混凝土橋面裂縫產生原因和處理分析

鮑利超

（中鐵二十四局集團安徽工程有限公司，安徽合肥 230000）

1 工程概況

安徽某公路橋梁采用6×35m先簡支后連續的小箱梁，橋梁全長221.06m，橋面寬19.5m，橋面采用12cm厚C40混凝土鋪裝。橋臺為一字式橋臺，基礎采用擴大基礎；橋墩均采用三柱框架式橋墩，墩頂設蓋梁。

2 橋面裂縫產生原因分析

2.1 現場調查情況

2.1.1 現場勘查情況

該橋梁于2016年建成通車，在通車初期橋面出現不規則細微裂紋，到2018年夏季裂紋不斷增加、增大，逐步形成裂縫，最大裂縫長度縱橋向達到7m，最寬處為5mm，深度為3cm，如圖1、表1所示。注：每跨取最大裂縫情況。

表1 橋梁每跨裂縫情況

2.1.2 施工情況

經調查該橋梁使用的混凝土和鋼筋滿足施工要求，施工階段正值盛夏，天氣較為炎熱，平均氣溫在32℃左右，橋面混凝土澆筑采用泵車，澆筑過程順利。

2.1.3 橋梁結構物現狀

通過現場測量，現場結構物整體性完好，橋臺錐坡等無破損，橋梁基礎無沉降現象。

2.1.4 設計情況

設計滿足要求，但在橋梁與道路銜接段，除橋梁部分外其余道路均采用瀝青混凝土鋪設，唯有橋梁段采用水泥混凝土鋪設。此外，由于負彎矩張拉，箱梁邊跨梁頂部設置一處槽口，中跨梁設置兩處槽口。

2.2 橋面裂縫產生主要原因

通過以上參數分析橋面裂縫發生的主要的主要原因有以下3點。

2.2.1 荷載過大

橋梁在日常的荷載作用下容易出現裂縫，此種裂縫被稱為荷載裂縫。經過現場調研分析，該橋梁設計滿足要求，但在橋梁與道路連接段是由瀝青路面與橋梁水泥路面直接連接，密集車輛通行尤其是重型車輛行駛，柔性面直接過渡剛性面，造成橋梁水泥路面受力較大，長此以往，造成水泥路面出現裂縫現象。另外，在橋面負彎矩處設置有槽口，在橋梁施工時需要進行開洞處理，那么在空洞的附近容易出現比較大的應力，這樣會導致鋼束的截斷，在錨固的斷面上出現裂縫問題[1]，在行車過程中該應力變化更大，造成橋面裂縫問題。

2.2.2 溫度變化

無論是在施工過程中還是在使用過程中橋梁受溫度影響較大，由于氣溫會造成的熱脹冷縮而帶來橋梁縱向位移，所以橋梁一般都會設置滑動支座和伸縮縫，但在實際過程中橋梁結構位移還是受到一定的限制，當氣溫影響位移超過設計值時，就會產生橋面裂縫問題。該橋梁澆筑時間段為盛夏，在施工時本身混凝土自身就會產生水化熱現象，進一步增加混凝土內熱，造成混凝土澆筑時混凝土內部溫度較大，混凝土內外部溫差較大，繼而形成橋面裂縫。由于氣溫較高，梁體溫度也會增大，雖然在箱梁底部已設置透氣孔，但在盛夏時間遠遠不能滿足箱室排氣要求，高熱造成鋼絞線受力發生應力變化，特別是有密集車輛及重型車輛通過時，應力變化會更大，橋面裂縫問題就會發生。以上也印證通車初期橋面只是存有細微的裂紋，而在經過冬夏兩季的溫度變化裂紋不斷增加、增大，最終形成裂縫。

2.2.3 混凝土收縮

混凝土具有收縮性，而現場主要是對其塑性收縮進行分析，一般塑性收縮發生在混凝土澆筑完成4～5h，這時水泥會出現非常大的水化反應，分子鏈的形成會讓水分出現蒸發的問題，當水分大量蒸發之后，導致混凝土收縮，同時混凝土內部的骨料受重力的影響而出現下沉，形成塑性收縮。因為此種收縮情況會導致出現非常大的量級，一般能夠達到1%。骨料的下沉情況還會受到鋼筋的阻礙，這樣會沿著鋼筋的方向出現比較大的裂縫。而且因為構件與梁板之間具有接觸，硬化的問題會導致沿著橋面方向出現一定的裂縫。當混凝土硬化之后，其表面的水分也在不斷蒸發，這樣會導致其表面的濕度不斷變小，讓整個混凝土的體積也出現縮小。因為混凝土的外表出現失水的問題比較嚴重，而內部失水的速度比較慢，這樣會因為不同的混凝土收縮程度而造成裂縫問題[2]。該橋面在混凝土澆筑時正值盛夏，并且混凝土澆筑時間較短，易發生混凝土收縮現象，形成裂縫，如圖2所示。

圖2 骨料下沉

3 橋面裂縫處理辦法

根據現場裂縫大小情況，裂縫的大小在0.2mm左右，那么就利用直接修復的方式進行實施。若是裂縫的小于0.2mm，可以使用封閉的方法去進行具體的問題處理，當裂縫大小在0.2～0.5mm，那么就可以運用灌漿修復的方式去進行處理，從而可以更好地滿足相應的需求。當裂縫大于0.5mm時，那么可以使用聚合砂漿的方法進行填縫操作[3]。

針對該橋面裂縫問題，從細微裂紋和較大裂縫兩個方面進行處理。

3.1 細微裂紋處理

細微裂紋直接采用SC界面劑涂刷，施工順序如下：裂紋調查→裂紋清理→配置界面劑→涂刷界面劑→效果檢驗→驗收。

（1）對現場裂紋處進行調查，對現場的裂紋采用空壓機去除浮渣、浮灰等，同時采用高壓水槍沖洗干凈，保證裂紋處表面潮濕。

（2）配制SC界面劑，采用SC界面劑A組1份與B組3份（重量比）的比例混合均勻，配置好后密封、陰涼處存放。

（3）在裂紋處潮濕的情況下，直接將配置好的界面劑涂抹到裂紋處，由于SC界面劑有效時間為1.5h，施工過程中投入施工人員6名，涂抹速度為100～200m/h，并且安排技術人員對現場涂抹的質量進行檢查，確保施工質量。

（4）施工注意事項：在施工過程中嚴格控制界面劑混合質量，確保混合均勻；在涂抹界面劑過程中確保橋面裂紋處處于潮濕狀態，同時不可有積水；施工時避免陰雨天氣；施工完畢后注意對現場進行保護，在完畢后1h，即可放行通車。注意對通車后裂紋處進行檢查，無裂紋重新擴展為達到預期目的。

3.2 較大裂縫處理

較大裂縫采用SC界面劑涂刷表面，SC水泥砂漿填充的方法，施工順序如下：裂縫調查→裂縫清理→配制界面劑→涂刷界面劑→效果檢驗→配制水泥砂漿→填充水泥砂漿→效果檢驗→驗收。

（1）對現場裂縫處進行調查，將需要修復的混凝土路面開裂、露筋處鑿除松散面層，采用空壓機去除浮渣、浮灰，然后采用高壓水槍沖洗干凈，在表面潮濕的情況下直接涂抹SC界面劑，SC界面劑施工方法同上。

（2）配制SC水泥砂漿，SC水泥砂漿修補劑采用1份A組、2份B組（重量比）均勻混合，倒入6份525水泥、6～18份中細砂均勻攪拌，配置好后密封、陰涼處存放。

（3）檢查SC界面劑涂抹效果，投入10名施工人員，在SC界面劑干后采用木抹和刮刀均與填充到裂縫和開裂部位，在填充處壓痕、拉毛[4]。

（4）施工注意事項。在施工過程中嚴格控制界面劑和水泥砂漿混合質量，確保混合均勻；確保現場無積水，同時確保在界面劑干后再填充SC水泥砂漿；施工時避免陰雨天氣；嚴格控制SC水泥砂漿填充質量，根據裂縫大小控制填充速度，避免填充過程中出現空洞等；填充SC水泥砂漿后在凝固前采用木抹再次壓實，同時拉毛；施工完畢后注意對現場進行保護，在完畢后12h，即可放行通車。注意對通車后裂縫處進行檢查，無裂紋及裂縫重新擴展為達到預期目的，如圖3所示。

圖3 裂縫處理前后照片

4 橋面裂縫防治措施

4.1 做好管理控制

為了能夠更好地防止橋面出現裂縫問題，就應該做好過程控制及后期管理工作，首先在施工初期要加大與設計、勘查單位的聯系，清晰設計思路，對現場調查的情況及時與設計溝通，最大限度滿足設計、施工要求；其次加強施工過程管理，尤其是材料的購置及施工工序管控，嚴格執行設計圖紙要求；最后控制橋梁后期管養工作，尤其是車輛超載等問題。

4.2 施工溫度控制

在盛夏及嚴冬施工時，要對施工條件進行預判，一般夏季高于35℃、冬季低于5℃禁止施工，而在夏季施工時要嚴格做好混凝土高溫防護工作，在澆筑混凝土時避開高溫天氣，在夏季澆筑混凝土時注意降低澆筑厚度，由于混凝土自身的水化熱特性，該項措施可以起到加快散熱的效果，在施工結束后及時覆蓋土工布等能夠保濕材料，基本維持在每2h灑一次水進行養護，確保混個凝土表面濕潤，一般養護周期為7d，有效提高混凝土質量，消除橋面裂縫問題。如果在冬季進行施工，更加需要做好混凝土保溫工作，混凝土澆筑時間選擇在白天、日照充足、氣溫滿足要求時組織施工，制定詳細的混凝土保溫措施，可以采取鍋爐加溫、電熱毯覆蓋加熱等措施，這樣可以進行溫度和濕度的保證，提高混凝土成品質量。

4.3 混凝土質量控制

橋面澆筑混凝土前對原材料質量進行嚴格把控，在進行材料的采購時，應針對所有的混凝土配置原材料進行質量方面的把控，選用鋁酸三鈣含量低、細度不宜過細、礦渣含量不宜過多的水泥，砂采用用中細砂，水灰比取較低[5]。并且根據配比實驗選擇最優配比進行配置，確保混凝土理論值質量。此外，嚴格把控混凝土運輸工作，要根據運距的長短適當調整混凝土塌落度，同時確保混凝土在運輸過程中保溫、保濕，保證混凝土質量。

5 結語

綜上所述，形成橋面裂縫的原因有很多種，本文主要通過荷載較大、溫度變化、混凝土收縮3個方面分析造成該橋面裂縫的因素，通過3個原因不難發現這些原因都是可控的，尤其是混凝土收縮主要是人員管理問題，而后又通過做好管理控制、施工溫度控制、混凝土質量控制提出橋面裂縫防治措施，通過以上方法目前該橋梁已滿足行車要求。