1.广东省汕头市市政工程总公司 广东汕头 515041；2.揭东县公路局 揭阳揭东 515500
摘要:近年来，随着我国交通运输行业的高速发展，我国公路、桥梁建设得到迅猛发展，各地兴建了大量的大跨度混凝土桥梁。在桥梁建设与使用过程中，因为裂纹而导致梁垮塌的报道屡见不鲜，混凝土开裂可以说是常见病与多发病，经常困扰着桥梁工程技术人员。大体积混凝土施工，是桥梁施工中的重点与难点，其出现裂纹的因素与可能性很大，严重影响桥梁的施工质量。为进一步加强对该类裂纹的认识，尽量避免出现危害较大的裂纹，对此类裂纹的产生原因做一分析，以方便施工，控制裂纹的产生，达到防患于未然的目的。本文根据笔者工作实践，对桥梁裂纹产生的原因或者桥梁施工缝的处理进行了分析和探讨，供同行参考。
关键词:桥梁；裂纹；产生；强度不足；原因；处理
一、桥梁裂纹产生的原因?
1.设计规划?
桥梁规划设计的合理性是直接决定工程建设质量的关键。相关研究表明，设计规划中存在的问题主要体现在：设计人员没有充分考虑工程实际情况，工程建设方案未结合现场勘察结果，实际的施工建设就会按照不具备科学性的设计规划方案进行，那么结构裂纹问题就难以避免。此外，基于桥梁工程的特殊性，设计图纸需要体现工程各部分结构的受力情况，但实际图纸中却经常没有体现这一内容。在此情况下，整个桥梁工程的各部分结构容易出现受力不均问题，从而造成裂纹现象。?
2.桥梁结构施工施工阶段影响?
桥梁裂纹的原因主要集中在三方面，即施工材料、施工工序以及施工标准。其中施工材料性能的不稳定性，是直接导致桥梁结构裂纹问题的原因。在施工工序方面，由于桥梁工程项目比较复杂，施工人员仅根据自身经验，而没有按照繁杂的施工工序进行实际操作，这也是造成桥梁结构裂纹问题的主要原因之一。在施工标准方面，一线操作人员并未按照设计图纸中的要求进行施工建设，也容易导致各部分结构出现裂纹病害。1.3桥梁结构所处环境导致桥梁结构裂纹出现的环境因素主要集中在气候条件和温度变化。在气候条件方面，许多桥梁工程处在气候条件恶劣的地区，冰雹、降雪以及暴雨等均会给工程结构的稳定性带来一定影响，严重的甚至会造成桥梁工程各结构出现反复裂纹问题。在温度变化方面，桥梁混凝土结构内部与外部所处的温度条件不同，使得各自发生的热胀冷缩变形之间会产生一定拉力。相关研究表明，当桥梁工程混凝土结构因温度产生的拉力值超过了自身的抗拉强度时，就会出现裂纹问题。
3.混凝土塑性收缩而导致的裂纹?
这一类裂纹常见于大面积的板或壳表面，产生的原因为在进行混凝土浇筑数小时由于气温过高或者风速过大等问题使得混凝土表面蒸发速度大于本身泌水速度，裂纹出现不规则的鸡爪型，一般情况下表现为细微的表面裂纹，防止措施可应用覆盖养护的方法，修复措施可在表面封闭处理即可。?
4.混凝土塑性沉降导致的裂纹?
大体积混凝土中的骨料塑性在下沉时遭到顶部钢筋的阻碍，使得钢筋处的沉降与两侧的沉降存在一定的差距，此时会钢筋上方产生顺筋的表面裂纹，这种裂纹的防止措施如下：改善配合比减少泌水、加大保护层厚度。在初凝的时候，可在表面重新抹面压光促进裂纹闭合。?
5.模板刚度不够导致的裂纹?
在刚浇筑的塑性混凝土的侧向作用下，如果模板刚度不足就会导致变形的出现，使得混凝土构件产生模板变形一致的裂纹，这类裂纹可利用加强模板的侧向刚度来防止。?
6.已凝结硬化的混凝土受振而导致的裂纹?
对于已经凝结硬化的混凝土在并没有建立足够大的强度之前，因受到模板被振因素的影响，会导致相应裂纹的出现。这类裂纹应在施工期间加以预防。?
7.冷击导致的裂纹?
如冷空气导致气温急剧下降或是在混凝土内温度与外界温度存在较大差距的时候，进行模板的拆除会导致混凝土开裂问题的出现，也就是冷击。在很冷的冬天木模板存在保温功能，进行拆除时，可能会出现冷击现象，在混凝土内外温度存在较大的差异时，可应用薄膜覆盖进行保温，防止冷击现象的出现。?
8.上、下两层间粘结削弱导致的裂纹?
已浇筑的混凝土在初凝以后再继续进行一层混凝土的浇筑，如果上下两层混凝土之间的粘结没有达到一定的强度，则不可结合成为一个整体，导致冷缝的出现。在大面积大工程量混凝土浇筑的过程中，经常会对混凝土的初凝时间进行确定，使覆盖第二层混凝土的最大的允许时间间隔有相应的标准一规定，认为在第一层混凝土一直达到初凝时间再进行第二层混凝土的浇筑，就能确保两层混凝土可以成为一个整体，避免混凝土缝的出现，但是大量的工程实践证明，这种做法不可取。初凝时间作为一个施工控制指标并不能确保先后浇筑的上下层混凝土能够结合成整体。如果下层混凝土到达初凝时再进行浇筑上一层混凝土，两层混凝土之间经常会由于不能进行良好的结合而不能完全地成为整体。国内学者研究表明，要使两层混凝土取得良好的结合效果，确保结构的整体性，应先浇筑的混凝土凝结进展到贯入阻力1.5Mpa以前进行新一层混凝土的浇筑。
二、影响桥梁混凝土强度不足的原因?
2.1原材料的质量及配合比?
2.1.1骨料的性质?
水泥混凝土混合料中，粗集料可以起到骨架的作用效果，所以压碎值、碎石级配、含泥量、针片状颗粒含量等数值会对混凝土的抗压强度产生直接的影响。这些指标的数值越小，混凝土的强度就越大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外集料的表面情况会对水泥石及集料的黏结进行影响，进而影响混凝土的强度。碎石表面粗糙程度与黏结力存在正相关的关系：卵石表面光滑程度与黏结力反相关。所以在相同的配合比下，卵石混凝土的强度比碎石混凝土强度低。?
2.1.2水泥强度与水胶比?
混凝土中水及胶凝材料的重要比值之一是水胶比。水胶比与水凝混凝土的强度呈反比的关系，而胶凝材料的28天胶砂抗压强度与混凝土的强度呈正比。也就是说水胶比数值越小，水泥的强度越大，混凝土的强度就会越高，反之，混凝土的强度就会越低。所以为上确保混凝土的强度以及耐久性，配合比中所选用的水胶比及水泥用量必须达到相关标准的最大水胶比与最小水泥用量的规定与要求。?
2.2混凝土养护条件和龄期对混凝土强度的影响?
2.2.1湿度?
湿度会直接影响着水泥的水化的正常进行，如果有适当的湿度，水泥水化可以顺利进行，因此混凝土的强度也得到保证。如果湿度不足，将威胁水泥水化的正常进行，严重时还会使水化停止，因而混凝土的强度无法保证。因此水泥混凝土在灌注凝结成型以后，如果保持适宜的湿度，水泥混凝土的强度会与龄长呈正相关关系。?
2.2.2温度?
养护温度也会直接影响着水泥的水化速度，在养护温度高时，水泥的初期水化速度比较快，因而使得混凝土具有较高的早期强度高。在同等的湿度条件下，低温养护混凝土的强度增长速度相对较慢。对于预制构件，在施工工期比较紧时，可在预制场进行温棚的搭建，或者严实的覆盖组件，实行蒸汽养护。?
2.2.3龄期?
在正常养护的情况下，水泥混凝土的强度会与龄期呈正相关关系。同时混凝土强度在初期时有较快的增长，后期增长的速度比较慢，在很长的一段时期内，混凝土的强度仍然有所增长。?
2.3混凝土试验条件对强度的影响?
2.3.1试件的尺寸及形状?
试件的尺寸及形状会对混凝土的强度产生一定的影响作用，混凝土试件成型以后，将多余的混凝土用刮刀刮去，在将要初凝的时候，利用抹刀进行抹平处理，试件抹面和试模边缘的高差必须小于0.5毫米。棱柱体试件的抗压强强度不可以大于立方体试件的抗压强度，棱柱体试件的抗压强度与其高宽（径）比有着紧密的联系，高宽（径）与抗压强度呈正向相关关系。?
2.3.2表面状况?
混凝土试件承压面的情况会直接影响着桥梁混凝土强度的试验。如果混凝土试件受压面上存在油脂类别的润滑剂等物质，会使环箍的作用大幅度地减少，导致试件直裂破坏问题的出现，测量结果显示的强度也较低。?
2.3.3试验室的养护条件?
养护室与混凝土成型室的温湿度等情况也是混凝土强度的影响因素。将把混凝土成型室的温度控制在20℃±5℃的范围以内，在相对湿度方面，不可小于50%。在桥梁混凝土试件在成型以后，采取湿布覆盖表面的办法，将静放于成型室一至两个昼夜的时长，然后再进行拆模处理，再换进标准养护室实施养护。应把标准养护室的温度控制于20℃±2℃的范围以内，在相对湿度方面不可大于95%，试件最好安置于铁架或者木架上，之间的间距不可小于10mm-20mm，为了防止用水直接冲淋，试件的表面应保持一层水膜。?
三、桥梁裂纹施工控制措施?
1.填充钢板?
填充钢板主要用于桥梁内部结构出现的裂纹。具体来说，就是在发生裂纹的混凝土结构表层涂抹2cm厚的环氧树脂，并将钢板固定到混凝土内部结构的锚杆处。这样经过多次涂抹压实后，钢板就能将混凝土环氧树脂中的空气排挤出来，从而提高粘帖面的贴合度。对于混凝土钢筋构件因拉应力产生的裂纹，施工技术人员可在钢板和混凝土钢筋构件上增加木块等填充物质，以确保钢板与混凝土钢筋构件之间有一定的缝隙，从而顺利排出结构空隙中残留的空气。?
2.表层封闭式修补?
表层封闭式修补主要用于桥梁结构的表层裂纹，即采用填缝、打箍加固以及喷浆凝固等方式来处理危害较小的裂纹问题。换言之，就是在桥梁裂纹表层涂抹相应的保护层，这种保护层大多由树脂组成，因为树脂除了能够保证结构不受水分、锈蚀影响，还能防止雨水进入桥梁混凝土构造内部。相关研究证实，表层封闭式修补方法操作简单方便，适用于内部结构稳定的外层裂纹修补。?
3.表面喷浆?
该施工技术是向桥梁混凝土结构的表层裂纹喷射一种密实的水泥砂浆，当浆液凝固后对桥梁表面形成一层保护层。喷浆方式要根据桥梁裂纹的位置、性质以及修补要求合理选择。目前，采用的表面喷浆施工技术有两种，即无钢筋的素喷法和挂网喷浆法。?
4.槽口填充?
槽口填充法主要适用于修复较宽的桥梁裂纹，即在裂纹处凿出“U”形或“V”型的槽口，然后将涂抹的水泥砂浆压实。这里的水泥砂浆为聚氧乙烯胶泥、环氧砂浆以及沥青油等。这些材料具有很强的密实度，因此能够迅速渗入裂纹并黏合，从而起到很好的保护作用。这是避免外界水分通过裂纹渗透到桥梁混凝土结构内部的有效方法，也是保护表层裂纹不再恶化的重要施工技术措施。?
四、道路桥梁施工中预防裂纹产生的方法?
1.做好设计前的准备?
在道路桥梁设计前要对项目的实际情况进行勘察，这是道路桥梁设计符合建设需求的重要保证。准确的勘察结果能使道路桥梁的设计更具针对性，在一定程度上提高了道路桥梁结构安全性，从而避免了道路桥梁因设计不合理导致裂纹现象的出现。?
2.加強施工过程管理?
施工材料是影响桥梁施工质量的重要因素，所以加强其进场管理十分必要。当施工材料质量得到了保证，就在一定程度上保证了混凝土配比的合理性，从而避免了桥梁建设因施工材料使用不当而出现裂纹问题。除了材料问题，桥梁施工工艺、施工人员素质也是影响施工质量的重要原因。对于因施工工艺不明确而导致的桥梁裂纹问题可以通过细化施工工艺来保证施工质量。此外，可通过技术交底、技术培训及薪资激励的方法使施工人员提高自身素质，提高施工质量。?
3.加强混凝土养护当恶劣天气来临时，可以通过加强对混凝土温度与湿度的控制来防止因混凝土结构养护不当而造成桥梁的裂纹现象。通过对桥梁的各部分结构进行加固设计，使温度变化对混凝土结构的影响从迅速到缓慢，这就使桥梁各部分结构对温度变化有一定的适应时间。还可以使各部分结构的构造钢筋和斜向钢筋得到加强，提高桥梁施工过程中混凝土结构的抗裂性，从而预防混凝土结构因温度变化而产生裂纹。?
五、结束语?
综上所述，桥梁裂纹产生的原因主要是由设计和施工缺陷造成的，设计人员可在施工前加大地质情况勘察，从而预防裂纹问题的出现。此外，对于已经出现的裂纹，可根据裂纹具体情况，采用填充钢板、表层封闭式修补、表面喷浆以及槽口填充等施工技术进行处理。?
参考文献：
[1]苏峡.对混凝土桥梁工程中施工监理的研究[J].现代装饰（理论），2011，（04）.
[2]彭艳静，徐欣.桥梁裂纹原因分析及养护技术措施探析[J].公路交通科技（应用技术版），2015（8）：11-13.?
[3]贾莎.道路桥梁设计及施工中裂纹产生原因及控制方法[J].工程建设与设计，2015（10）：115-117.?
[4]杨任之.浅谈大体积混凝土裂纹产生的原因及控制施工技术[J].科学之友，2011（4）：75-76.?
[5]朱文喜.市政桥梁施工混凝土裂纹分析及其防治措施浅谈[J].城市道桥与防洪，2016（1）：127-129.
论文作者:陈明光1,王壮辉2
论文发表刊物:《防护工程》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/31
标签：裂纹论文; 混凝土论文; 桥梁论文; 强度论文; 结构论文; 水泥论文; 表面论文; 《防护工程》2017年第8期论文;