橋梁施工中大體積混凝土裂縫成因及處理對策分析

楊東堯

（浙江交工集團股份有限公司第五分公司,浙江 杭州 310052）

0 引言

橋梁是交通基礎設施的重要組成部分，其安全可靠性是保證公路交通暢通的關鍵因素之一。混凝土是橋梁建設中最常用的材料之一，大體積混凝土因其較高的強度、耐久性和施工效率而得到廣泛應用。橋梁施工中大體積混凝土的裂縫問題嚴重影響橋梁的使用壽命和安全性。因此，深入研究大體積混凝土裂縫成因及處理對策，對提高橋梁施工質量和延長橋梁使用壽命具有重要意義。

1 橋梁施工中大體積混凝土防裂重要性

在橋梁施工中，大體積混凝土是一種常用的結構材料。但混凝土在施工和使用過程中，因其自身的物理、化學和力學性質，以及外部因素的影響，可能會出現龜裂、裂縫等問題。尤其是大體積混凝土，其在施工和使用過程中受到溫度、濕度、荷載等多種因素的影響，容易發生龜裂和裂縫。這些裂縫一旦形成，則會影響混凝土的力學性能和耐久性，從而對橋梁的使用壽命和安全性產生不良影響。因此，在橋梁施工中，防止混凝土出現裂縫異常重要[1]。

2 橋梁施工中大體積混凝土常見裂縫及原因分析

2.1 大體積混凝土特點

大體積混凝土是一種常用于橋梁等建筑工程的結構材料，其主要特點：一是大體積混凝土體積較大，厚度較厚，具有良好的承載能力和耐久性。二是受混凝土材料的物理、化學和力學性質，以及外部環境的影響，大體積混凝土具有較強的溫度變形能力和抗裂能力。三是大體積混凝土施工難度較大，需嚴格控制施工工藝和質量，以確保混凝土的力學性能和耐久性。四是大體積混凝土需長時間養護，以達到最佳的使用效果。

2.2 橋梁施工中大體積混凝土常見裂縫及原因分析

橋梁施工過程中，大體積混凝土易產生裂縫，常見裂縫主要包括龜裂、收縮裂縫、溫度裂縫、荷載裂縫等。裂縫一旦形成，不僅影響混凝土的美觀性，還會影響混凝土的力學性能和耐久性，進而對橋梁的使用壽命和安全性產生不良影響[2]。

2.2.1 龜裂

橋梁施工中大體積混凝土易產生一種表面或內部出現的細小裂縫，通常將其稱之為龜裂裂縫。龜裂裂縫的形成主要是由混凝土的干燥收縮、水分損失、溫度變化、荷載影響等因素引起的。具體體現：混凝土在施工期間，受環境溫度和濕度等因素影響，當混凝土水分含量過低、環境干燥時，則會出現干燥收縮，導致混凝土表面或內部出現龜裂。混凝土澆筑完成后，養護不到位導致混凝土出現龜裂。受荷載作用、溫度變化等因素影響，同樣會導致混凝土產生龜裂。

2.2.2 收縮裂縫

在橋梁施工過程中，大體積混凝土往往會產生收縮裂縫，這是一種由混凝土內部收縮引起的細小裂縫。收縮裂縫的形成主要是由混凝土干燥收縮、水分損失、外界約束等因素引起的。具體原因體現在以下兩方面：

第一，橋梁施工期間，需控制混凝土水分含量，以達到合理配合比。但混凝土水分含量過低或施工環境干燥時，水分會從混凝土中蒸發，造成混凝土體積縮小，出現干燥收縮，繼而導致混凝土產生內部應力，最終形成收縮裂縫。

第二，混凝土受外界約束等因素影響，如外部結構約束和支撐約束等，均會限制混凝土收縮，進而導致大體積混凝土形成收縮裂縫。

2.2.3 溫度裂縫

橋梁施工中大體積混凝土的溫度裂縫較為常見，這主要是由混凝土內部的溫度變化而引起，究其原因是混凝土的溫度變化引起的內部應力過大，超出混凝土的承受能力，從而導致混凝土破裂。

2.2.4 荷載裂縫

荷載裂縫在橋梁施工中大體積混凝土中較為常見，原因包括：一是橋梁的設計和施工不合理，或承載能力過小，當橋梁受到重載時，混凝土內部應力過大，超過混凝土的承受能力，從而形成荷載裂縫。二是混凝土強度不足，或質量不達標，在荷載作用下出現裂縫。

3 橋梁施工中大體積混凝土裂縫預防處治措施

3.1 橋梁施工中大體積混凝土裂縫預防措施

在橋梁施工中，為有效預防大體積混凝土的裂縫產生，應采取一系列預防措施，包括以下幾個方面：

3.1.1 選擇高質量的混凝土材料

選擇高質量的混凝土材料，并合理控制混凝土的水灰比和骨料配合比，是預防大體積混凝土裂縫的重要措施[3]。

（1）水泥。水泥是混凝土的主要膠凝材料，其質量直接影響混凝土的強度和耐久性。因此，應選擇符合國家標準的優質水泥，并在運輸、儲存、使用過程中做好保護措施，防止水泥因潮濕、變質等原因引起混凝土裂縫。

（2）骨料。骨料是混凝土的重要組成部分，其物理和力學性質與混凝土的強度和耐久性關系密切。骨料選擇應充分考慮其硬度、強度、抗凍性、耐腐蝕性以及大小、形狀等因素，選用符合標準的骨料，并根據設計要求控制骨料的配合比例，以提高混凝土的密實性和耐久性。

（3）水灰比。水灰比是混凝土的一個重要指標，直接影響混凝土的強度和耐久性，因此合理控制混凝土的水灰比也是預防混凝土裂縫的關鍵，施工期間，應嚴格按照設計要求控制水灰比。水灰比過大，則會導致混凝土過于濕潤，難以達到設計強度，易產生裂縫和收縮缺陷；水灰比過小，則會導致混凝土過于干燥，同樣會導致裂縫和強度不足。

3.1.2 做好施工工藝控制

除選擇高質量的混凝土材料外，施工工藝的控制也是預防大體積混凝土裂縫的重要措施，包括混凝土澆筑速度和均勻度、適當的振搗措施、合理的拆模時間等施工工藝的控制措施。

（1）澆筑。在混凝土澆筑時，嚴格按照設計要求和工藝規范進行施工，控制混凝土澆筑的速度和均勻度，避免混凝土產生分層和空洞。

（2）振搗。混凝土澆筑后，要進行有效振搗，盡可能排除混凝土中的氣泡和空洞，提高混凝土的密實性和耐久性。但過度振搗會導致混凝土內部應力過大，引起裂縫和收縮等問題。

（3）拆模。混凝土硬化過程中，應根據混凝土的硬化程度和設計要求合理控制拆模時間，保證混凝土的質量和安全性。因此，應避免過早拆模，以免破壞混凝土表面和內部結構，引起裂縫和其他問題。

3.1.3 加強混凝土養護

混凝土的養護是預防大體積混凝土裂縫產生的關鍵措施之一[4]。混凝土澆筑結束后，其內部需進行一段時間的水化反應，才能達到設計強度和穩定性。在此過程中，混凝土易受到外界干擾，進而產生裂縫。為避免混凝土因干燥收縮和溫度變化而產生裂縫，應采取適當的養護措施，常用的養護方式包括噴淋水、覆蓋濕布等。養護時間和頻率應根據混凝土特性和施工環境進行調整，以達到最佳養護效果。此外，為對大體積混凝土內部進行降溫處理，有效平衡大體積混凝土內外部溫度，降低裂縫產生的可能性，必要時，可在大體積混凝土結構中埋設冷凝管，具體如圖1所示。

圖1 冷凝管的應用示意圖

3.1.4 添加防裂劑

防裂劑是一種能夠改善混凝土抗裂性能、提高混凝土耐久性和延緩混凝土龜裂發生時間的添加劑，因此添加防裂劑是預防大體積混凝土裂縫的常用措施之一。通過添加防裂劑可改善混凝土的抗張強度和延展性能，從而有效防止混凝土的裂縫產生。常用的防裂劑包括聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、玻璃纖維等。在實際施工中，添加防裂劑需要根據混凝土的特性和施工環境進行選擇和控制。通常防裂劑的添加量應根據混凝土的配合比和施工環境確定，以達到最佳的防裂效果。

3.1.5 提高管理人員裂縫防治意識

在橋梁施工過程中，大體積混凝土的裂縫防治非常關鍵。為了確保橋梁施工質量，施工人員須增強裂縫防治意識，從源頭上預防裂縫的產生，提高橋梁施工的質量和可靠性。首先，施工人員應明確裂縫危害，了解裂縫產生的原因及影響因素，以便及早發現問題并加以解決。其次，施工人員應嚴格遵守混凝土的澆筑和養護規范，掌握相關操作技能和經驗，尤其是混凝土的澆筑和振搗操作，確保混凝土的質量和密實性，以降低裂縫產生的可能性。此外，相關管理人員應注重施工過程中的質量監控和驗收，及時糾正和改進存在的問題，確保工程質量達到設計要求。

3.2 橋梁施工中大體積混凝土裂縫處治措施

大體積混凝土在橋梁施工中，常見裂縫的主要表現形式分為表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫三種類型。出現裂縫時，需要正確確認和分類。通常采用取芯法、結合尺子與裂縫寬度檢測儀器進行測量，以確定裂縫的寬度和深度。根據《公路工程質量檢驗評定標準》（JTG F80/1—2017），當裂縫寬度≤0.15 mm時，可不作處理，但為確保橋梁的使用壽命及混凝土的耐久性，對寬度≤0.15 mm的裂縫，可采用封閉膠進行處理。對寬度＞0.15 mm的裂縫，則可采用畢可法灌漿封閉處理。

在實際施工中，應針對不同類型的裂縫采取不同的處理措施，避免因處理方法錯誤而導致裂縫問題加劇，尤其要建立檔案記錄橋梁裂縫情況，及時跟蹤裂縫的變化情況，以便及時調整維修方案，保證橋梁的安全和可靠性。

3.2.1 封閉膠修復處理

封閉膠是一種專門用于填充和封閉裂縫的高彈性膠黏劑，具有良好的黏附性和伸縮性，可有效填充裂縫，抵抗水、風、紫外線和氧化等因素的侵蝕，從而延長橋梁的使用壽命。在橋梁施工中，當裂縫寬度小于0.15 mm時，可采用封閉膠進行處理，以防止裂縫擴展和加重。具體處理方法：先用清潔工具將裂縫清理干凈，再將封閉膠擠壓進裂縫中，使其充分填充裂縫，直至涂層略高于橋面，待膠體自然固化后，用刮刀將多余部分刮平。此方法操作簡單、成本低、效果顯著，已成為一種常用的裂縫處理方法。需注意的是，使用封閉膠處理裂縫時，應確保混凝土表面干燥、清潔，以提高封閉膠的黏附性。封閉膠修補處理流程如圖2所示。

圖2 封閉膠修補流程

3.2.2 畢可法灌漿封閉處理

畢可法灌漿封閉法是一種針對橋梁裂縫處理的常用方法。該方法主要是通過將特定的灌漿材料灌入裂縫中，填充并封閉裂縫，以提高橋梁的抗裂性和耐久性[5]。具體處理過程：先將混凝土表面清理干凈，在裂縫周圍鉆孔，將灌漿管插入孔中，再將灌漿材料灌入裂縫中，直至灌漿材料從另一側的孔洞中滲出為止。隨著灌漿材料逐漸凝固，裂縫被填充并封閉，以此增強混凝土的抗壓性能和抗裂性能。畢可法灌漿封閉法具有成本低、施工快速、效果顯著等優點，在橋梁施工中已得到廣泛應用。需注意的是，選擇合適的灌漿材料和施工方法非常關鍵，以此確保處理后的裂縫能滿足工程要求。畢可法灌漿封閉處理流程如圖3所示。

圖3 畢可法灌漿封閉處理流程

4 結語

綜上所述，橋梁作為我國交通路網的重要組成部分，發揮著極其重要的作用，其安全性是保證交通路網暢通的關鍵。當前，我國橋梁施工中大體積混凝土經常受裂縫問題困擾，對橋梁的使用壽命及混凝土耐久性構成威脅。基于此，該文對我國橋梁施工中大體積混凝土的常見裂縫展開探討，對其形成原因進行了深入分析，并提出了預防及處治措施，供行業參考。