橋梁保護層混凝土施工裂縫治理方法探析

秦衛星?郝艷芬

摘要：橋梁保護層的混凝土施工作為橋梁施工過程中一項重點，其混凝土質量關乎橋梁工程整體結構的穩定性，因此對其施工和養護階段以及早期產生的一些病害和裂縫等應當加以重視，從而保護橋梁內部結構的強度不受外界破壞。文章主要分析了橋梁混凝土保護層在施工及早期產生裂縫的因素及其防治措施，希望為相關工作提供參考。

關鍵詞：橋梁保護層；混凝土；裂縫；防治

混凝土材料作為橋梁工程施工的主要應用材料之一，無論是在對結構保護層還是橋梁墩臺、基礎以及橋面鋪裝上都有極為重要的作用。一方面穩定的混凝土材料能夠提供足夠的抗壓強度，并與內部配筋形成穩定整體來共同滿足上部荷載；另一方面混凝土材料能夠有效地對內部鋼筋起到保護作用，使鋼筋不受外部自然因素侵蝕，確保其強度和耐久性。而關于橋梁保護層的施工和養護過程中，應當注意的是盡可能的減少或避免裂縫的產生，從防和治兩方面入手，來保證工程整體質量，下面就橋梁保護層施工及養護階段產生裂縫的原因展開分析。

一、橋梁保護層施工裂縫主要形成原因

（1）溫度裂縫

混凝土是一種表觀密實但微觀多孔性的混合型建筑材料，它包含有水泥、粗細程度不同的骨料、水、外加劑等材料共同形成。但在進行混凝土的拌制過程中，為了保障混凝土的和易性，需要加入一定量的拌合用水，這些拌合用水遠遠超過了水泥所需要的水化用水，因而剩余的水便游離的形式分布在混凝土中，在后期混凝土凝結后形成連通的毛細孔，而這些孔隙中的自由水，就是導致混凝土受到凍融破壞或形成裂縫的主要原因之一。

此外，水泥在水化過程中內部產生一定的水化熱，給混凝土結構帶來一定的溫度梯度，當這種溫度梯度擴展到一定程度后，混凝土結構表面的拉應力超過了它自身的極限抗拉強度，從而開始發展為表面淺層次的裂縫；而隨著時間推移，水泥水化反應接近尾聲，混凝土結構內部的熱量逐漸喪失，混凝土整體開始由升溫膨脹變為降溫收縮，在這一過程中，如果溫度的突變率高于其極限值，內部應力過高，則會在表層裂縫的基礎上進一步形成深層裂縫；再加上如果在拌和過程中添加的水過多，混凝土內部產生凍融循環或內部孔隙率較大的情況，這些深層裂縫很容易貫通起來形成貫穿裂縫，直接導致混凝土結構的破壞。通常溫度裂縫的表現形式為較規則的縱向裂縫，其裂縫寬度通常不大，常是某一大致間隔后就產生一條或多條裂縫，如圖1所示。

（2）配合比不良或拌和影響產生的裂縫

混凝土材料中配合比設計是一項較為重要的環節，在配制混凝土的過程中，如果選用的骨料級配不良、水灰比不當，如粗料多細料少或水灰比偏大等情況，會導致在拌和和澆筑成型過程中混凝土出現離析現象。除此之外，混凝土中如果粗細骨料搭配不當，當混凝土表面有擴張應力變為收縮應力時，粗骨料少的部位會更容易開裂。而如果水灰比不當，則會由于混凝土中游離的水分子或干燥后形成的微觀空隙而帶給結構強度帶來損失，一些表面或接近表面的微觀氣孔在內部非水化用水形成的游離水分的靜水壓力下形成貫穿，也會導致表面裂縫的產生。而如果選用的拌和用水存在雜物、ph值不當等，以及沒有按規定添加適當的早強劑、減水劑等，都會導致因材料或配合比問題而產生的保護層裂縫。

（3）施工環節控制不當導致的裂縫

溫度裂縫和材料問題是兩種裂縫產生的微觀形式和機理，而從施工角度來看裂縫成因，就裂縫形成的部位、走向、寬度等不同可以主要歸結于以下幾點原因：

①保護層厚度不足。橋梁保護層的厚度如果存在過小的情況或沒有按照當地實際交通水平進行修正，可能會使橋梁在外部荷載作用下過早導致其因抗拉強度不足而形成的開裂。

②澆筑后部分位置沒有搗實或產生離析?；炷粮鞑课槐Ｗo層結構都應是進行澆筑施工的，而如果選用泵送混凝土進行澆筑，可能會由于澆筑后部分粗骨料集中在模板底部而形成離析，或者是采用直接澆筑時混凝土沒有拌和均勻，從而形成保護層結構部分產生裂縫。

③新舊混凝土搭接位置沒有進行規范處理。大多數橋梁工程都是分段依次進行的，因此存在新舊搭接即合理的施工縫是正常的，應當注意的是混凝土保護層如果沒有一次澆筑成型或在其連接部位沒有進行正確的濕接縫或表頭處理，是會容易造成施工縫處裂縫的進一步延伸，從而影響結構整體強度的。

④養護條件不足。混凝土在完成澆筑后應當及早進入養護，如果養護條件不利或施工所選用的溫度、濕度不利于其強度的增長和溫度應力的均勻擴散，是很容易產生裂縫的。

二、針對保護層裂縫采取的主要施工預防措施

（1）避免低溫施工

為了降低外界施工環境對混凝土保護層結構造成的影響，首先應當避免選用在氣溫低于5℃的情況下進行混凝土結構的施工，盡可能選擇氣溫在12℃-28℃的晴天進行施工，防止因混凝土中水泥水化放熱與外部自然溫度形成內外溫差而造成結構開裂。同時應當注意的是也要盡可能的避免在雨季進行施工，降低水泥中水的含量。如果當地氣溫確實寒冷或風速較大，可以采取搭建施工防風棚或圍擋結構、加點篝火等方式來控制溫度。

（2）引入合適的外加劑

使用外加劑首先是從防水材料上抑制和減少混凝土風孔隙的生成，其次是改變濁的特征以堵塞和切斷透水通道。減水劑對水泥具有強烈的分散作用，可減少混凝土的拌合用水，從而減小混凝土的孔隙率，降低裂縫貫穿的可能性。而根據施工單位調查研究，不加引氣劑的混凝土使用 15年即出現貫穿裂縫等病害現象，而加引氣劑的混凝土則無相應裂縫產生。日本研究成功一種非引氣型表面活性劑，摻量為水泥用量的 2%～4%時，這種表面活性劑可使混凝土的耐久性指數提高50%～90%。 這種外加劑是烴基及醇基胺類化合物，其引氣量雖少但氣泡很細且均勻分散，因此對提高混凝土抗裂性非常有利。

（3）改善養護條件

常用的熱養護方法有電熱法、蒸汽養護法及熱拌混凝土蓄熱養護法。目前我國常使用的還是蒸汽養護法。早強劑、防凍劑目前主要以氯鹽、亞硝酸鹽為主，三乙醇胺復合早強劑使用也較普遍。由于混凝土及鋼筋混凝土組成成分的熱傳導性不同，使大量水分向骨料或鋼筋表面遷移，當溫度繼續降低，過大的溫度差會破壞了混凝土中各組成成分之間、水泥漿和骨料及鋼筋之間的結合，選用合理的養護方式來強化混凝土早期水化過程中溫度應力的均勻釋放與應力的合理松弛，確保其內在質量達到要求。優秀的養護條件能盡可能降低或避免混凝土形成早期溫度裂縫，減少其斷裂情況作用下各方面物理力學性能的降低情況，同時還可以降低溫度驟變而帶來的水泥石內部結構產生微裂。

三、針對保護層裂縫采取的治理措施

即便采取了相應的技術手段和養護方法，混凝土材料也可能會因種種因素綜合而形成或多或少的裂縫，而這些裂縫如果不足以給橋梁結構帶給結構和功能性的損失和影響，是可以采取一些措施進行修補的，而一旦裂縫寬度過大影響橋梁整體安全的，就必須要采取結構加固或翻修的方式進行重新加固，以保障結構的整體安全。

（1）表面處理修補

這種治理方法適用于裂縫寬度較小、影響程度較低的情況，具體采用的方法可以有敷貼高分子抗裂貼、高強混凝土灌封等，這種方法主要是為了防止外部水分進入裂縫造成更深程度的影響，降低收縮裂縫的進一步拓展等。

（2）灌漿封堵

這種方式是利用指定氣壓、液壓等方式，將膠結材料注入到混凝土的裂縫中，等到膠結材料完成固化，再在外部敷貼以抗裂貼或抗裂膜，從而實現裂縫的填補。封堵法中常用的填充材料有水泥泥漿、環氧樹脂、聚氨醋以及甲基丙烯酸脂等。另外，在治理裂縫時，要在裂縫的實際情況以及修補的成本等因素下進行填充材料的選擇，從而提高裂縫修補的效果。

結束語：

橋梁工程保護層的裂縫防治處理是一項細節工作，也是關乎整體結構穩定的重要工作。在針對裂縫這項主要的病害進行治理時，以預防為主，在發現裂縫后及時采取有效措施進行處理，確保裂縫不會進一步擴展，以保障橋梁的使用壽命和結構的整體安全。

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作者簡介：秦衛星（1987.05）男，漢族，籍貫：內蒙古包頭市，職務：工程部長，職稱：助理工程師，學歷：本科，研究方向：橋梁工程，單位：中交一公局第二工程有限公司。endprint