混凝土橋梁施工裂縫成因分析及預防措施

摘要：混凝土裂縫是橋梁施工以及后期養護中常見的問題，本文擬據筆者多年的施工經驗談談裂縫產生的原因，以及有效的預防和控制措施，最大力度的預防和控制裂縫，保障民生安全。

關鍵詞：橋梁裂縫種類；形成原因；預防措施；裂縫處理

一、鋼筋混凝土裂縫的原因分析

鋼筋混凝土裂縫形成的原因較多，也比較復雜。常規裂縫機理有：干縮裂縫、地基下沉裂縫、應力集中裂縫、荷載引起的裂縫、鋼筋銹蝕引起的裂縫等。造成裂縫的因素有時不是單一原因造成的，現結合多年的施工質量管理經驗，主要從以下幾方面分析裂縫形成的原因。

1、混凝土原材料方面：

（1）水泥凝結時間或膨脹不正常，如水泥安定性不穩定，水泥中含有生石灰或氧化鎂，這些成分和水化合后產生體積膨脹，導致混凝土產生裂縫。

（2）骨料中含泥量過大，則隨著混凝土的干燥，會導致不規則的網狀裂縫。

（3）堿—骨料反應：玄武巖、輝綠巖等堿性骨料可能與堿性很強的水泥起化學反應，生成有膨脹能力的堿—硅凝膠而引起混凝土膨脹破壞，產生裂縫。

（4）水泥水化熱，大體積混凝土澆筑后1～2周出現等距離規則的直線裂縫，有表面的也有貫通的。

（5）混凝土的硬化、干縮、澆筑兩三個月逐漸出現及發展，在窗口及梁柱端角出現斜裂紋，在細長梁、樓板、墻等處出現等距離垂直裂紋。

（6）接槎處理不好，從混凝土內部裂縫，潮濕地方比較多。

2、施工質量方面

（1）混凝土施工過分振搗，模板干燥。混凝土振搗后，粗骨料下沉擠出水分和空氣，造成表面砂漿層，它比下面混凝土有較大的干縮性，待水分蒸發后，易形成凝縮裂縫。

（2）混凝土振搗后過分抹平壓光會使混凝土的細骨料過多的浮到表面，形成含水量很大的水泥砂漿層，水泥漿中的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳反應生成碳酸鈣，引起混凝土表面碳化收縮。

（3）由于施工工藝不當引起，致使支座處負彎矩筋下陷，造成保護層過大。固定支座變成塑性鉸支座，使板上部沿梁支座處產生裂縫。施工中混凝土強度未達到規定強度，過早拆模，或者在混凝土未達到終凝前就上荷載，造成混凝土表面的彈性變形及支座處的負彎矩，致使混凝土在強度低或無強度時，承受彎、拉、壓應力，導致樓板產生內傷或斷裂。

（4）后澆帶施工不慎造成露面裂縫。為了解決混凝土收縮變形或溫度應力，規范要求采用后澆帶施工法，有些后澆帶施工不能完全按規范要求施工，如板的后澆帶未獨立設置支撐系統，大梁兩邊的樓板不均勻沉降都可能造成樓板的裂縫。

（5）露面墊層內鋪設的安裝水管、電線套管鋪設不當，如水管、電線套管鋪設不夠牢靠、集中鋪設、上下交疊鋪設致使水管、電線套管上皮在墊層厚度1/3以內，保護層不足都可能造成板面沿管線長度方向產生裂縫。

（6）目前在主體結構的施工過程中，普遍存在著質量與工期的較大矛盾。一般主體結構的樓層施工速度平均5-7天左右一層，最快甚至不足5天一層。因此當樓層混凝土澆筑完畢不足24小時的養護時間，就忙著進行鋼筋綁扎、材料吊運等施工活動，這就給大開間部位的房間樓板容易產生裂縫。

二、預防混凝土橋梁產生裂縫的措施

1、控制好混凝土原材料的質量和混凝土配合比的選擇水泥。

1）選擇合適的原材料，如選擇中低熱水泥、緩凝型減水劑、摻用纖維、采用低熱高性能混凝土。水泥應符合現行國家標準。選用水泥時，應以能使所配制的混凝土強度達到要求、收縮性小、和易性好和節約水泥為原則。同時應注意其特性對混凝土結構強度、耐久性和使用條件是否有不利影響；對于砂石材料應控制其級配、含泥量、針片狀含量、壓碎值指標、有害物質含量在規范允許范圍。

2）有針對性地進行混凝土配合比設計，如減少混凝土單位水泥用量、適當增加粉煤灰或磨細礦渣的摻量、適當摻加高效緩凝減水劑，可以有效降低混凝土的總水化熱和熱化熱釋放的峰值，從而減小混凝土因水化熱導致幾外溫差過大而產生的裂縫；在滿足施工要求的情況下，盡可能降低混凝土的坍落度，減少膠凝材料總量，以減少混凝土的干縮裂縫。在配制混凝土配合比時應考慮施工季節、結構形狀、模板形式、混凝土強度等級等因素對橋梁結構抗裂性能的影響。在施工中，大多施工單位往往只注重混凝土強度而忽視其變形特性和工作性，而混凝土變形特性和工作性恰好是混凝土產生裂縫的主要原因所在。

2、加強夏季高溫和冬季低溫時混凝土橋梁結構施工的保護措施。

橋梁在夏季和冬季施工中最容易出現裂縫問題，因此要積極巡查，發現小的裂縫及時處理，不留隱患；另外在夏季和冬季施工過程中也要研究制定妥善方案，確保工程的順利施工。

低溫情況下，在大平面混凝土施工時，有時晚上澆注的混凝土，到了早上混凝土表面會出現與鋼筋網片相呼應的裂縫，縫間砼面下陷。一般情況下，混凝土入模溫度越高，外界溫度越低就越明顯，但是澆注的時候又不能覆蓋。此問題可以在澆注完后先刮平，等略有強度時用抹子壓實后就迅速通蒸汽，一般溫度不超過零下20度時一天后就可以不用蒸汽而直接表面覆蓋保養，不會出問題。

3、施工過程中的控制措施

混凝土施工中采取相應的措施，如降低混凝土的澆筑溫度，無筋或少筋混凝土中埋放塊石、混凝土早期升溫階段采取散熱降溫措施、混凝土降溫階段采取保溫措施、合理設置施工縫、采取二次抹面、加強混凝土養護等措施；進行混凝土溫度應力計算，對薄弱部位采取加強措施。

4、混凝土原材料方面

（1）盡量不使用或少使用高早強水泥，不使用民辦小廠生產的水泥，水泥投入使用前認真對水泥標號及安定性進行實驗。對于大體積混凝土應采用水化熱的礦渣水泥、粉煤灰水泥，以降低水化熱。

（2）采取嚴把原材料進貨關、認真地對進場砂石骨料進行檢驗，嚴格控制砂的粒徑及含泥量。

（3）嚴格控制混凝土施工的水灰比。嚴格控制水和水泥用量，選擇級配良好的石子，減小孔隙率和砂率以減少收縮量，提高混凝土的抗裂強度。

（4）采用外加劑和摻合料：混凝土中摻有減水、塑化、引氣、緩凝作用的外加劑，不僅可以改善混凝土拌合物的工作性能，由于水灰比的降低，對提高泵送混凝土強度，減少混凝土收縮、裂縫都有積極作用。

5、施工質量

（1）對不同的混凝土構件，應有針對性的采用相應的澆筑工藝；澆筑大體積混凝土首先應制定詳細的澆筑施工方案，采取切實可行的措施；對大面積樓板混凝土澆筑應事先進行合理的分縫分塊，安排合理的澆筑順序，減少施工冷縫。

（2）混凝土樓板澆筑完畢后，混凝土終凝前分兩次抹壓，第一遍普通搓毛抹壓，第二遍時應重點對出現裂縫的部分進行拍打，使其二次液化，彌合裂縫，達到消除收縮裂縫和沉降裂縫的目的。

（3）嚴格控制板面負筋的保護層厚度：現澆板負筋一般放置在支座梁鋼筋上面，與梁筋應綁扎在一起；其下面應按適當間距用鋼筋馬凳撐起，并用鋼絲固定或混凝土墊塊等措施固定負筋的位置，保證在施工過程中板面鋼筋不再下沉。

（4）后澆帶的施工應認真領會設計意圖，制定施工方案，杜絕在后澆處出現混凝土不密實、不按圖紙要求留企口縫，以及施工中鋼筋被踩彎等現象。同時更要杜絕在未澆筑混凝土前就將部分模板，支柱拆除而導致梁板形成懸臂，造成變形。

（5）預埋線管處的裂縫防治：線管在敷設時盡量避免立體交叉穿越，交叉布線處可采用線盒，原則上不允許線管三只交疊，保證線管在混凝土的中間位置。線管盡量順著受力鋼筋的方向布置。同時在多根線管的集散處宜采用放射性分布，盡量避免緊密平行排列，以確保線管底部的混凝土澆筑順利和振搗密實。

（6）材料吊卸區域的露面裂縫防治：嚴格施工操作程序，不盲目趕工，杜絕過早上荷載和過早拆模。主體結構的施工速度不能強求過快，樓層混凝土澆筑完后的必要養護必須獲得保證。主體結構階段的樓層施工速度宜控制在8-9天一層為宜，以確保樓面混凝土獲得最起碼的養護時間。科學安排樓層施工作業時間，在樓層混凝土澆筑完畢的24小時以前，可限于做測量、定位、彈線等準備工作，避免沖擊振動。24小時以后，多層綁扎構造柱鋼筋，高層可先吊運少量暗柱和剪力墻鋼筋進行綁扎活動，做到輕卸輕放，以控制和減小沖擊動力。

三、混凝土橋梁裂縫的修補

混凝土裂縫是最常見的工程病害，但大部分裂縫都可以通過修補使混凝土結構物恢復原有功能。常見的修補方法有：表面涂抹水泥砂漿法、表面涂抹環氧膠泥法、表面鑿槽嵌補法、表面貼條法、壓力注漿法、開槽填補法等。隨著技術的發展，出現了許多的新的修補材料，如混凝土修補膠、注縫膠、混凝土快速修補劑等，使裂縫修補的效果更好，工藝更簡單，費用更省。這些新材料、新機具和修補方法經過近十來年的現場考驗，證明耐久性令人滿意，目前這幾種方法已經在許多維修改建加固項目中得到推廣應用。

修補混凝土裂縫的工序如下：裂縫清理→粘貼注漿咀和封閉裂縫→試漏→配制注漿液→壓力注漿→二次注漿→清理表面。

1）裂縫清理：縫中如被泥土粉塵堵塞，可用小型工業吸塵器吸出。沿裂縫兩邊約5cm的混凝土表面要用濕布擦去塵土，但要注意縫中不得進水。

2）粘貼注漿咀和封閉裂縫：注漿咀宜用粘咀用漿騎縫粘貼，注漿咀的間距與裂縫寬度有關，其間距參考表2。當裂縫數量較多時，具體作法如下。首先，在預計要貼咀的裂縫位置貼上醫用白膠布，再用窄毛制將封縫用漿沿裂縫來回涂刷，使裂縫封閉。大約10分鐘后，揭去膠布條，露出小縫。然后，用粘咀用漿將注漿咀在預留的小縫處騎縫粘上，整個底座都要用粘咀用漿包嚴，固化后周邊可能有裂口，必須反復用封縫用漿補上，以免注漿時漏漿。

3）試漏：試漏要逐條裂縫進行。每條連通的裂縫，先將注漿咀用鋁鉚釘堵上，留一個咀用補縫器壓氣，在封閉的裂縫上涂肥皂水進行試漏。對于有經驗的操作者，也可不必試漏。

4）配制注漿液：注漿操作一般在粘咀的第二天進行，氣溫在30℃以上時，半天時間就可注漿。注漿前先配注漿液，在塑料杯中分別倒入注縫膠甲液和乙液，按重量比甲液：乙液=2：1混合均勻備用。

5）注漿：用補縫器吸取注漿液，插入注漿咀，用手推動補縫器活塞，使漿液通過注漿咀壓入裂縫，當相鄰的咀中流出漿液時，就可以拔出補縫器，堵上鋁鉚釘，將補縫器移到相鄰注漿咀重復注漿。垂直縫，一般由下往上注漿，水平縫，從一端向另一端逐個注漿。如果裂縫較細時，可以使用補縫器上的彈力裝置對注漿液自動加壓，此時，一個人可以同時照看若干個補縫器。

6）二次注漿：為了保證漿液充滿，在注漿后約半小時，可以對每個注漿咀再次補漿。

7）檢查：注縫膠的強度發展與環境溫度有很大關系，一般情況（20～25℃）1天后開始固化，1個月后達到要求強度。檢查注縫質量可以用小型空心鉆機，跨縫鉆取芯樣，進行檢查。

四、結語

綜上所述，混凝土橋梁出現裂縫是難以避免卻又有措施可以預防的，因此，一定要加大施工監管力度嚴格執行國家規定的相關技術標準，確保工程項目的順利安全完工，并在施工過程中不斷加強監督檢查，有效預防并從源頭控制裂縫產生，發現問題及時研究并處理，保障國計民生的利益。

參考文獻：

[1]公路橋涵施工技術規范（JTJ041-2000）.北京：人民交通出版社，2000

[2]公路施工手冊-橋涵.北京：人民交通出版社，1999

[3]JTG E30-2005公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程.北京：人民交通出版社，2005.