桥梁施工中混凝土裂缝成因分析及处理措施

摘要：作为现代交通系统的重要组成部分，桥梁建设的质量直接关系到道路安全和交通效率，在桥梁建设过程中，混凝土裂缝是一个常见的问题，它不仅影响桥梁的美观，而且严重削弱其结构强度和耐久性。本文旨在分析桥梁施工中混凝土裂缝产生的主要原因，并提出相应的处理措施，以期为桥梁工程实践提供参考。

关键词：桥梁施工；混凝土裂缝；成因分析；处理措施

引言

混凝土作为一种建筑材料，由于其来源广泛、价格相对低廉、抗压强度优异，在桥梁工程中发挥着重要作用，成为不可或缺的结构材料，然而，任何事物都有两面性，混凝土也不例外，其抗拉强度相对较低，在一定条件下容易产生裂纹，不容忽视。在桥梁建设过程中，混凝土裂缝的出现不仅直接关系到工程质量，而且对桥梁的安全使用构成潜在威胁，裂缝可能导致结构性能退化，加速桥梁老化进程，甚至引发严重的安全事故。因此，深入分析温度变化、材料收缩、荷载作用等混凝土裂缝产生的根本原因，并在此基础上采取有效的处理措施，对于保证桥梁工程的质量和安全，延长桥梁的使用寿命具有重要意义。

一、桥梁施工中混凝土裂缝成因分析

1.1温度变化引起的裂缝

在桥梁施工过程中，外界环境温度的变化，如昼夜温差、季节变化等，将对混凝土结构产生重大影响，由于桥梁结构通常庞大，其内部温度分布往往不均匀，形成温度梯度。当温度上升时，混凝土的体积会膨胀，从而对周围的结构施加压力，当温度降低时，混凝土会收缩，如果受到周围结构或约束的限制，就会在混凝土内部产生拉应力，这种拉伸应力随着温度变化的幅度和频率而增加和减少，当应力值超过混凝土的抗拉强度时，就会产生裂缝。[1]温度裂缝在大型桥梁中尤其常见，尤其是跨度大、结构复杂的桥梁，由于温度分布的不均匀性，裂纹往往呈现出不规则的形状和分布，这些裂缝不仅影响桥梁的美观，还会削弱其结构强度，对桥梁的耐久性和安全性构成潜在威胁，随着温度的变化，这些裂缝会扩大或闭合，进一步加剧对桥梁结构的破坏。

1.2收缩引起的裂缝

每种收缩都有其独特的原因和表现形式，塑性收缩发生在混凝土浇筑后的初始阶段，此时混凝土还没有完全硬化，表层水分蒸发快，导致表层水分比内部流失快，这种水分蒸发的不均匀性造成混凝土表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会形成裂缝，这些裂缝通常很薄很浅，但如果不及时处理，可能会逐渐扩大加深。收缩是混凝土中水分逐渐减少引起的体积减小，在混凝土硬化过程中，水泥的水化反应会消耗大量的水，混凝土中的自由水会逐渐蒸发，这种水分的减少导致混凝土体积的收缩，如果此时受到内部骨料或外部结构的约束，就会产生拉应力，产生裂缝。自收缩是由混凝土中水泥的水化反应引起的自干燥效应引起的，在水泥水化过程中，会产生大量的水化产物，占据水原本占据的空间，导致混凝土体积减小，这种自收缩通常发生在混凝土硬化的中后期，对桥梁结构的稳定性和耐久性产生不利影响。

1.3荷载引起的裂缝

桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，需要承受各种静、动荷载和次生应力，荷载和应力将对桥梁结构产生重大影响，如果设计不合理或者施工质量差，很容易导致裂缝。静荷载主要包括长期作用在桥梁结构上的力，如桥梁自重和车辆荷载，这些荷载将导致桥梁结构的变形和应力，如果结构设计不合理或材料性能不足，可能在受拉区、剪切区等薄弱部位产生裂缝。动载荷是指车辆行驶和风引起的动力，这些动态力会冲击和振动桥梁结构，如果桥梁的振动性能较差或存在结构缺陷，就可能出现裂缝并扩展，尤其是桥墩、桥台等震动剧烈的部位，更容易出现裂缝。

二、桥梁施工中混凝土裂缝处理措施

2.1温度变化引起裂缝的处理措施

温度变化是桥梁施工中混凝土产生裂缝的主要原因之一，由于混凝土具有热胀冷缩的特性，当外界环境或结构内部温度发生变化时，混凝土就会发生变形，如果对变形加以约束，就会产生温度应力，从而导致裂缝的产生。第一步优化混凝土的配合比设计，选择低热水泥或添加适量的粉煤灰等矿物掺合料，降低水泥的水化热及混凝土的温升。然后，加强施工过程中的温度控制，如利用冷却水管对混凝土内部进行降温，或在高温季节施工时避开中午高温时段，选择早晚气温较低时浇筑，加强混凝土的保温保湿养护，减缓混凝土表面散热速度，降低内外温差，从而降低温度应力。以A大跨度桥梁为例，采用低热水泥并掺入20%粉煤灰，混凝土水化热温升比普通混凝土降低15℃左右，有效减少了温度裂缝的产生，同时在浇筑过程中设置冷却水管，不断抽水降温，使混凝土内部最高温度比自然状态降低10℃左右，内外温差控制在15℃以内，显著降低了温度应力，裂缝数量比无降温措施时减少30%左右。

2.2收缩引起裂缝的处理措施

混凝土在硬化过程中会发生体积收缩，如果收缩受到约束，就会产生收缩裂缝，此外，干燥收缩和碳化收缩也是常见的收缩裂缝类型，必须先优化混凝土配合比，选择低收缩水泥和骨料，合理控制水灰比，减少混凝土收缩。加强混凝土的早期养护，保持混凝土表面湿润，避免水分蒸发过多而产生干缩裂缝，可以在混凝土中加入适量的膨胀剂或纤维材料，以补偿混凝土的收缩变形。对于B某预应力混凝土箱梁，通过使用低收缩水泥和添加适量聚丙烯纤维，混凝土28天收缩比普通混凝土降低20%左右，有效减少了收缩裂缝的出现。另外，浇筑后立即覆盖土工布并浇水保湿养护，使混凝土表面始终保持湿润，收缩裂缝数量比不保湿养护减少40%左右。

2.3荷载引起裂缝的处理措施

荷载裂缝是桥梁结构承受的荷载超过其设计荷载时出现的裂缝，这种裂缝往往对结构的安全构成严重威胁，严格控制施工荷载，避免过早施加超出设计要求的荷载。同时，加强桥梁结构的支撑和临时加固措施，保证施工过程中结构受力均衡。对于产生的荷载裂缝，应根据其宽度、深度和位置采取相应的修补措施。如果裂缝宽度较小，不影响结构安全，可采用表面封闭修补法；如果裂缝宽度较大且已渗入结构内部，应采用压力灌浆法或结构加固法进行处理。在陕西省某一连续梁桥施工过程中，由于施工荷载控制不当，部分梁段出现荷载裂缝，经检测，裂缝宽度均在0.2毫米以内，未严重影响结构安全。因此，采用表面封闭修补法进行处理，并沿裂缝表面涂刷环氧树脂裂缝修补胶，反复涂刷，直至厚度达到1 mm以上，处理后裂缝有效封闭，不扩大，经长期观察，结构性能稳定良好，对施工荷载控制不当的问题进行整改，加强施工过程中的荷载监控和管理措施，确保后续施工顺利进行。

三、结语

综上所述，桥梁施工中混凝土裂缝产生的原因是复杂多样的，包括温度变化、收缩和荷载，但是，通过科学合理的处理措施，可以有效减少裂缝的发生，保证桥梁结构的安全性和耐久性。从优化混凝土配合比设计、加强施工过程中的温湿度控制，到严格控制施工荷载、加强结构支撑，每一项措施都旨在从源头上减少裂缝，对于已经出现的裂缝，也要根据其具体情况采取相应的修补方法，确保裂缝得到及时有效的处理。在今后的桥梁建设中，应继续研究混凝土裂缝的成因和处理方法，不断提高施工技术和管理水平，为建设更安全、更耐久的桥梁结构贡献力量。

参考文献：

[1]谭维安.市政桥梁施工混凝土裂缝成因及处理措施 [J]. 散装水泥， 2023， （06）： 89-91.

[2]张勇，赵小龙，董丽娜等.市政桥梁施工混凝土裂缝产生的原因与预防措施 [J]. 四川建材， 2023， 49 （12）： 171-173.

[3]赵佳康.市政桥梁施工混凝土裂缝及其防治措施分析 [J]. 绿色环保建材， 2021， （07）： 95-96