浅谈桥梁混凝土裂缝的施工控制技术

马骏 刘红省

摘 要： 混凝土桥梁在建造和使用过程中，因出现裂缝而影响工程质量。特别是有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下，不断的生和扩展，引起混凝土碳化、保护层剥落、钢筋腐蚀，使混凝土的强度和刚度受到削弱，耐久性降低，严重时甚至发生垮塌事故，危害结构的正常使用，必须加以控制。我国现行公路、铁路、建筑、水利等部门设计规范均采用限制构件裂缝宽度的办法来保障混凝土结构的正常使用。工程实践证明很多裂缝是可以克服和控制的。本文将分析桥梁混凝土施工裂缝的主要原因和防治措施。

关键词： 桥梁；施工裂缝；控制

裂缝是混凝土结构和水泥制品最常见的病害，正确分析裂缝的成因，是防治和控制裂缝的关键。为了进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识，尽量避免工程中出现危害较大的裂缝，现通过对混凝土桥梁裂缝控制进行分析、总结，以方便设计、施工找出控制裂缝的可行办法，达到防范于未然的程度。

一、桥梁混凝土施工裂缝产生的原因

混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。混凝土桥梁裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下几种：

1.荷载引起的裂缝

混凝土橋梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。实际工程中，次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因。次应力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质。次应力裂缝也是由荷载引起，仅是按常规一般不计算，但随着现代计算手段的不断完善，次应力裂缝也是可以做到合理验算的。

2.温度变化引起的裂缝

混凝土具有热胀冷缩性质，在结构内易产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度裂缝区别其他裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。

3.收缩引起的裂缝

实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝最常见。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。

4.基础变形引起的裂缝

由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。

5.钢筋锈蚀引起的裂缝

由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2-4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。

6.冻胀引起的裂缝

气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冷水在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失可达30%-50%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。

7.施工材料质量引起的裂缝

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。

8.施工工艺质量引起的裂缝

在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。

二、桥梁混凝土施工裂缝的控制技术

混凝土裂缝一般是由于混凝土内部应力和外部荷载以及温差、干缩等多方面因素作用下形成的。对桥梁结构，一般裂缝宽度超过0.1mm.就会影响结构构件的耐久性、安全性，因而在设计和施工中宜采取可行、合理的措施对裂缝进行有效控制。这主要应把握好以下几方面内容：

1.优化设计

设计过程中应结合工程所在地的气候条件合理选择混凝土的配合比，并在易产生裂缝的部位设置抗拉钢筋，梁体钢筋保护层厚度应尽量选用较小值以避免因保护层过大而导致裂缝的产生，并可通过设置伸缩缝、后浇带等措施将大体积混凝土间化为小块结构，以实现在降低约束应力的同时将水化热从时间及空间层面分散，并可实现增加散热面积以及减小应力集中和裂缝产生的可能性；施工中应尽量采用二次浇筑的方法进行浇筑，并可在二次浇筑时增设钢筋网或聚丙烯纤维网来增强混凝土的抗拉能力。

2.设置冷却系统

可在混凝土浇筑前预先铺设管路，在浇筑并振捣完成后则可在管路内通水冷却，通水过程中可通过调整管内水流速来控制管路进出口温差不超过6℃，冷却后的水不可排放至混凝土顶面，可待整体混凝土浇筑完成后将水排放至混凝土顶面以形成保温层而进行蓄水养护。养护完成后为了避免中空水管对混凝土强度产生影响而应在其内部进行压浆，压浆一般采用真空压浆并应连续进行，压浆前应先用空压机将管道内部水分和杂质清除，所用浆液的水胶比应不超过0.3，并不可产生沁水，并保证水泥浆的最终体积收缩率不超过1%，所用水泥浆应用滤网过滤后方可使用，压浆效果以管路出口与进口浆液浓度一致时方可终止。

3.混凝土浇筑及温控

浇筑前应认真分析并采取分块、分层浇筑，并应严格控制浇筑的次序、流向、浇筑厚度和宽度以及浇筑的搭接时间；浇筑后的混凝土应加强振捣，严控振捣时间、振捣设备的移动距离和插入深度，以保证振捣密实并避免漏振和过振；应组织足够的人力、物力以保证施工能顺利进行，确保混凝土浇筑不留冷缝，在浇筑后应对混凝土表面的水泥浆进行处理以防止表面龟裂现象；浇筑后的混凝土应采用计算机仿真技术对混凝土施工期温度场及温差进行计算机动态预测，并通过提供的温度分部随混凝土龄期变化情况来制定混凝土在施工期内不产生温度裂缝；可通过在混凝土内外设置温度测点，并设置保温材料温度测点及养护水温度测点，以实现通过数据采集仪来对温度检测数据自动采集及整理分析，并将每个测点的温差值作为研究温控措施的调整依据以控制混凝土裂缝的产生。

4.加强养护

混凝土养护的目的是实现其保持适宜的温度和湿度条件，保温可实现减小混凝土表面的热扩散和温度梯度以防止裂缝产生，并可通过延长散热时间以充分发挥混凝土强度潜力及材料松弛性能，实现混凝土内部产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度防止贯穿裂缝的产生；保湿是为了实现在浇筑初期混凝土硬化期间，由于水化速度较快，适宜的湿度可防止表面由于脱水而产生干缩裂缝，并可实现混凝土在保温及潮湿的条件下保证水化热的顺利进行，并可提高混凝土的极限拉伸和抗拉强度，实现其早期抗拉能力高速增长；同时应严控混凝土的拆模时间，避免由于拆模过早使混凝土表面温度较低而形成温度梯度，并可产生很大的拉应力，同时由于早期强度低、极限拉伸小的混凝土处于不利的温度条件下而形成裂缝。

三、结语

综上所述，虽然桥梁混凝土很容易产生裂缝，但是大量的科学研究以及成功的工程实例都表明：只要我们在设计、施工工艺、材料选择以及后期的养护过程中能够充分考虑的各种因素的影响，还是完全可以避免危害结构的裂缝的产生。

参考文献

[1]卢通. 谈混凝土裂缝控制技术在桥梁施工中的应用[J]. 城市建设理论研究（电子版），2014，（33）.

[2]余涛.谈混凝土裂缝控制技术在桥梁施工中的应用[J]. 江西建材，2014，（10）.

[3]翟斌. 浅谈桥梁施工中混凝土裂缝的控制技术[J]. 华东科技（学术版），2013，（4）.