橋梁施工中的混凝土裂縫成因與防治

蘭洋洋、蘇茜

（1.北京路橋海威園林綠化有限公司，北京 102600；2.北京路橋瑞通養(yǎng)護中心有限公司，北京 102600）

0 引言

橋梁是我國交通基礎設施的重要組成部分，橋梁工程中混凝土結構的施工質量將直接決定橋梁的質量和使用壽命。在實際應用中，很多橋梁會出現(xiàn)不同程度的混凝土裂縫問題，這會影響橋梁的使用安全性和穩(wěn)定性。因此，需要采用科學規(guī)范的方法加強對混凝土裂縫的防治，有效避免混凝土裂縫問題，從而讓高質量的橋梁更好地助力社會的綜合發(fā)展。

1 常見的裂縫類型

1.1 沉陷縫

沉陷縫是橋梁工程中最為常見的裂縫類型之一。主要是混凝土材料應力結構分布不均勻，使得結構各部位的荷載懸殊，造成不均勻沉降，進而出現(xiàn)沉陷裂縫。

1.2 干縮縫

干縮縫又稱為收縮縫，該類型裂縫形成的原因是混凝土體積出現(xiàn)變化。在混凝土第一次澆筑后，經過一段時間，其內部的較多水分會被蒸發(fā)，如果未能及時進行養(yǎng)護，就容易出現(xiàn)較多的干縮裂縫。因此，做好混凝土后期養(yǎng)護，能夠有效防止此類裂縫出現(xiàn)。

1.3 溫度縫

溫度裂縫主要是施工過程中對溫度把控不合理導致的，由于橋梁施工是在露天環(huán)境下進行的，因此混凝土會不可避免地長期受到陽光的照射，長此以往，混凝土的表體溫度和內部溫度必然會形成較大的差異，這種溫度差異會逐漸形成溫度壓力，對混凝土結構造成明顯的影響，進而產生溫度裂縫。

1.4 應力縫

應力縫是橋梁結構受力不均勻而產生的裂縫，該類型裂縫的寬度較大，但寬度不受溫度變化影響，縫隙方向與主應力方向保持垂直，且縫隙的深度較大。

2 橋梁施工中的混凝土裂縫成因

2.1 設計問題導致的裂縫

設計一直都是橋梁施工建設之重點，如設計環(huán)節(jié)存在問題極易導致橋梁混凝土裂縫的發(fā)生和出現(xiàn)，嚴重情況下還可能導致橋梁整體施工質量的下降。比如，設計方案中的精準度未能與實際情況相匹配，而橋梁施工過程涉及工程量較大，施工周期較長，實際施工過程中工程承受應力也相應提升，期間還可能因為一些外在因素而對工程設計產生影響，這都對橋梁精準度提出更高要求，而設計環(huán)節(jié)如對此問題未能予以高度重視，則可能導致混凝土裂縫產生，還可能導致橋梁使用壽命的縮減。此外，如橋梁施工過程中未能結合時代變化采用先進設計方案，也可能導致橋梁施工過程中混凝土裂縫的產生。

2.2 材料問題導致的裂縫

混凝土是橋梁工程建設中的主要材料，其質量會直接影響工程質量。如果混凝土的質量存在缺陷，會大大增加混凝土裂縫的出現(xiàn)概率。配合比控制不當是較為常見的混凝土質量問題，此問題會引發(fā)水化熱現(xiàn)象，使混凝土結構內外溫差過大，進而使混凝土結構在溫度應力的作用下產生裂縫。

2.3 外界環(huán)境導致的裂縫

由于橋梁施工處于露天環(huán)境，而外部環(huán)境因素會極大程度地影響橋梁質量，如導致混凝土結構出現(xiàn)裂縫。在混凝土施工中，如果外部溫度過高，就會加劇混凝土中水分蒸發(fā)的速度，從而產生干縮裂縫；溫度過高也有礙混凝土水化熱的散發(fā)，在溫度應力的作用下，也容易使混凝土結構產生裂縫。如果外部溫度過低，則會影響混凝土養(yǎng)護效果，特別是在低于零度的氣溫條件下，混凝土極易發(fā)生凍脹，最終因強度不足而產生裂縫。

2.4 鋼筋銹蝕導致的裂縫

鋼筋銹蝕也是造成混凝土裂縫現(xiàn)象的重要因素。如果鋼筋混凝土的保護層厚度不足，就無法對混凝土中的鋼筋形成有效的保護，導致鋼筋與空氣接觸，加速鋼筋的銹蝕速度。鋼筋出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象后，其體積會明顯增大，對周圍的混凝土產生擠壓，從而導致裂縫問題。

3 橋梁施工中混凝土裂縫防治

3.1 優(yōu)化橋梁設計

要想有效預防橋梁工程中的混凝土裂縫問題，需要從源頭解決問題，即制定科學合理的設計方案，還要不斷完善和優(yōu)化方案。這就需要設計人員對施工現(xiàn)場進行全面、細致的調查，并充分考慮各種因素，進而對設計方案進行合理的優(yōu)化與深化，既要確保設計方案的可靠性，還要保證設計方案的可行性。另外，要對結構參數(shù)進行優(yōu)化，確保方案中的各項數(shù)據精確無誤，讓設計方案能夠充分指導施工實踐，切實保證橋梁施工質量，降低混凝土裂縫病害的發(fā)生率。

3.2 把控材料質量

嚴格把控混凝土材料質量，是預防混凝土裂縫問題的有效措施之一。在具體實踐中，對混凝土拌和料中的各種原材料都要進行嚴格的質量管控。第一，在橋梁工程中應盡量不使用早強水泥，因為混凝土的早期強度越大對混凝土的長期性能越不利。第二，要加強對水泥質量的把控力度，如果水泥存在過期、受潮等質量問題，一律不得使用。第三，不得使用氯化物含量過高的水進行混凝土拌和，否則容易導致鋼筋銹蝕。

首先是線束出現(xiàn)間斷性斷路及短路，或動力電池的相關傳感器偶發(fā)性故障，導致VCU整車控制電腦接收信息不準確，以至于發(fā)送錯誤指令到BMS，導致BMS進入電池保護模式，中斷其高壓電的輸出。在高壓電中斷的情況下，12V低壓蓄電池將得不到正常充電，12V蓄電池電壓過低后整車故障警告燈、低壓或高壓電源警告燈會亮起。但經檢查，12V蓄電池電壓并不低，各低壓線束、信號線間的插頭無松動或斷路，傳感器檢測均屬正常。

3.3 監(jiān)控外界環(huán)境

嚴格把控施工過程，是保證混凝土施工質量、預防混凝土裂縫中的關鍵。在混凝土施工過程中，要對混凝土材料的各項參數(shù)進行嚴格、精確的把控，按照實際的施工要求合理確定混凝土材料的配合比。同時，在施工過程中要關注水化熱問題，及時做好振搗施工，這樣不僅能提高混凝土散熱效果，防止形成過大內外溫差，也能有效提高混凝土的密實度。另外，要做好施工隊伍管理工作，加強對施工人員的培訓與監(jiān)督，確保施工操作標準、規(guī)范，最大限度地規(guī)避混凝土裂縫問題。

3.4 防止鋼筋銹蝕

第一，為防止鋼筋銹蝕，需要在混凝土施工過程中保證混凝土的密實度，防止腐蝕性介質從孔隙中進入混凝土內部。

第二，在鋼筋構件表面涂抹瀝青漆、過氧乙烯漆、環(huán)氧樹脂涂料等，對鋼筋進行有效防護。

第三，澆筑混凝土時，需嚴格控制氯鹽用量，且預應力、薄壁、露天結構等處禁止使用氯鹽，以達到更好地防止鋼筋銹蝕的目的。

第四，在鋼筋表面涂刷有機層和鍍鋅，之后再進行混凝土澆筑，可達到較好的防鋼筋銹蝕目的。

第五，在混凝土施工結束后，充分做好后期養(yǎng)護工作，這樣可有效避免鋼筋銹蝕，從而避免混凝土出現(xiàn)裂縫。

4 結合案例分析橋梁施工中混凝土裂縫防治

4.1 工程概述

某橋梁工程于2020年12月開工建設。按照前期設計方案，主橋結構采用3m×13m 后張法預應力混凝土T 梁設計，寬度為29.0m，采用灌注樁基礎和柱式墩。結合當?shù)仄渌こ探涷?，該工程注重對混凝土裂縫問題的防治，但施工過程中亦出現(xiàn)了一些問題。

4.2 工程施工中混凝土裂縫成因

4.2.1 材料質量方面的原因

水泥質量直接決定混凝土的強度。在橋梁施工中，除了要嚴格檢查水泥標號，還要密切關注水泥體積的安定性。而水泥體積的安定性主要由熟料中的游離氧化鈣、游離氧化鎂等成分的含量決定。如果這些成分的含量過高，水泥就容易出現(xiàn)不均勻的體積變化和結構膨脹性裂縫，從而嚴重影響混凝土結構的質量，甚至引發(fā)工程安全事故。因此，必須加強對混凝土原材料的質量管控。

砂原料中包含砂粉、黏土、云母、淤泥等多物質，這些物質極易導致砂原料渾濁，與水泥材料黏合過程中出現(xiàn)黏合不佳的情況，這也會導致混凝土強度變弱，一旦混凝土攪拌過程中用水量控制不佳，則容易導致混凝土收縮，抗?jié)B性下降問題發(fā)生。在拌和作業(yè)中，還需要嚴格把控粒徑和顆粒級配問題。如果砂粒徑過大，混合料的和易性就難以控制，進而嚴重影響振搗成型效果；如果砂粒徑過小，則會增大混凝土混合料拌和過程中的用水量，進而導致混合料的強度較差。因此，如果砂粒徑較大，應添加適量的中砂和細砂進行中和，降低材料的孔隙率、總表面積，減少水泥漿的用量等，有效增強混凝土結構的強度和密實度。碎石級配也與混凝土質量和水泥用量有直接關系。如果針片狀顆粒過多，混凝土強度就會較低，這樣混凝土在受力較大的情況下便容易產生裂縫。因此，應當選用強度高、棱角多、表面粗糙的碎石，提高碎石與水泥材料的黏結效果。同時，梁板澆筑中還需要做好粒徑和碎石級配指標的吻合，不同碎石級配會對水泥用量和混凝土結構質量產生影響，施工過程中盡量選擇強度高、棱角多、表面粗糙的碎石，做好梁板構件澆筑質量的把控。

4.2.2 施工工藝方面的原因

混凝土澆筑作業(yè)質量直接影響整個混凝土施工環(huán)節(jié)的質量。該工程在施工過程中存在混凝土拌和作業(yè)規(guī)范性不足的情況，如施工人員在混合料中加拌和用水，這會導致混合料的水灰比例增大、混凝土內部孔隙增多，容易導致混凝土結構產生裂縫。該工程在模板安裝施工中選用鋼管支頂施工工藝，分布筋在其中主要起到連接骨架、固定位置、承受熱脹冷縮應力變化的作用。在該工程的模板安裝施工中，由于施工人員對布筋的認識不足，使得水平支撐和剪力支撐有所不足，支撐效果差強人意，分布筋施工中存在一定的偏差產生，如支座負筋部位的布筋數(shù)量較少，布筋長度不足等問題。上述種種問題容易導致橋梁結構的外轉角部位出現(xiàn)裂縫。

4.3 工程施工中混凝土裂縫防治

4.3.1 原材料方面

為有效防治混凝土裂縫問題，需要對水泥材料的質、性能進行嚴格規(guī)范的控制。主要是對水泥的細度、SO、燒失量、物料配比、石膏摻量、凝結時間、安定性及強度等指標進行嚴格把控。

第一，物料配比。為更好進行混凝土施工，防止裂縫產生，需要明晰各混凝土材料，并詳細了解混凝土成分差異，依照熟料強度、化學成分、混合料活性、石膏性能等指標數(shù)據確定混凝土材料配比。

第二，水泥細度。在橋梁工程施工中，需要做好對混合料質量、配比穩(wěn)定性的把控。水泥的粉磨細度越細，其表面積就會越大，拌和過程中水泥材料與水的接觸面積也就越大，能夠有效提升水泥水化、凝結和硬化的速度和效果。在水泥的生產制作過程中，熟料內的游離氧化鈣含量越高則水泥的細度越大，其中的游離氧化鈣的消解速度就會越快，便不會對混凝土的安定性造成較大影響。

第三，出磨水泥中的SO含量可以準確體現(xiàn)出水泥磨制中的石膏使用量，石膏在水泥凝結時間調節(jié)中發(fā)揮著關鍵作用，在水泥水化反應中會生成水化硫鋁酸鈣膠體，這種物質成分會抑制水泥的進一步水化反應。因此，若是水泥磨制中石膏的使用量較少，就無法抵消水化鋁酸鈣所引起的快凝現(xiàn)象，會導致水泥快速凝結；如果石膏的使用量過多，水泥硬化后過量的石膏還會繼續(xù)與已固化的水化鋁酸鈣發(fā)生反應，導致水泥結構體積變大，甚至開裂。另外，要嚴格按照相關標準，將混凝土粗骨料的最大顆粒尺寸控制在結構截面最小尺寸的1/4 以內，且要小于鋼筋最小凈距的3/4。

4.3.2 施工方面

在施工操作環(huán)節(jié)，主要從模板的制作與安裝、完善混凝土配比等方面做好混凝土裂縫防治工作。第一，模板的制作與安裝。模板成品在剛度、強度和穩(wěn)定性方面必須達標。在工程建設實踐中，必須對模板的質量、性能進行科學認真的檢查，確保模板的質量滿足施工要求。另外，在拆模后，對大跨度梁板構件上部繼續(xù)施工前，應當在梁板底部增設若干附帶墊板的支頂撐。第二，完善混凝土配合比。在配合比的設計方面，應當充分考慮工地砂、石等材料的含水率，立足工程實際進行相關參數(shù)的設定。另外，為了防止混凝土在運輸過程中出現(xiàn)和易性變差、坍塌度損失較大等問題，需要混凝土混合料以1∶1 比例加入水泥漿液，以達到混合料穩(wěn)定的效果。

5 結語

綜上所述，橋梁是我國交通基礎設施的重要組成部分，其質量直接關系著的出行安全和社會經濟發(fā)展?；炷亮芽p是橋梁工程中較為常見的質量問題，只有對該問題進行有效的防治，才能保證橋梁的使用安全性及使用壽命，從而更好地服務社會發(fā)展。