淺談橋梁混凝土裂縫的成因及防護措施

王安宇 劉立哲

山東省濟寧市公路工程總公司 山東濟寧 272100

摘要：隨著我國公路建設的飛速發展，橋梁越來越多的應用在城市建設中。在橋梁建造和使用過程中，有關因出現裂縫而影響工程質量甚至造成橋梁垮塌的報道屢見不鮮。為進一步加強對橋梁混凝土裂縫的認識，文中對橋梁混凝土裂縫的產生原因進行了分析，提出了預防混凝土裂縫的方法。

關鍵詞：橋梁混凝土；裂縫成因；防護措施

前言

由于受原材料質量、配合比科學性、施工操作規范性、養護工作全面性等多方面因素影響，公路橋梁混凝土裂縫的產生幾乎是不可完全避免的，但強化對混凝土裂縫類型及產生原因的研究，并采取科學的應對措施，就能有效減輕混凝土裂縫的危害程度和減小混凝土裂縫的數量。因此，在公路橋梁施工過程中，應結合工程設計要求、施工條件、氣候環境等通過嚴格控制材料質量、優化配合比、規范施工和全面養護等途徑減少各類混凝土裂縫的產生，從而有效保證公路橋梁工程施工質量。

一、橋梁混凝土裂縫的成因

1、溫度裂縫

溫度裂縫是公路橋梁工程混凝土裂縫的主要產生原因之一?；炷僚c其他物質一樣具有熱脹冷縮的性質，當混凝土受外部外部環境或內部因素的影響產生溫度變化時，若受到外部結構的約束，就會在混凝土內部產生影響的應力，當內部用力大于混凝土構件的抗拉強度時，就產生了溫度裂縫。

2、荷載變化引發的裂縫

若混凝土受到不當的靜力荷載、動力荷載或次應力頻繁荷載時，會造成混凝土表面裂縫。這種裂縫通常包括以下幾種：彎曲裂縫、扭曲裂縫、剪切裂縫、局部應力裂縫。以上各種荷載裂縫的產生原因與表現形式、產生部位均有所差異，通常發生在橋梁受拉力、剪應力較大以及振動較為顯著的部位，對公路橋梁穩定性與耐久性有著較大的危害。

3、凍脹裂縫

當氣溫低于零度時，混凝土內部水分會產生凝結現象，當游離態的水變成固態的水時，其體積會產生膨脹，膨脹幅度大約在10%左右，水的膨脹會造成膨脹應力，對混凝土構件產生不利的影響。此外，混凝土內部凝膠孔中的水分會因凝固而產生轉移與重新排列，進而造成滲透壓，滲透壓作用下混凝土內部膨脹應力會進一步增大，造成混凝土強度下降并產生裂縫。凍脹裂縫通常發生在混凝土初凝階段，通常會對混凝土構件的穩定性、安全性與外觀質量造成嚴重的影響，會使混凝土凝固后的強度減少30% ～ 50%，因而在環境溫度較低時，公路橋梁施工中應格外注意混凝土構件的保溫工作。

4、施工材料因素引發的裂縫

公路橋梁混凝土施工的主要材料包括水泥、粗骨料、細骨料、水、外加劑等等。若混合料原材料質量不合格，會嚴重影響混凝土機構的施工質量。例如，若所選砂石粒徑太大或太小、配率不良、會導致混凝土材料空隙率過大進而導致水泥和攪拌水的用量增加，進而使混凝土凝固過程中水化熱增大，從而降低混凝土結構強度，造成裂縫的產生；如果混凝土材料中砂石中云母等礦物質的含量超標，會直接減弱水泥和骨料物質的粘結力，并降低混凝土的強度；如果所采用的砂石中泥的含量偏高，會使拌合過程中水的用量增加，直接影響混凝土的強度、抗滲性、抗凍性；如果混凝土材料中的有機質含量偏高，會造成混凝土硬化時間延長，影響混凝土強度，引發早期裂縫。

5、施工不當引起的裂縫

在混凝土結構澆注過程中，如果施工不當、引發質量低劣，容易產生各種形式的裂縫。裂縫出現的部位和走向、裂縫寬度因產生的原因而異，比較常見的有：混凝土攪拌、運輸時間過長，使水分蒸發過多，引起混凝土塌落度過低；混凝土澆注過快，混凝土流動性較低，容易在澆注數小時后發生塑性收縮裂縫；混凝土漏振，造成混凝土不密實，產生空洞；振搗過度，使得集料分離，混凝土離析破碎；拆模過早，混凝土強度不足，構件在自重或施工荷載作用下產生裂縫；混凝土初期養護不及時，使得混凝土表面上出現不規則的收縮裂縫；混凝土拌合不精確，任意套用配合比，水、砂石、水泥材料計量不準，造成混凝土強度不足和其他性能（和易性、密實度）下降，導致結構開裂。

二、公路橋梁混凝土裂縫防治措施

1、溫度裂縫的防治

（1）通過降低拌合水溫度、使用冰水拌合等措施降低混凝土的澆注溫度，減少混凝土內外溫差，進而避免溫度裂縫的產生。

（2）在炎熱的夏季進行混凝土施工時，混凝土應分層澆注，并應嚴格控制混凝土的澆注厚度，減小澆注厚度以促進混凝土結構散熱。

（3）安裝循環水管，通過水循環帶走混凝土內部熱量，以降低混凝土構件內部溫度，減少混凝土內外溫差，以減少溫度裂縫的產生。

（4）嚴格控制混凝土入模溫度，對于體積較大的混凝土構件澆注，應盡量避免在炎熱的夏季施工，如必須在夏季施工，應采取一定的遮擋措施，避免混凝土因遭受暴曬而溫度升高，此外，采用冰水進行拌合也是降低混凝土入模溫度的重要途徑之一。

（5）嚴格控制混凝土拆模時間，若拆模時遇到氣溫驟降的情況，應對混凝土采取有效的保溫措施，以避免混凝土內外溫差急劇增大而引發的溫度裂縫，此外，應結合混凝土內外溫差情況靈活調整拆模時間，以避免早期裂縫的產生。

2、荷載引起的裂縫的防治

公路橋梁建設過程中，各種動、靜荷載是不確定的，為了做好裂縫的防治應采用概率統計的方式，結合數值計算模型，找出混凝土構件荷載的上限和下限。施工過程中應加強施工現場管理，嚴禁違規堆放機械設備和材料等，避免因荷載超標造成混凝土裂縫。此外，做好交通管制，禁止車輛在混凝土構件尚未達到設計強度前通行，也是避免混凝土早期裂縫的重要途徑。

3、強化早期養護

不論是收縮裂縫還是溫度裂縫，混凝土的養護最為關鍵。等混凝土脫模之后才開始灑水養護的方法是錯誤的?；炷翝沧⑹諠{完成后，盡快覆蓋草席和灑水養護，使混凝土表面始終保持在濕潤狀態，不允許混凝土在高溫下裸露曝曬。由于水泥在水化過程中產生很大的熱量，混凝土澆注完成后必須在側模外噴水散熱，以免混凝土由于溫度過高，體積膨脹過大，在冷卻后體積收縮過大產生裂縫，養護時間不少于14 d。

4、強化施工材料質量控制

近年來，公路橋梁建設單位面臨的時常競爭日趨激烈，如何節約成本成為每個工程施工中十分關心的問題，有些工程為追求經濟效益采用價格低、質量不過關的原材料，對混凝土結構施工質量造成極大的威脅。為避免這一問題，施工單位應嚴把材料質量關，采購前對供貨廠商的從業資質與生產、供貨能力進行嚴格審查，確保原材料質量過關，并對進場的鋼筋、混凝土原材料進行嚴格驗收，對混凝土配合比進行試驗檢，從而有效保證混凝土構件施工質量。

5、提高施工工藝質量

在混凝土澆搗前，應先將基層和模板澆水濕透，避免混凝土失水；振搗時，應組織好振搗棒的走向，保證混凝土振搗密實并防止漏振。同時也應避免過度振搗（以混凝土不再下沉、不冒氣泡為準）?；炷翝沧⑼戤吅罂蛇M行二次抹壓，必要時利用吸水泵排出表面泌水。但表面刮抹應限制到最小程度，避免在其表面灑水泥干粉刮抹，加強混凝土早期養護。杜絕過早施加荷載和過早拆模，當混凝土溫度高于氣溫時應適當考慮拆模時間。此外，由于施工技術和施工組織上的原因，不能連續將結構整體澆完，并且間歇時間過長，應預先選定適當的部位設置施工縫，以減少裂縫和確保結構安全。

結束語

總之，在施工中應盡可能采取有效的措施控制裂縫，使結構盡量不出現裂縫，特別避免有害裂縫的出現。當裂縫出現時，應采取積極有效的措施將其控制在質量允許的范圍內，使其不對橋梁結構的安全造成危害。

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