道路桥梁混凝土开裂原因及其施工质量控制

时间：2024-07-28

巫强

(江苏交通工程咨询监理有限公司，江苏省南京市 210009)

混凝土凭借抗压强度高、耐久性好、原材料来源丰富、价格低等众多优点成为当代应用最广的土建材料。其中混凝土桥梁成为混凝土的广泛应用之一。但混凝土抗拉强度低，易开裂。一旦混凝土的裂缝宽度超过允许值，将会引起钢筋腐蚀、混凝土碳化及保护层脱落，影响桥梁的正常使用，给我们带来了安全隐患。因此我们必须对裂缝的成因进行分析，做到有针对性地对裂缝的发展加以控制。

一、桥梁裂缝的原因

公路桥梁会因为出现裂缝而影响整个工程的质量，甚至导致坍塌事故的发生。在公路桥梁梁施工过程中，裂缝产生的原因有很多，特别是位于预应力管道下方，这样会出现漏振、欠振等现象。我们以下对各种原因的形成进行分析：

1、温度的原因

公路桥梁建设需要混凝土，而混凝土本身有热胀冷缩的性质，所以当因为外部环境与内部结构的温度的变化时，就使得桥梁本身发生形变，进而导致危险的产生，桥梁本身想要变形又会受到各个其他部分的阻力，产生结构内部的拉应力，这个拉应力积累到一定程度，超过了混凝土本身的抗拉极限，就会产生裂缝，我们通常把这种裂缝叫做温度裂缝，同时在实际施工的过程中无法预测实际温度的变化情况，所以在控制中都是比较难以考虑的。

2、材料质量不合格所导致的裂缝

如果施工混凝土材料不合格，那么也会产生裂缝，混凝土是由水泥、骨料、拌和水、外加剂、砂、水泥等组成的。砂石的粒径过小、空隙率太大、级配不良等都使水泥和拌合水的用量逐渐的增加，从而改变混凝土的性能。如果使用特细的砂，则会出现更多的问题。因为砂石中含有很多的云母，这会减少水泥和骨料的粘接力、降低混凝土的强度。砂石当中含泥量如果很高，就会增加水泥以及拌和水的量，同时还可能降低混凝土的抗渗能力、抗冻性能。砂石当中的有机质和轻物质，这会延缓水泥的硬化过程，改变水泥的性能。

3、载重量对桥梁的影响

在施工过程中没有按照严格施工顺序进行，进行施工的人员堆放原材料还有施工时候的器具的时候，使用不善，对起吊机、车辆的安装、运输等操作的过度随意，对本来公路桥梁的受力特点不够了解，跨度在不断地增大，当外力累积到一定程度时，会使得原有的稳定状态变得不再稳定，导致公路桥梁结构的载重量不均匀，进而形成裂缝，我们把这样的裂缝称为荷载裂缝。

4、收缩引起的裂缝原因

在施工过程中因为混凝土的调配比例不同会产生两种裂缝，一种是塑性收缩，另一种是由于后期混凝土内部水分蒸发导致混凝土收缩叫干性收缩。前者是指在混凝土刚开始凝结时，由于水泥本身的水化剧烈反应，水泥水化过程会放出大量的热，使得混凝土本身内部温度升高，导致了内部温度要高于外部温度，形成裂缝，混凝土材料的拉应力和压应力要在规定限制之内。

二、桥梁裂缝预防措施

1、在施工前，合理的设计荷载及道路桥梁的布局，在该工程施工前的设计阶段，施工技术人员要依据该项目工程的具体情况，对道路桥梁的整体布局进行科学的规划，同时还要科学的对施工中所需的钢筋进行合理的布局，不要忽视在施工的过程中机械的荷载，以便设计时的荷载要远大于现实施工中的荷载，确保实际的荷载在混凝土的强度的范围之内，这样才能避免道路桥梁工程施工中混凝土裂缝的产生。

2、对材料严格控制。除了建设中要认真地按照规定进行活动之外，对原料的选择也要按照抽样的形式来进行，最好是使用合乎规的材料，如果条件许可，最好是用那些收缩能力不是很强的。砂石的尺寸不合理，配比无序等都会使得材料的性能受到影响，导致收缩现象加剧，如果砂中的泥土数量非常多的话，不单单会对拌合作用产生负面意义，同时还会对材料的防冻性等产生负面意义。要明确收缩工艺的使用步骤。在建设之前的时候，最好是进行多次的测试工作，以此来明确最为合理的比例。除此之外，工作者要进入场地，要督导浇筑等活动，要确保坍落度合理，要结合实际状况，认真地调节配比。

3、注重施工过程温度的变化，防止温度变化引起裂缝。在混凝土搅拌的过程中，要注意水量的添加。这样做的目的就是降低混凝土的温度。尤其是在天气热的季节进行施工的话，要控制好混凝土的温度。比如，在夏季施工的时候，我们要将混凝土的浇筑厚度减少，这样更方便于混凝土能够很好的散热，在特殊的情况下，要在混凝土的内部增设降温的办法，这样就能确保混凝土的抗裂性。混凝土的质量越好其抗裂性就越强，所以，在道路桥梁工程施工的过程中，我们不要忽视混凝土的堆放、搅拌方式以及混凝土的浇筑过程，同时，对于温度高时，要加强对混凝土的浇水措施，对于温度低时，要加强对混凝土的表面保温措施，这样才能增加混凝土的抗裂性，降低混凝土裂缝的现象。

4、加强混凝土的早期养护。大量实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成的，寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝，因此混凝士的保温对防止表面早期裂缝尤为重要。从温度应力观点出发，保温应达到下述要求：1）防止混凝土内外温度差及混凝土表面产生梯度；2）防止混凝土超冷，应尽量设法使混凝土施工期间的最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度；3）防止老混凝土面的过冷，以减少新老混凝土间的约束。

5、施工混凝土裂缝的处理措施

1）有目的的对桥梁的结构进行补强。当施工裂缝对混凝土结构的稳定性产生较大的干扰时，就要对其进行补强，而对结构进行补强的方法有很多，最常见的有以下三种方法：a.预应力加固法，增大桥梁结构的截面面积，增加支点的数量从而提高结构的稳定性；b.采用钢板等部件对混凝土构件进行加固处理，从而提高混凝土构件的稳定性；c.喷射混凝土法，通过继续喷射混凝土从而达到补强加固并且提高混凝土强度的效果。

2）表面修补的方法。这是最简单并且最常用的一种治理方法，但其主要适用于表面的浅层次的裂缝处理，而一些没有影响到整体承载力的深层次的裂缝，也是可以采用这种治理方法的。具体的操作如下：先找到裂缝并对裂缝表面进行涂抹处理，材料可以选用环氧胶泥以及水泥浆等，然后再将一些防腐性能优良的材料涂刷在混凝土的表面，材料可以选用沥青以及油漆等，最后再选用玻璃纤维布对裂缝进行粘贴或是覆盖，这样就能很好的防止裂缝继续开裂。

3）置换混凝土的方法。置换混凝土的操作方法主要就是先清除干净原有的混凝土，之后在原来的位置再灌入新的混凝土，这种方法主要适用于裂缝比较严重的情况。

4）化学防护的方法。通过利用电化学的相关原理，改变环境中的相关因素或是使钢材逐步钝化，从而发挥其良好的防腐功效，治理效果较好的化学防护法有阴极防护法、氯盐提取法以及碱性复原法。

5）填充封堵法。这种方法就是将水泥浆以及树脂等胶结物压入到裂缝中，从而发挥其良好的加固效果。另外还可以沿着裂缝的方向进行开凿槽位，之后再将丁基橡胶等防水性能好的材料置入到槽位中去，从而发挥其良好的填充加固作用。