公路桥梁施工中水泥混凝土的裂缝防治技术

引言

水泥混凝土作为一种广泛应用的建筑材料，在道路、桥梁、房屋建筑等工程中发挥着重要作用。然而，在水泥混凝土施工过程中，裂缝问题常常出现，不仅影响了工程的外观质量，还可能降低结构的耐久性和安全性。因此，深入研究水泥混凝土施工中的裂缝控制技术，对于提高工程质量、延长工程使用寿命具有重要意义。

1 工程概况

邵奉店互通式立交为 G234 与 S232 相交设置的互通式立交。邵奉店互通式立交位于邵奉店村北灰河南，在 K19+735.58 处与被交道路 S232（交叉桩号为 =SK111+937.112 施工图桩号》交叉，该立交的功能是解决本项目与S232 交通量转换。S232 设计时速为80 公里/ 小时，一级公路，目前交叉处按照双向八车道城市断面改建。

2 水泥混凝土裂缝的成因分析

2.1 材料因素

水泥的细度影响水化热和收缩特性，过细的水泥加快水化反应，产生更多水化热和更大收缩，易导致温度应力裂缝和干缩裂缝。水泥中碱含量过高可能与活性骨料发生碱集料反应，引起混凝土内部膨胀和网状裂缝。这种裂缝往往在结构使用多年后才显现，危害极大。此外，级配不合理会增加混凝土用水量和收缩率，粗骨料最大粒径过大会增加内部应力集中，细骨料中泥土含量过高会降低混凝土强度和耐久性。

2.2 设计因素

(1) 结构形式。不合理的结构形式设计，如构件截面突变、应力集中等，容易导致混凝土在受力过程中产生裂缝。此外，过长的结构长度而未设置伸缩缝，也会使混凝土在温度变化和收缩作用下产生裂缝。(2) 配筋设计。配筋不足或配筋不合理会使混凝土在受力过程中不能有效地抵抗拉应力，从而产生裂缝。例如，在混凝土板中，如果配筋间距过大或钢筋直径过小，就容易在板的跨中或支座处产生裂缝。

2.3 施工工艺因素

混凝土拌合过程中，拌合时间不足导致材料分布不均匀，造成局部强度不足而开裂。过长拌合时间增加混凝土温度，加速水泥水化，增加塑性收缩裂缝风险。浇筑过程中高温浇筑加速水泥水化，增加塑性收缩；低温浇筑可能导致混凝土强度发展缓慢而早期开裂。浇筑速度过快增加侧模压力，可能导致模板变形或混凝土塌落；速度过慢则可能在浇筑层间形成冷缝。振捣不足也会导致混凝土内部出现蜂窝、孔洞，降低强度增加裂缝风险，过度振捣引起骨料分离，造成表面泌水，增加塑性收缩裂缝可能性。

2.4 环境因素

（1）温度变化。混凝土在硬化过程中会产生水化热，使内部温度升高。如果外界环境温度较低，混凝土表面散热较快，就会形成内外温差，产生温度裂缝。此外，在大体积混凝土施工中，由于混凝土内部的热量不易散发，温度升高更为明显，温度裂缝的产生风险也更大。（2）湿度变化。混凝土在干燥环境中会失水收缩，产生干缩裂缝。如果环境湿度变化较大，混凝土的收缩也会随之变化，增加裂缝产生的可能性。

3 公路桥梁施工中水泥混凝土的裂缝防治技术

3.1 材料配比优化

选择级配良好、粒径适中的骨料。粗骨料的最大粒径应根据混凝土结构的截面尺寸、钢筋间距等因素合理确定，以保证混凝土的施工性能和强度。细骨料宜采用中粗砂，控制其含泥量不超过规定标准。此外，可适当掺入一些优质的掺合料，如粉煤灰、矿粉等，改善混凝土的工作性能和耐久性，同时减少水泥用量，降低水化热。根据混凝土的设计要求和施工条件，合理选择外加剂的种类和掺量。外加剂应具有良好的减水、缓凝、增强等性能，且与水泥具有良好的适应性。在使用前，要对外加剂进行严格的性能检测和试配，确保其符合工程要求。根据公路桥梁工程的具体要求，通过试验确定合理的混凝土配合比。在配合比设计过程中，要综合考虑混凝土的强度、工作性能、耐久性以及抗裂性能等因素。控制水灰比在合适的范围内，水灰比过大，混凝土的收缩增大，容易产生裂缝；水灰比过小，则会影响混凝土的和易性和施工性能。适当增加砂率，可提高混凝土的工作性能，但砂率过大也会导致混凝土的收缩增大，因此要通过试验确定最佳砂率。

3.2 混凝土浇筑

（1）合理安排浇筑顺序。根据结构特点和施工条件，合理安排混凝土的浇筑顺序。对于大体积混凝土，可采用分层分段浇筑的方法，以减少混凝土内部的温度应力。同时，要避免在高温时段进行混凝土浇筑，以降低混凝土的入模温度。（2）控制浇筑速度。浇筑速度宜保持在 30^～50cm/h ，过快会增加侧模压力造成变形，过慢可能形成冷缝。每层浇筑厚度以30^∘50cm 为宜，既保证充分振捣又减少温度应力。大体积混凝土可采用分层分块浇筑，每块面积控制在 300^～400m2 ，高度不超过 3m，块间设置止水带并错缝布置减少裂缝贯通风险。振捣应采用插入式振捣器，直径 ，插入间距 25^～30cm. 。振捣时间以混凝土表面呈现浮浆、不再下沉、气泡不再逸出为准，一般 15^～30s 。密集配筋区可辅以附着式振捣器确保充分密实。

3.3 振捣工艺

插入式振捣器的选择应根据混凝土构件尺寸和配筋情况确定，振捣棒直径通常为40^～60mm ，频率宜为 次 /min。振捣棒插入间距控制在 25^～30cm ，以振捣棒作用半径的 1.5 倍为宜，确保振捣范围重叠。振捣时间以混凝土表面呈现浮浆、不再明显下沉、气泡不再大量逸出为准，一般持续 15^～30s 。大体积混凝土可采用分层振捣法，每层厚度控制在30^～50cm∘ 。振捣时应快插慢拔，拔出速度控制在 3^～5cm/s ，避免在混凝土中留下孔洞。密集配筋区域可采用小直径振捣棒 (25^～40mm ）或附着式振捣器辅助振捣，振捣时间可适当延长至 40~60s。平板振捣器适用于薄层混凝土的振捣，振幅宜为 .8mm，频率为 次 /min。

3.4 温度控制

对于大体积混凝土，可在混凝土内部预埋冷却水管，通过循环水带走水泥水化产生的热量，降低混凝土内部温度。在混凝土浇筑过程中，要控制混凝土的入模温度，夏季施工时，可采取对原材料降温、在搅拌水中加入冰块等措施降低混凝土的出机温度；冬季施工时，要对原材料进行加热，确保混凝土的入模温度符合要求。

在混凝土浇筑完成后，要及时对混凝土表面进行覆盖保温，可采用草帘、棉被等保温材料。在养护期间，要根据环境温度和混凝土内部温度的变化，合理调整保温措施，控制混凝土表面与内部的温差不超过规定范围，一般不宜超过 25°C 。

3.5 混凝土养护

（1）及时养护。混凝土浇筑后，应及时进行养护，以保持混凝土表面的湿度和温度，防止混凝土表面失水过快而产生干缩裂缝。一般来说，混凝土在浇筑后的12h 内就应开始养护。（2）保湿养护。采用洒水、覆盖塑料薄膜、喷涂养护剂等方法进行保湿养护，使混凝土表面始终保持湿润状态。养护时间应根据混凝土的类型、环境温度和湿度等因素确定，一般不少于 7d。（3）保温养护。对于大体积混凝土，在养护过程中还应采取保温措施，以控制混凝土内部的温度变化。可采用覆盖保温材料、蓄水养护等方法，使混凝土内部的温度与表面温度之差不超过25℃。

3.6 大体积混凝土裂缝控制

对于宽度较小（一般小于 0.2mm）且对结构承载能力影响较小的裂缝，可采用表面修补法。首先对裂缝表面进行清理，去除灰尘、油污等杂质，然后在裂缝表面涂抹水泥浆、环氧胶泥等修补材料，或粘贴碳纤维布、玻璃纤维布等增强材料，以封闭裂缝，防止水分和有害介质侵入。对于宽度较大（一般大于 ）的裂缝，可采用填充法进行修补。先沿裂缝开凿出一定宽度和深度的凹槽，然后将修补材料如水泥砂浆、环氧树脂砂浆等填充到凹槽内，并用工具压实抹平。对于裂缝较深的情况，可采用压力灌浆法，通过专用设备将灌浆材料如水泥浆、环氧树脂浆等压入裂缝内部，使裂缝得到填充和粘结，恢复混凝土的整体性。当裂缝对混凝土结构的承载能力产生较大影响时，需要采用结构加固法进行处理。常用的结构加固方法有增大截面法、粘贴钢板法、体外预应力法等。增大截面法是通过在原混凝土结构表面增加钢筋混凝土层，提高结构的承载能力；粘贴钢板法是将钢板通过结构胶粘贴在混凝土结构表面，与原结构共同受力；体外预应力法是通过在混凝土结构外部施加预应力，改善结构的受力状态，提高结构的承载能力和抗裂性能。

3.7 高温季节施工

在高温季节施工时，可采取降低原材料温度、调整施工时间、设置遮阳设施等措施，避免混凝土在高温下浇筑和养护。例如，用冷水或冰水搅拌混凝土，将骨料进行遮阳降温，选择在早晚或夜间温度较低时进行浇筑。

4 公路桥梁施工裂缝的防治措施

4.1 严控材料质量标准

桥梁工程所用的各种原材料均应符合现行国家和行业标准的规定，并在进场时对其性能和质量进行检验，杜绝使用不合格产品。水泥的品种和强度应通过混凝土配合比试验确定，确保其特性不会对混凝土的强度、耐久性和工作性能产生不利影响，并符合相应的使用场景。细集料宜采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净且粒径小于 5mm 的河砂。粗集料应采用坚硬洁净、级配合理、粒形良好、吸水率小的碎石或卵石，其压碎指标和有害物质含量应在规范限值内。外加剂应与水泥、矿物掺和料具有良好的相容性。在混凝土制备过程中，应严格控制水胶比、水泥用量及氯离子含量，否则影响拌和物和易性以及凝结时间，混凝土在施工期间易产生裂缝。

4.2 提升管理人员水平

在桥梁施工作业过程中，人为主观失误或操作不当引起的裂缝也是普遍存在的现象。可加强对人员的技术培训，特种作业岗位施工人员均应持证上岗，强化其质量防控意识，提升技术操作能力。同时建立和完善施工管理制度，落实相关责任人和工作，在施工前做好技术交底，落实易产生裂缝的部位和工序。施工过程中加强监督管理，完工后加大巡检力度并积极总结经验，系统防范裂缝的产生。

结语

水泥混凝土施工中的裂缝问题是一个复杂的工程难题，其产生的原因涉及材料、设计、施工和环境等多个方面。为了有效地控制裂缝的产生，需要从原材料的选择与控制、配合比设计优化、施工过程中的质量控制和特殊情况下的裂缝控制技术等方面入手，采取综合的措施。通过实际案例分析可以看出，这些裂缝控制技术是有效的，可以显著提高工程质量，延长工程使用寿命。随着新材料、新工艺和新技术的不断发展，混凝土裂缝防治技术将向着更加精细化、智能化的方向发展。

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