混凝土橋梁施工裂縫成因及防治技術

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經濟的飛速發展、溝通的日益密切，需要便捷的交通條件來維系，近些年我國的公路橋梁工程建設呈現欣欣向榮的發展狀態，與其它建筑一起構成了和諧現代化的城市景觀。混凝土是應用于橋梁工程的基礎材料之一，取材廣泛、耐火性好、性價比高，但其韌性較差，在施工過程中易出現裂縫，是橋梁工程后期的重要病害來源，會影響構件防滲、鋼筋防銹，甚至縮短公路橋梁的使用壽命，是關乎人民生命財產安全的重要問題，對其成因進行分析并探討裂縫防治技術具有重要實踐意義。

1 混凝土橋梁施工裂縫形成原因

1.1 混凝土橋梁裂縫種類

混凝土橋梁裂縫按不同標準可以有許多劃分形式，依據性質劃分是比較通用的一種，即結構性與非結構性兩類。前者又分為設計結構性裂縫與施工結構性裂縫兩種;后者則包括塑性裂縫、龜裂縫、長期干裂縫、溫差裂縫等侵害性裂縫。此外，可依據裂縫形狀進行分類，包括表面裂縫、縱向裂縫、橫向裂縫、貫穿裂縫等。

1.2 混凝土橋梁施工裂縫形成原因

(1)混凝土自身材料問題

石砂、水泥、骨料及拌合水是構成混凝土的主要原材料，若選用的這些材料不合乎工程標準，在配置過程中又未能及時發現，則會導致施工混凝土裂縫的形成。其中，若選擇的砂石孔隙率較大，則必須增加水泥與拌合水的量來維持混凝土的和易性，而拌合水增加過多，會導致混凝土硬度減小、收縮力增加，進而容易產生裂縫;而砂石原料中若云母成分較多，則會降低水泥的粘合力，使得混凝土強度變低;若砂石中含泥量較多，一方面會增加拌合水與水泥的用量，另一方面也會降低其抗凍性能與防滲性能。此外，為了提高混凝土質量，通常會添入適量外加劑，若這些外加劑中氯化物含量較高，則很容易造成鋼筋材料銹蝕，進而導致公路橋梁出現病害現象。

(2)荷載作用

荷載裂縫通常是橋梁在靜荷載、動荷載和次應力作用下產生的裂縫現象，具有多種表現形式。其中，當垂直荷載過大時，混凝土結構上方受到拉應力、下方受到壓應力，在此彎曲應力作用下，易產生較大裂縫;對于公路橋梁而言，動荷載作用更為明顯，在長期過往車輛超載或行車頻率過高的情況下，混凝土橋梁會逐步發生損傷直至出現無法修復的現象。這種情況早期不易發現問題，但經過一段時間的病害演變，車輛通過時可觀察到裂縫，車輛通過后裂縫消失，隨著病害的擴大化，在車輛通行后裂縫依然可觀察到，此時，混凝土結構已經發生嚴重的開裂現象，給修補工作帶來極大困難。

(3)混凝土收縮

這是最為普遍的一種混凝土裂縫產生原因，包括塑性收縮、縮水收縮、碳化收縮、自生收縮等形式，其中，塑性收縮與縮水收縮是最為主要的影響因素。混凝土水化過程一般在澆筑4～5 小時后趨于明顯，水分開始急劇蒸發、骨料迅速下沉，而硬化過程尚未結束，這時發生的收縮現象稱之為塑性收縮;而混凝土初步硬化結束后，表面的水分也會逐漸流失，溫度降低的同時體積隨之縮小，稱之為縮水收縮。在這一系列過程中，混凝土結構內外收縮比率不同，表面收縮大于內部收縮，故表面會承受一定的拉應力，若混凝土配置比未控制好，此拉力強度可能超過表面抗拉伸強度，從而產生收縮裂縫。

(4)溫度變化與凍脹因素

混凝土橋梁所處的外部環境是在不斷變化之中的，而其內部結構的溫度也并非一成不變，在溫度發生變化的情況下，混凝土結構會出現熱脹冷縮現象，從而導致形變，由此引發內部結構的拉應力，當這種應力強度超過混凝土自身所能承受的限度時，就會產生溫變裂縫。而與其它因素形成的裂縫具有明顯區別的是，這種裂縫會隨著溫度變化而變化，合攏或者是擴張。為此，結合前文所述的混凝土收縮現象，應選擇水化后放熱較低的水泥種類，降低混凝土內外溫差。此外，當公路橋梁所處環境溫度降至零點以下時，混凝土吸水飽和，游離在其中的水分會凍結成冰，體積膨脹，混凝土受到來自內部的膨脹應力，加之過冷水導致的內部結構遷移現象，滲透壓增大，進一步增加膨脹力，進而導致混凝土混凝土強度大幅下降，造成嚴重后果。

(5)施工工藝質量

施工工藝質量引起的裂縫來自多方面:①在地基未壓實的情況下，橋梁基礎承載力未達標，澆筑混凝土后支架會產生不均勻沉降現象，給混凝土結構帶來外加應力;②支架強度及穩定性不足的情況下，澆筑混凝土會導致模板變形，進而產生混凝土裂縫;③混凝土配置比未合實際需求、攪拌時間過長，混凝土和易性降低，埋下隱患。

2 混凝土橋梁施工裂縫防治技術

2.1 優化設計過程

優化設計過程主要面向荷載裂縫的預防，避免結構突變、斷面突變現象的出現，若必須使用，應計劃好細部處理的方式，例如將直角連接變為圓角、增加斜向鋼筋等，力求將突變轉化為漸變過渡的形式。而為了預防溫度變化引起的裂縫現象，也可采取增加構造鋼筋的方式，特別對于厚度在60 厘米以下的薄壁結構來說，提高其抗裂性是十分重要的。

2.2 合理選擇施工材料

施工材料的選擇是影響混凝土質量及使用壽命的關鍵性因素之一，同時又是一個相對可控的因素，要求施工方依據設計指標與實際情況合理選擇水泥品種，嚴格控制骨料用量，盡量減小水灰比，選用性能好的外加劑。

2.3 科學把握施工環節

科學的施工環節是預防混凝土裂縫的有力措施，在施工前，方案設計中應對混凝土運輸、澆筑量、澆筑時間，施工縫間距、位置等進行設定。在變截面處或其它應力較小處設置垂直分割線，作為一次澆筑的范圍，保證過程中澆筑連續。而澆筑時間則應回避高溫氣候與晝夜溫差大的情況，避免混凝土成型過程中出現收縮裂縫。此外，鋼筋與模板的安裝位置也應精確設定，保證其安裝牢固度，避免混凝土澆筑引發其變形現象，對于鋼筋、模板表面的污物也應及時處理，保證其粘結力。澆筑過程中振搗棒應快插慢拔，準確把握振搗時間，盡量避免過振與漏振現象的發生。

2.4 裂縫處理技術

(1)表面修補法，這是一種針對于比較穩定的、對整體承載力沒有顯著影響的表面裂縫病害處理形式，具有簡單易行的特點，一般采用在裂縫表面涂抹泥漿或涂刷油漆、瀝青等措施進行處理;(2)灌漿封堵法，利用壓力設備將膠結材料壓入混凝土裂縫中使其形成一個整體，進而起到加固混凝土結構的作用，主要針對于防滲需求的裂縫或對整體結構有影響的裂縫處理過程;(3)結構加固法，也是針對影響整體結構性能裂縫的一種有效處理方法，具體包括構件外包型鋼、預應力法加固、粘貼鋼板加固等形式;(4)電化學防護法，主要包括陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復原法等形式，通過外加電場引起的介質電化學作用，改變橋梁工程混凝土結構的外部環境狀態，進而達到防腐目的，保護整體結構，延長公路橋梁使用壽命。

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［3］張鎮.橋梁施工混凝土裂縫成因及防治［J］.江蘇科技信息，2015(09).