混凝土桥面裂缝产生原因和处理分析

鲍利超

（中铁二十四局集团安徽工程有限公司，安徽合肥 230000）

1 工程概况

安徽某公路桥梁采用6×35m先简支后连续的小箱梁，桥梁全长221.06m，桥面宽19.5m，桥面采用12cm厚C40混凝土铺装。桥台为一字式桥台，基础采用扩大基础；桥墩均采用三柱框架式桥墩，墩顶设盖梁。

2 桥面裂缝产生原因分析

2.1 现场调查情况

2.1.1 现场勘查情况

该桥梁于2016年建成通车，在通车初期桥面出现不规则细微裂纹，到2018年夏季裂纹不断增加、增大，逐步形成裂缝，最大裂缝长度纵桥向达到7m，最宽处为5mm，深度为3cm，如图1、表1所示。注：每跨取最大裂缝情况。

表1 桥梁每跨裂缝情况

2.1.2 施工情况

经调查该桥梁使用的混凝土和钢筋满足施工要求，施工阶段正值盛夏，天气较为炎热，平均气温在32℃左右，桥面混凝土浇筑采用泵车，浇筑过程顺利。

2.1.3 桥梁结构物现状

通过现场测量，现场结构物整体性完好，桥台锥坡等无破损，桥梁基础无沉降现象。

2.1.4 设计情况

设计满足要求，但在桥梁与道路衔接段，除桥梁部分外其余道路均采用沥青混凝土铺设，唯有桥梁段采用水泥混凝土铺设。此外，由于负弯矩张拉，箱梁边跨梁顶部设置一处槽口，中跨梁设置两处槽口。

2.2 桥面裂缝产生主要原因

通过以上参数分析桥面裂缝发生的主要的主要原因有以下3点。

2.2.1 荷载过大

桥梁在日常的荷载作用下容易出现裂缝，此种裂缝被称为荷载裂缝。经过现场调研分析，该桥梁设计满足要求，但在桥梁与道路连接段是由沥青路面与桥梁水泥路面直接连接，密集车辆通行尤其是重型车辆行驶，柔性面直接过渡刚性面，造成桥梁水泥路面受力较大，长此以往，造成水泥路面出现裂缝现象。另外，在桥面负弯矩处设置有槽口，在桥梁施工时需要进行开洞处理，那么在空洞的附近容易出现比较大的应力，这样会导致钢束的截断，在锚固的断面上出现裂缝问题[1]，在行车过程中该应力变化更大，造成桥面裂缝问题。

2.2.2 温度变化

无论是在施工过程中还是在使用过程中桥梁受温度影响较大，由于气温会造成的热胀冷缩而带来桥梁纵向位移，所以桥梁一般都会设置滑动支座和伸缩缝，但在实际过程中桥梁结构位移还是受到一定的限制，当气温影响位移超过设计值时，就会产生桥面裂缝问题。该桥梁浇筑时间段为盛夏，在施工时本身混凝土自身就会产生水化热现象，进一步增加混凝土内热，造成混凝土浇筑时混凝土内部温度较大，混凝土内外部温差较大，继而形成桥面裂缝。由于气温较高，梁体温度也会增大，虽然在箱梁底部已设置透气孔，但在盛夏时间远远不能满足箱室排气要求，高热造成钢绞线受力发生应力变化，特别是有密集车辆及重型车辆通过时，应力变化会更大，桥面裂缝问题就会发生。以上也印证通车初期桥面只是存有细微的裂纹，而在经过冬夏两季的温度变化裂纹不断增加、增大，最终形成裂缝。

2.2.3 混凝土收缩

混凝土具有收缩性，而现场主要是对其塑性收缩进行分析，一般塑性收缩发生在混凝土浇筑完成4～5h，这时水泥会出现非常大的水化反应，分子链的形成会让水分出现蒸发的问题，当水分大量蒸发之后，导致混凝土收缩，同时混凝土内部的骨料受重力的影响而出现下沉，形成塑性收缩。因为此种收缩情况会导致出现非常大的量级，一般能够达到1%。骨料的下沉情况还会受到钢筋的阻碍，这样会沿着钢筋的方向出现比较大的裂缝。而且因为构件与梁板之间具有接触，硬化的问题会导致沿着桥面方向出现一定的裂缝。当混凝土硬化之后，其表面的水分也在不断蒸发，这样会导致其表面的湿度不断变小，让整个混凝土的体积也出现缩小。因为混凝土的外表出现失水的问题比较严重，而内部失水的速度比较慢，这样会因为不同的混凝土收缩程度而造成裂缝问题[2]。该桥面在混凝土浇筑时正值盛夏，并且混凝土浇筑时间较短，易发生混凝土收缩现象，形成裂缝，如图2所示。

图2 骨料下沉

3 桥面裂缝处理办法

根据现场裂缝大小情况，裂缝的大小在0.2mm左右，那么就利用直接修复的方式进行实施。若是裂缝的小于0.2mm，可以使用封闭的方法去进行具体的问题处理，当裂缝大小在0.2～0.5mm，那么就可以运用灌浆修复的方式去进行处理，从而可以更好地满足相应的需求。当裂缝大于0.5mm时，那么可以使用聚合砂浆的方法进行填缝操作[3]。

针对该桥面裂缝问题，从细微裂纹和较大裂缝两个方面进行处理。

3.1 细微裂纹处理

细微裂纹直接采用SC界面剂涂刷，施工顺序如下：裂纹调查→裂纹清理→配置界面剂→涂刷界面剂→效果检验→验收。

（1）对现场裂纹处进行调查，对现场的裂纹采用空压机去除浮渣、浮灰等，同时采用高压水枪冲洗干净，保证裂纹处表面潮湿。

（2）配制SC界面剂，采用SC界面剂A组1份与B组3份（重量比）的比例混合均匀，配置好后密封、阴凉处存放。

（3）在裂纹处潮湿的情况下，直接将配置好的界面剂涂抹到裂纹处，由于SC界面剂有效时间为1.5h，施工过程中投入施工人员6名，涂抹速度为100～200m/h，并且安排技术人员对现场涂抹的质量进行检查，确保施工质量。

（4）施工注意事项：在施工过程中严格控制界面剂混合质量，确保混合均匀；在涂抹界面剂过程中确保桥面裂纹处处于潮湿状态，同时不可有积水；施工时避免阴雨天气；施工完毕后注意对现场进行保护，在完毕后1h，即可放行通车。注意对通车后裂纹处进行检查，无裂纹重新扩展为达到预期目的。

3.2 较大裂缝处理

较大裂缝采用SC界面剂涂刷表面，SC水泥砂浆填充的方法，施工顺序如下：裂缝调查→裂缝清理→配制界面剂→涂刷界面剂→效果检验→配制水泥砂浆→填充水泥砂浆→效果检验→验收。

（1）对现场裂缝处进行调查，将需要修复的混凝土路面开裂、露筋处凿除松散面层，采用空压机去除浮渣、浮灰，然后采用高压水枪冲洗干净，在表面潮湿的情况下直接涂抹SC界面剂，SC界面剂施工方法同上。

（2）配制SC水泥砂浆，SC水泥砂浆修补剂采用1份A组、2份B组（重量比）均匀混合，倒入6份525水泥、6～18份中细砂均匀搅拌，配置好后密封、阴凉处存放。

（3）检查SC界面剂涂抹效果，投入10名施工人员，在SC界面剂干后采用木抹和刮刀均与填充到裂缝和开裂部位，在填充处压痕、拉毛[4]。

（4）施工注意事项。在施工过程中严格控制界面剂和水泥砂浆混合质量，确保混合均匀；确保现场无积水，同时确保在界面剂干后再填充SC水泥砂浆；施工时避免阴雨天气；严格控制SC水泥砂浆填充质量，根据裂缝大小控制填充速度，避免填充过程中出现空洞等；填充SC水泥砂浆后在凝固前采用木抹再次压实，同时拉毛；施工完毕后注意对现场进行保护，在完毕后12h，即可放行通车。注意对通车后裂缝处进行检查，无裂纹及裂缝重新扩展为达到预期目的，如图3所示。

图3 裂缝处理前后照片

4 桥面裂缝防治措施

4.1 做好管理控制

为了能够更好地防止桥面出现裂缝问题，就应该做好过程控制及后期管理工作，首先在施工初期要加大与设计、勘查单位的联系，清晰设计思路，对现场调查的情况及时与设计沟通，最大限度满足设计、施工要求；其次加强施工过程管理，尤其是材料的购置及施工工序管控，严格执行设计图纸要求；最后控制桥梁后期管养工作，尤其是车辆超载等问题。

4.2 施工温度控制

在盛夏及严冬施工时，要对施工条件进行预判，一般夏季高于35℃、冬季低于5℃禁止施工，而在夏季施工时要严格做好混凝土高温防护工作，在浇筑混凝土时避开高温天气，在夏季浇筑混凝土时注意降低浇筑厚度，由于混凝土自身的水化热特性，该项措施可以起到加快散热的效果，在施工结束后及时覆盖土工布等能够保湿材料，基本维持在每2h洒一次水进行养护，确保混个凝土表面湿润，一般养护周期为7d，有效提高混凝土质量，消除桥面裂缝问题。如果在冬季进行施工，更加需要做好混凝土保温工作，混凝土浇筑时间选择在白天、日照充足、气温满足要求时组织施工，制定详细的混凝土保温措施，可以采取锅炉加温、电热毯覆盖加热等措施，这样可以进行温度和湿度的保证，提高混凝土成品质量。

4.3 混凝土质量控制

桥面浇筑混凝土前对原材料质量进行严格把控，在进行材料的采购时，应针对所有的混凝土配置原材料进行质量方面的把控，选用铝酸三钙含量低、细度不宜过细、矿渣含量不宜过多的水泥，砂采用用中细砂，水灰比取较低[5]。并且根据配比实验选择最优配比进行配置，确保混凝土理论值质量。此外，严格把控混凝土运输工作，要根据运距的长短适当调整混凝土塌落度，同时确保混凝土在运输过程中保温、保湿，保证混凝土质量。

5 结语

综上所述，形成桥面裂缝的原因有很多种，本文主要通过荷载较大、温度变化、混凝土收缩3个方面分析造成该桥面裂缝的因素，通过3个原因不难发现这些原因都是可控的，尤其是混凝土收缩主要是人员管理问题，而后又通过做好管理控制、施工温度控制、混凝土质量控制提出桥面裂缝防治措施，通过以上方法目前该桥梁已满足行车要求。