路桥施工过程混凝土结构的裂缝研究与探讨

1、路桥施工过程混凝土结构的裂缝研究与探讨【摘要】设计疏漏、施工低劣、监理不力均可能使混凝土桥梁出现裂缝。为了改善混凝土桥梁的质量，尽量减少桥梁工程结构裂缝，必须找出桥梁工程结构裂缝产生的原因，对其危害程度进行有效控制。本文分析了路桥施工过程混凝土结构的裂缝成因，提出了防治路桥施工过程混凝土结构裂缝的有效措施。【关键词】路桥施工 混凝土 结构裂缝一座桥梁从建成到使用，牵涉到设计、施工、监理、运营管理等各个方面。设计疏漏、施工低劣、监理不力均可能使混凝土桥梁出现裂缝。混凝土桥梁工程结构裂缝几乎是不可避免的，对于一些新建桥梁经受荷载的考验和大自然气温的影响，都会逐渐产生结构裂缝。即使一般认为对结构受力

2、没有影响的细微裂缝，也会由于雨水慢慢地渗入，空气中氧气或其他气体的作用，使钢筋较生锈蚀膨胀，裂缝增大，混凝土材料性质不断变坏。为了改善混凝土桥梁的质量，尽量减少桥梁工程结构裂缝，必须找出桥梁工程结构裂缝产生的原因，对其危害程度进行有效控制。一、路桥施工过程混凝土结构的裂缝成因1、混凝土因素（1）抗拉力不强。普通混凝土是由水泥、碎石或卵石、砂和水拌合，经硬化而成的一种人造材料。砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收缩；水泥和水形成水泥浆，包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。水泥浆体在硬化前起润滑作用， 使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化后将骨料胶结在一起，形成坚强的整体，但是水泥、石子和

3、砂石是易脆性的材料，抗拉力不强，当混凝土受拉或受弯，在很小的拉应力下就会开裂。（2）弹性不好。由于普通混凝土材料本身的特性，虽然抗压强度高，混凝土的抗压强度一般在7. 560MPa 之间，当掺入高效减水剂和掺合料时，强度可达100MPa 以上。但是它的弹性不好，没有能屈能伸的品性，好比一个大丈夫只能拔剑而起，却不能忍辱负重。所以，在路桥面的荷载量非常大且受力不均匀的情况下，荷载力不能驱散分匀，这样就导致某一个构件不堪重力，最终产生裂缝。（3） 收缩易变形。普通混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土也将发生收缩变化。然而，收缩容易导致变形，若变形遭到约束，则会在结构内

4、将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在实际施工中，普通混凝土很容易结硬，结硬之后，混凝土中的水分子逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，变形也较大，因混凝土表层水分流失快，内部损失慢，就产生了表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩， 表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力。当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。（4）耐久性较弱。耐久性曾被认为是普通混凝土的优点，随着普遍的应用后问题的出现，以及科研力的增强，发现了普通混凝土的耐久性并不强，反而较弱。耐久性包括三个方面：抗渗性，指混凝土抵抗压力水渗透的能力，普通混凝土的抗渗性还是非常强的；抗冻性，

5、是指混凝土在使用的环境中，经受多次冻融循环作用，能保持强度和外观的完整性的能力。普通混凝土的抗冻性很弱，当气温在零度以下时，混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，就会出现裂缝；抗侵蚀性，指在酸、碱、盐等环境中对水泥石的侵蚀所表现出现的免疫力。随着环境的恶化，再加上混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层容易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，从而减弱了普通混凝土的耐久性。2、结构裂缝混凝土桥梁结构裂缝的原因复杂多变， 有多种因素的相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因， 就其产生的原因，大致可划分为以下几类：（1）荷载引起的裂缝混凝土桥梁在常规静、动荷载及次

6、应力作用下产生的裂缝称为荷载裂缝，可分为直接应力和次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指由外荷载引起的直接应力而产生的裂缝。次应力裂缝是指由外荷载引起的次应力而产生的裂缝。（2）温度变化引起的裂缝混凝土具有热胀冷缩的特性。当环境或结构内部温度发生变化时，混凝土会发生变形，如变形受到约束，则在结构内会有应力产生，一旦应力超过混凝土的抗拉强度就会产生温度裂缝，在一些大跨径的钢筋混凝士桥梁中， 温度应力甚至可以超出活荷载的应力。温度裂缝区别于其它裂缝的最主要特征是它会随着温度的变化而变化。（3）收缩引起的裂缝在大量的桥梁工程施工过程中，混凝土因收缩而引起的裂缝是最普遍的。在混凝土收缩的种类中，塑性收缩和缩

7、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两种情形。（4）施工材料质量引起的裂缝混凝土主要由水泥、砂、石骨料、拌和水和外加剂组成。配置混凝土用的材料如果质量不合格，亦会导致结构产生裂缝。（5）施工工艺质量引起的裂缝在桥梁混凝土的结构浇筑、预制构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装的过程中，如果施工工艺不合理、施工质量低劣，易产生纵向、横向、斜向等各种形式的裂缝，特别是细长的薄壁结构更易出现。二、防治路桥施工过程混凝土结构裂缝的有效措施1、基本方法（1）填充法用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝（0.3mm），作业简单，费用低。宽度小于0.3mm，深度较

8、浅的裂缝以及小规模裂缝的简易处理可采用取开v 型槽，然后作填充处理。对于桥面板中间带上下贯通的裂缝，其上部采用注入施工法进行处理。沿裂缝7 8cm 宽度的范围内，用砂轮机和钢丝刷去混凝土表面的游离石灰和灰尘等，并用洗净剂清洗，然后加压注入具有渗透性和粘着性的环氧树脂，以此来填充混凝土裂缝，提高桥面板的防水性，防止钢筋锈蚀及混凝土老化。（2）结构补强法因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成裂缝等影响结构强度可采取结构补强法、锚固补强法、预应力法等。此外，还可以采用灌浆法等。同时，要加强混凝土裂缝处理效果的检查，包括修补材料试验；钻芯取样试验；压水试验；压气试验等。（

9、3）表面处理法采用表面处理法进行修补，在混凝土表面沿裂缝涂抹树脂保护膜。施工时先用钢丝刷除去混凝土表面的附着物，再用清水清洗，干燥后，用油灰状树脂填充混凝土表面的凹瘪部分后，再进行必要的涂抹。表面处理法包括表面涂抹和表面贴补法，表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的裂缝，不伸缩的裂缝以及不在活动的裂缝。表面贴补法适用于大面积漏水的防渗堵漏。2、技术措施（1）使用膨胀混凝土膨胀混凝土以其化学能一膨胀能作功，发挥补偿收缩的作用，贯穿于混凝土水化硬化的全过程。膨胀混凝土的膨胀源主要是水化过程中生成钙钒石。膨胀混凝土成功的关键是根据不同的约束状态要有足够的

10、膨胀能。由于混凝土的膨胀反应贯穿于混凝土水化硬化的全过程，所以自收缩可以不考虑。（2）掺加合成纤维由于钢纤维混凝土价格昂贵，近几年合成纤维逐步在工程中应用。它与钢纤维的区别在于：钢纤维的阻裂效应主要体现在阻止硬化混凝土破坏时的裂缝扩展上，使硬化混凝土在开裂后仍保持定的抗拉强度，阻裂效应作用的结果是提高了硬化混凝土的变形能力，使混凝土基材在破坏后仍保持一定的延性。聚丙烯腈纤维和聚丙烯纤维属于合成纤维，阻裂效应主要体现在消除或减轻了早期混凝土中原生裂隙的发生和发展，使混凝土的塑性收缩减小。相对于大体积混凝土来说，合成纤维混凝土更适用于大面积混凝土结构中即它可用于阻IE或尽量减少大面积混凝土结构中裂

11、缝的出现。合成纤维的加入，对混凝土性能的影响是全面的、综合性的；其对早龄期混凝土体积稳定性的提高，进而降低混凝土早期收缩裂缝这一特点的应用价值最高。（3）混凝土凝结时间要求必须严格执行由于桥梁部件普遍由大体积混凝土组成，混凝土的凝结时间对混凝土水化热的放热规律有着明显的影响。凝结时间过短，混凝土存在早强问题，明显加快水泥的水化速率，造成混凝土达到最高中心温度的时间缩短，峰值提高。（4）混凝土入模温度严格控制在前期控制水泥温度的同时，进一步采取砂、石淋水，同时加冰的综合措施，控制混凝土入模温度不超过28 （78 月份高温季节不超过30）。参考文献：1 韦人元. 大体积混凝土裂缝分析与控制J. 科技资讯, 2009,(24) . 2 孙连勇. 路桥工