混凝土橋梁裂縫成因與防治技術研究

陳 濤

安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司（230088）

0 引言

我國橋梁工程建設材料廣泛采用混凝土，而受人為、外部環境因素、地震等自然災害的影響，使得混凝土橋梁常常會出現裂縫問題。而倘若混凝土橋梁出現裂縫， 不僅會影響橋梁工程的使用年限，還會對人們的人身財產安全構成極大威脅。 近年來，我國橋梁建設事業發展如火如荼，由此也促進了混凝土橋梁裂縫處理技術的提升，但因橋梁裂縫引發的安全事故時有發生。為切實解決混凝土橋梁裂縫問題，需要對橋梁裂縫成因進行全面分析，并采取有效的防治技術，進而減少因橋梁裂縫引發的安全事故。文章將對混凝土橋梁裂縫成因與防治技術進行探討研究。

1 混凝土橋梁裂縫成因

1.1 荷載因素

混凝土橋梁在日常運行中，混凝土結構往往要承受各種形式的重力負荷，不僅有橋梁基礎設施靜止狀態的荷載，還有源于通行車輛的動力荷載。 受外力的影響，混凝土結構極易在動靜荷載、次應力的雙重作用下引發混凝土裂縫。 換言之，橋梁的設計承載力應控制在相應范圍內，倘若實際荷載重量超過橋梁承載能力， 就會破壞橋梁的內部結構，長此以往，橋梁即會出現裂縫問題。 因為橋梁荷載種類的不同，引發的裂縫種類也不盡相同，主要包括橋梁局部裂縫、橋梁扭曲式裂縫以及重力下的橋梁裂縫等[1]。

1.2 溫度因素

受溫度影響致使混凝土橋梁出現裂縫，主要是因為溫度差，混凝土材料對周圍溫度提出了較為嚴格的要求，倘若混凝土內外部溫度太大，則會致使混凝土出現硬化。 混凝土硬化過程中，會受收縮不均影響而產生溫差裂縫。 混凝土澆筑過程中，水泥和水會發生化學反應，進而引發水熱化現象，使混凝土內部溫度迅速升高，這也是混凝土澆筑一段時間內混凝土結構溫度上升的一大原因。 混凝土澆筑數日后，內部熱量會逐步向外部散發，在這過程中混凝土內部的壓應力會伴隨溫度的降低而轉化為拉應力，一旦混凝土難以承受拉應力的強度，混凝土外部已有的裂縫會進一步加深，受溫度因素影響產生的裂縫通常難以被人們所發現，因為其大多出現于施工早期， 加之溫度差引發的裂縫往往偏小，通常只有在拆模后才會被發現[2]。

1.3 人為因素

人為因素引發的混凝土橋梁裂縫，主要表現為以下幾方面:首先是對混凝土的振搗次數；其次是對混凝土前期的養護工作； 最后是混凝土施工速度。其中，開展好混凝土振搗工作至關重要，振搗次數多少很大程度上影響著混凝土的密實程度。 倘若振搗次數不足，混凝土會出現蜂窩、空洞等問題。 而混凝土運輸、攪拌時間過長，則會使得混凝土引發離析現象，進而出現裂縫問題。 在混凝土前期養護中，如果混凝土前期受凍，其表面將會產生裂縫；而如果保溫層太厚，則會造成混凝土與受力鋼筋相互間的垂直裂縫。 另外，混凝土施工速度太快，會很大程度降低混凝土流動性，影響混凝土密實度，進一步致使混凝土出現裂縫。

1.4 銹蝕因素

在市面上存在一些混凝土質量不達標，保護層厚度不足，亦或保護層出現碳化現象，致使鋼筋周圍的混凝土堿度偏低， 還存在氯化物滲入情況，進而使得鋼筋表層氧化膜遭到破壞， 出現銹蝕現象，銹蝕后鋼筋體積會擴大數倍，鋼筋膨脹會造成其周圍混凝土脫落，進一步出現裂縫問題（如圖1 所示）再加上因為鋼筋的銹蝕，鋼筋與混凝土的粘接力會不斷減弱，混凝土結構承載力降低，在一系列可能引發裂縫的因素影響下，混凝土裂縫會逐步惡化。

圖1 橋梁裂縫示意圖

2 混凝土橋梁裂縫防治技術

2.1 開展好荷載布局設計工作

在混凝土橋梁設計期間，設計人員應切實開展好施工現場勘察工作，全面采集施工現場的一系列環境要素，結合橋梁建設要求，基于施工實際情況核對各項數據，確保橋梁建設規劃設計的科學合理性。 在施工期間，應結合橋梁的實際荷載能力，采取一系列手段以調節混凝土結構荷載力。 如在施工期間通過合理放置施工設備以控制施工設備產生的額外荷載。 在橋梁設計時，必須要考慮到各方面影響因素，以免出現混凝土設計荷載與實際荷載相差太大的情況。 通過對混凝土實際荷載的有效評估，確保在實際建設中混凝土結構的強度，依托對施工期間一系列因素的全面把控，以防止出現因為荷載因素造成的混凝土裂縫。

2.2 混凝土澆筑時控制好其溫度差

混凝土橋梁施工中，為便于各項施工操作開展，通常會在施工現場合理布置各種機械設備，進行混凝土現場施工及攪拌。 這一途徑可有效提升橋梁施工效率，降低橋梁施工成本。 但在混凝土現場攪拌過程中，應安排專人開展操作，在攪拌時應結合實際情況適時添加水，以實現對混凝土溫度的有效控制。 而控制好混凝土溫度，是橋梁施工中防治混凝土裂縫出現的一項重要手段[3]。 另外，減少混凝土運輸距離、冷卻拌、骨料澆水冷卻等也可有助于控制混凝土溫度。 通過在混凝土澆筑時控制好其溫度差，便可有效減少混凝土內外部應力作用對其的影響。 除此之外，為控制混凝土建筑溫度，還可選擇在低溫的時間段開展建筑，如在低溫季節，亦或在一天中氣溫相對低的時間段開展澆筑。 為了盡可能降低混凝土入模溫度，最好全程將泵送混凝土的輸送管道放置在冷水中， 以此減少太陽的輻射熱能，控制泵送期間混凝土吸收的熱量，切實防止因溫度變化而致使引發裂縫問題。

2.3 防治鋼筋銹蝕裂縫

為避免鋼筋出現銹蝕情況，應確保鋼筋擁有充足的保護層厚度， 依據相關規范標準開展設計工作。 另外，在施工過程中，應加強振搗，確?；炷撩軐嵭?，倘若施工現場在沿海地區或在其他特殊環境地區， 更應當在施工時進行必要的防護處理，以防止腐蝕性空氣、水分等進入混凝土內部。

2.4 開展好監測、維護工作

在混凝土橋梁施工過程中，應密切監測混凝土溫度、收縮變形程度等相關指標，通過對施工現場實際情況的及時反饋，以確保施工的有序開展。 同時，應切實保證混凝土性能，加強養護提升混凝土抗裂能力，在開展施工過程中，混凝土質量優劣影響著裂縫的出現，對于貫穿性裂縫更要給予特別重視，一旦發現裂縫，即要結合采集數據及調查結果，系統分析裂縫出現原因及橋梁自身的實際情況，進一步確定具體修補對策[4]。 另外，在橋梁竣工投入運行后，還應對橋梁開展有效監測，尤其是重要的大型橋梁應開展實時監測。 如在橋梁重要構件上裝置光纖、傳感器等，通過先進技術對橋梁在行車荷載、風載、撞擊等荷載作用下應力、裂縫等數據轉變情況進行實時監測，并結合獲取的數據對橋梁予以健康評估。 同時，注重對橋梁開展適時維護，確保及時發現問題、解決問題，延長橋梁使用壽命。

2.5 加強混凝土養護

為防治混凝土橋梁施工結束后的裂縫問題，相關人員應加強對混凝土的養護工作，借助有效養護手段，在適宜的時間對混凝土開展保溫、保濕處理，以保證混凝土的性能[5]。 除此之外，還應對混凝土溫度進行適時測量，為防治裂縫問題，應結合采集的溫度數據在混凝土表層鋪設相應的塑料片，調節混凝土溫度轉變。

3 結語

總而言之，裂縫是混凝土橋梁中十分常見的一項質量問題，混凝土橋梁一旦出現裂縫問題，不僅會影響橋梁的質量，更會使橋梁的整體性能大打折扣，進一步影響橋梁的安全有序運行。 鑒于此，混凝土橋梁防治技術尤為重要，其將嚴重影響著橋梁工程質量。 在混凝土橋梁工程建設期間，相關人員應圍繞如何更有效應用好裂縫防治技術進行探索研究，明確混凝土橋梁裂縫成因，切忌未經過分析即進行隨意修補、防治，必須要立足于橋梁的實際情況，開展好荷載布局設計工作，混凝土澆筑時控制好其溫度差，防治鋼筋銹蝕裂縫，開展好監測、維護工作等，從多個不同方面著手，以切實保證橋梁工程的安全性、可靠性，促進我國橋梁建設事業的可持續健康發展。