝发展而来，也是危害程度最大的裂缝类型，如果不及时进行处理，将会给公路桥梁工程带来很大的安全隐患。贯穿裂缝同样也是较大的病害，甚至会贯穿在大体积混凝土内外部，这种贯穿性的裂缝会降低混凝土的结构性能[1]。

2 公路桥梁施工中混凝土裂缝成因分析

2.1 地基沉降

公路桥梁施工中混凝土裂缝成为普遍问题，此类病害一般由多方面因素造成，其中就包括地基沉降。由于施工前没能做好加固，导致地基稳定性不足，随着施工进程逐渐出现地基沉降，产生纵横向变形、弯曲。其次地基沉降会引发较大的应力，并且明显高于混凝土结构所承受的应力极限，这种情况下混凝土内部就会面临较大的剪应力、拉应力，从而形成混凝土裂缝。对于公路桥梁来说地基的处理至关重要，尤其是在软土地基的条件下，缺少加固处理会引发诸多问题，这也是造成地基沉降的关键因素，对于公路桥梁施工会有非常大的危害。

2.2 混凝土收缩变形

公路桥梁混凝土收缩变形大多由浇筑施工引起，由于混凝土浇筑过程中水分会逐渐蒸发，混凝土结构体积出现严重变形，引发明显的裂缝问题。这种现象大多与使用的原材料有关，比如胶凝材料的使用会对施工质量造成显著影响，导致混凝土结构收缩变形，按照大小分为收缩、膨胀两种类型。由于浇筑过程中受到材料或其他因素影响，内外部水分蒸发速度存在差异，在内部收缩小于表面收缩速度点条件下，混凝土结构就会出现裂缝，并且约束力越大形成的裂缝越大，其次外界环境湿度低，也会形成明显的结构裂缝[2]。

2.3 水泥水化热

混凝土受到胶凝材料产生的水化热影响，很容易引发结构裂缝，大多数情况下水化热都是由水泥材料引起，导致混凝土结构内部水化热聚集无法散发，最终形成复杂的温度场。混凝土表面散热速度非常快，所以表面温度往往相对较低，而内部结构受到水化热影响温度较高，最终形成较为显著的温度差，随着温度应力加大，裂缝逐渐形成。对于该问题必须要从水泥的用量控制入手，改善混凝土结构水化热反应，降低热胀冷缩的影响，这样混凝土内外部拉应力就会随之降低，两种应力小于混凝土结构本身的抗拉极限值时，混凝土裂缝将会大大减少。

2.4 温度变化

在公路桥梁混凝土结构施工中，温度是必须要严格把控的要素，除了材料本身产生的水化热反应以外，还包括环境温度变化，也会成为诱发混凝土裂缝的重要条件。由于混凝土结构本身就存在热胀冷缩的特点，施工中外部温度不符合需求，并且与内部温度形成较大的差异，必然会引发严重的变形，并在混凝土内部形成拉应力。大多数情况下温度变化引发的裂缝，往往具备持续性发展的特点，比如会随着温度变化继续扩大，除了水化热反应以外，大多在养护阶段形成，由于养护措施不到位造成裂缝。另外，厚度超过2m 的大体积混凝土，在浇筑施工后很容易出现内部温度高、外部温度低的现象，所以在浇筑施工后必须要做好温度控制，这也是降低混凝土结构裂缝形成的重要方法，以此来保障混凝土内外部温度均匀[3]。

2.5 原材料质量问题

混凝土其实是由多种材料混合搅拌制成，每种材料的用量都要严格控制，若材料本身质量不符合要求，或配比设计存在错误，就会导致混凝土材料质量无法达到标准，甚至引发严重的结构裂缝。

3 公路桥梁施工中混凝土裂缝的防治措施

3.1 公路桥梁施工设计管理

公路桥梁施工应加强前期设计管理，这也是降低混凝土裂缝问题的重要途径，如前期做好工程测量，仔细检查，确保满足公路桥梁施工条件。如果在设计过程中不够严谨，容易引发混凝土面板附近的裂缝现象，通过加强设计管理，提前采取防治措施，比如在桥面板转角处增加钢筋，所有阳角位置都可以使用双层、双向钢筋，以此来形成合力减少裂缝的形成。另外，在公路桥梁中收缩裂缝较为常见，为了规避此类裂缝病害，应采用变形缝设计将公路桥梁进行切分处理，在分成多个小变形单位的条件下，其中的约束力会因此减少，从而降低收缩裂缝现象。除此之外还可以在混凝土材料中加入抗裂剂HEA、UEA，同样有利于提高混凝土结构的抗拉性，混凝土面板层、桥梁面板层的裂缝会大大减少。通过加强施工设计管理，有利于明确材料、技术的运用，能够提前对裂缝问题进行预防，及时解决施工中可能存在的不科学、不合理步骤，本着早发现和早调整的原则，减少混凝土裂缝对公路桥梁工程带来的危害。

3.2 公路桥梁原材料管理

在公路桥梁工程中材料的把控较为关键，包括原材料本身的质量。施工前原材料配比同样至关重要，不合理的材料配比会提高混凝土裂缝的发生概率，所以应提高原材料的使用管理。例如在引进原材料时，必须做好质量检验工作，通过质量调查确保其符合标准，严格按照要求取样试验，认真检查水泥、钢筋、碎石料的质量，符合要求的条件下才能引进施工现场。施工前同样要进行检测，尤其在雨后或高温天气条件下，如碎石、砂的含水量。对原材料的配比进行及时优化，降低混凝土裂缝的发生概率。在原材料的选择方面，水泥应采用低热量材料，确保施工过程中能够降低水热化反应，避免由温差造成的混凝土裂缝现象，同时适当使用外加剂，如粉煤灰、UFA 膨胀剂等，充分提高混凝土密实度，适当降低混凝土内部温度，并且外加剂能够优化水灰比，增强混凝土的和易性。除此之外，根据公路桥梁工程实际需求，调整骨料的使用，目前来看比较适用于细度模数为2.4～3.0 之间的骨料，注意检测骨料中的黏土、淤泥、有机质等含量，通过科学合理的配置材料用量，使得混凝土裂缝问题得到充分控制，减少施工中的变形现象。

3.3 公路桥梁施工过程管理

必须加强公路桥梁施工过程管理，严格按照施工方案执行操作，这对混凝土裂缝有着较强的预防效果，例如施工浇筑时间、施工缝间距设置等，根据方案中的要求施工，有利于提高公路桥梁工程质量。根据以往的公路桥梁工程进行分析，质量问题大多与作业流程有关，由施工过程引发的混凝土裂缝现象达到75% 以上，加强施工过程管理能有效控制混凝土裂缝，使公路桥梁在使用阶段开裂的概率大大降低。在施工中必须明确重点环节与具体操作方法，如钢筋成型与模板安装位置，按照质量要求保证准确牢固，注意钢筋上是否存在污物、氧化铁皮等，通过清除提高黏结力。另外，要保证混凝土浇筑、振捣的科学性，施工中应加强监督管理，减少不符合要求的操作，针对可能造成裂缝的成因进行控制，包括施工中的温度变化、振捣时间、浇筑方法等，严格控制减少混凝土裂缝的形成。

3.4 公路桥梁施工温度控制

由于物质本身存在热胀冷缩的显著特征，而混凝土结构也会受到热胀冷缩的影响，所以施工过程中如果温度差异较大，很容易造成混凝土裂缝的现象。目前来看，温度变化已经成为引发混凝土裂缝的普遍问题，尤其是大体积混凝土施工，在浇筑完成后受到水热化影响，内部温度迅速提高与外部形成较大的温差，最终造成较为明显的裂缝现象。除此之外，混凝土凝固速度也会受到气候影响，在炎热的天气下水分蒸发快，公路桥梁混凝土结构表面容易出现裂缝，同时温度也会引发较大的拉应力，容易形成明显的裂缝问题。因此温度变化控制至关重要，例如选择适当的混凝土浇筑时间，避免在过热或过冷的天气下进行施工，浇筑过程中若天气转热，存在太阳暴晒的现象，应停止施工并将已经浇筑好的部分进行防晒处理。另外，原材料也是引发温差大主要因素，施工过程中可以改变骨料配级，或使用添加剂降低水泥用量，在搅拌过程中利用水冷却降低浇筑温度，现阶段很多工程会将冷水管埋在混凝土中，以此来起到降温的效果，减少混凝土裂缝现象。若外部气温降低，应及时采取保暖措施，对裸露在外的混凝土进行覆盖，避免长时间暴露在低温度环境下。

3.5 公路桥梁混凝土浇筑控制

在公路桥梁施工中混凝土浇筑控制非常关键，通过加强浇筑施工管理能够大大减少结构裂缝，在浇筑时应缩短混凝土材料的运输时间，并且在运输过程中持续搅拌，设置保温层控制入模温度，可以选择在温度较低的条件下进行浇筑施工，并且安装遮挡设施，避免阳光直接照射，降低模板与钢筋温度。现阶段大体积混凝土结构，必须采取分层浇筑施工方法，能够有效增加混凝土结构的散热面，浇筑过程中确保振捣密实度，严格按照要求浇筑，在下层初凝前要及时完成上层浇筑施工。振捣施工应保证均匀性、持续性，充分排除混凝土内部的空气，同时促进混凝土材料的融合，提高混凝土浇筑密实度有利于减少空鼓现象。

3.6 公路桥梁模板支架质量控制

公路桥梁模板施工分为安装与拆除两个部分，无论安装还是拆卸都要做好质量控制。首先在安装过程中避免模板出现移动，支架必须具备出色的稳定性，这样才能减少施工过程中的下沉现象。测模板安装同样要防止位移，可以通过设置支撑与内拉杆进行固定处理。安装结束后严格检查平面位置、顶部标高以及整体稳定性，混凝土浇筑后必须要达到适当强度才能拆除模板。拆除模板和支架时应严格按照施工要求开展，若施工设计中没有明确模板拆除要求，可以根据模板特点、混凝土强度标准进行有序拆除，例如结构抗压强度＞2.5MPa，可以对非承重侧模板进行拆除施工，芯模或预留孔道内模则要在强度足够时拆除，避免引发坍塌、裂缝等质量问题。模板拆除过程中注意结合气候环境采取安全防护措施，如低温、干燥、大风天气下，注意做好预防避免混凝土表面出现裂缝。

3.7 公路桥梁施工养护管理

在公路桥梁混凝土浇筑结束后，裂缝现象反而进入高发阶段，所以施工结束后必须要进行养护处理，这也是混凝土结构施工必须要做好的重要步骤，应根据实际情况采取适当的养护措施。施工人员应按照公路桥梁混凝土结构情况，制定科学合理的养护流程，能够大幅度降低裂缝现象。养护过程中主要注重温度与湿度，在温度条件差异较大的气候环境下，根据温差做好降温和保温处理，温度过高时可以通过洒水降温，若外界环境温度出现持续降低，为了避免温差过大可以采取保温措施。在已经形成裂缝的情况下，施工人员必须及时上报，采取相应的处置措施，对混凝土结构裂缝进行修复、加固。严重的情况下必须凿除裂缝部位重新浇筑，如果只是表面裂缝，直接进行修复即可，洒水时注意控制避免形成积水，定期观察、检查，确保不存在任何质量问题。

4 结语

混凝土裂缝作为相对普遍性的建筑病害，会对公路桥梁的主体结构造成负面影响，导致桥梁综合性能大大降低，在严重的情况下还会引发坍塌，酿成无法逆转的安全事故。由此可见，混凝土裂缝的防治势在必行。通过分析混凝土裂缝病害特点，采取针对性的防治措施，尽量从源头上进行控制，保障公路桥梁结构安全稳定。另外，要贯彻主动预防的施工理念，基于设计阶段、施工阶段等多个环节展开优化，同时加强混凝土原材料的配比、浇筑、养护管理，每道工序都要严格按照标准执行，同时根据施工环境随时调整，有效降低混凝土裂缝的发生概率。