秦衛(wèi)星?郝艷芬

摘要：橋梁保護(hù)層的混凝土施工作為橋梁施工過程中一項(xiàng)重點(diǎn)，其混凝土質(zhì)量關(guān)乎橋梁工程整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此對(duì)其施工和養(yǎng)護(hù)階段以及早期產(chǎn)生的一些病害和裂縫等應(yīng)當(dāng)加以重視，從而保護(hù)橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度不受外界破壞。文章主要分析了橋梁混凝土保護(hù)層在施工及早期產(chǎn)生裂縫的因素及其防治措施，希望為相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：橋梁保護(hù)層；混凝土；裂縫；防治

混凝土材料作為橋梁工程施工的主要應(yīng)用材料之一，無論是在對(duì)結(jié)構(gòu)保護(hù)層還是橋梁墩臺(tái)、基礎(chǔ)以及橋面鋪裝上都有極為重要的作用。一方面穩(wěn)定的混凝土材料能夠提供足夠的抗壓強(qiáng)度，并與內(nèi)部配筋形成穩(wěn)定整體來共同滿足上部荷載；另一方面混凝土材料能夠有效地對(duì)內(nèi)部鋼筋起到保護(hù)作用，使鋼筋不受外部自然因素侵蝕，確保其強(qiáng)度和耐久性。而關(guān)于橋梁保護(hù)層的施工和養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)當(dāng)注意的是盡可能的減少或避免裂縫的產(chǎn)生，從防和治兩方面入手，來保證工程整體質(zhì)量，下面就橋梁保護(hù)層施工及養(yǎng)護(hù)階段產(chǎn)生裂縫的原因展開分析。

一、橋梁保護(hù)層施工裂縫主要形成原因

（1）溫度裂縫

混凝土是一種表觀密實(shí)但微觀多孔性的混合型建筑材料，它包含有水泥、粗細(xì)程度不同的骨料、水、外加劑等材料共同形成。但在進(jìn)行混凝土的拌制過程中，為了保障混凝土的和易性，需要加入一定量的拌合用水，這些拌合用水遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了水泥所需要的水化用水，因而剩余的水便游離的形式分布在混凝土中，在后期混凝土凝結(jié)后形成連通的毛細(xì)孔，而這些孔隙中的自由水，就是導(dǎo)致混凝土受到凍融破壞或形成裂縫的主要原因之一。

此外，水泥在水化過程中內(nèi)部產(chǎn)生一定的水化熱，給混凝土結(jié)構(gòu)帶來一定的溫度梯度，當(dāng)這種溫度梯度擴(kuò)展到一定程度后，混凝土結(jié)構(gòu)表面的拉應(yīng)力超過了它自身的極限抗拉強(qiáng)度，從而開始發(fā)展為表面淺層次的裂縫；而隨著時(shí)間推移，水泥水化反應(yīng)接近尾聲，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的熱量逐漸喪失，混凝土整體開始由升溫膨脹變?yōu)榻禍厥湛s，在這一過程中，如果溫度的突變率高于其極限值，內(nèi)部應(yīng)力過高，則會(huì)在表層裂縫的基礎(chǔ)上進(jìn)一步形成深層裂縫；再加上如果在拌和過程中添加的水過多，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生凍融循環(huán)或內(nèi)部孔隙率較大的情況，這些深層裂縫很容易貫通起來形成貫穿裂縫，直接導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的破壞。通常溫度裂縫的表現(xiàn)形式為較規(guī)則的縱向裂縫，其裂縫寬度通常不大，常是某一大致間隔后就產(chǎn)生一條或多條裂縫，如圖1所示。

（2）配合比不良或拌和影響產(chǎn)生的裂縫

混凝土材料中配合比設(shè)計(jì)是一項(xiàng)較為重要的環(huán)節(jié)，在配制混凝土的過程中，如果選用的骨料級(jí)配不良、水灰比不當(dāng)，如粗料多細(xì)料少或水灰比偏大等情況，會(huì)導(dǎo)致在拌和和澆筑成型過程中混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象。除此之外，混凝土中如果粗細(xì)骨料搭配不當(dāng)，當(dāng)混凝土表面有擴(kuò)張應(yīng)力變?yōu)槭湛s應(yīng)力時(shí)，粗骨料少的部位會(huì)更容易開裂。而如果水灰比不當(dāng)，則會(huì)由于混凝土中游離的水分子或干燥后形成的微觀空隙而帶給結(jié)構(gòu)強(qiáng)度帶來損失，一些表面或接近表面的微觀氣孔在內(nèi)部非水化用水形成的游離水分的靜水壓力下形成貫穿，也會(huì)導(dǎo)致表面裂縫的產(chǎn)生。而如果選用的拌和用水存在雜物、ph值不當(dāng)?shù)龋约皼]有按規(guī)定添加適當(dāng)?shù)脑鐝?qiáng)劑、減水劑等，都會(huì)導(dǎo)致因材料或配合比問題而產(chǎn)生的保護(hù)層裂縫。

（3）施工環(huán)節(jié)控制不當(dāng)導(dǎo)致的裂縫

溫度裂縫和材料問題是兩種裂縫產(chǎn)生的微觀形式和機(jī)理，而從施工角度來看裂縫成因，就裂縫形成的部位、走向、寬度等不同可以主要?dú)w結(jié)于以下幾點(diǎn)原因：

①保護(hù)層厚度不足。橋梁保護(hù)層的厚度如果存在過小的情況或沒有按照當(dāng)?shù)貙?shí)際交通水平進(jìn)行修正，可能會(huì)使橋梁在外部荷載作用下過早導(dǎo)致其因抗拉強(qiáng)度不足而形成的開裂。

②澆筑后部分位置沒有搗實(shí)或產(chǎn)生離析?；炷粮鞑课槐Ｗo(hù)層結(jié)構(gòu)都應(yīng)是進(jìn)行澆筑施工的，而如果選用泵送混凝土進(jìn)行澆筑，可能會(huì)由于澆筑后部分粗骨料集中在模板底部而形成離析，或者是采用直接澆筑時(shí)混凝土沒有拌和均勻，從而形成保護(hù)層結(jié)構(gòu)部分產(chǎn)生裂縫。

③新舊混凝土搭接位置沒有進(jìn)行規(guī)范處理。大多數(shù)橋梁工程都是分段依次進(jìn)行的，因此存在新舊搭接即合理的施工縫是正常的，應(yīng)當(dāng)注意的是混凝土保護(hù)層如果沒有一次澆筑成型或在其連接部位沒有進(jìn)行正確的濕接縫或表頭處理，是會(huì)容易造成施工縫處裂縫的進(jìn)一步延伸，從而影響結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度的。

④養(yǎng)護(hù)條件不足?；炷猎谕瓿蓾仓髴?yīng)當(dāng)及早進(jìn)入養(yǎng)護(hù)，如果養(yǎng)護(hù)條件不利或施工所選用的溫度、濕度不利于其強(qiáng)度的增長和溫度應(yīng)力的均勻擴(kuò)散，是很容易產(chǎn)生裂縫的。

二、針對(duì)保護(hù)層裂縫采取的主要施工預(yù)防措施

（1）避免低溫施工

為了降低外界施工環(huán)境對(duì)混凝土保護(hù)層結(jié)構(gòu)造成的影響，首先應(yīng)當(dāng)避免選用在氣溫低于5℃的情況下進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)的施工，盡可能選擇氣溫在12℃-28℃的晴天進(jìn)行施工，防止因混凝土中水泥水化放熱與外部自然溫度形成內(nèi)外溫差而造成結(jié)構(gòu)開裂。同時(shí)應(yīng)當(dāng)注意的是也要盡可能的避免在雨季進(jìn)行施工，降低水泥中水的含量。如果當(dāng)?shù)貧鉁卮_實(shí)寒冷或風(fēng)速較大，可以采取搭建施工防風(fēng)棚或圍擋結(jié)構(gòu)、加點(diǎn)篝火等方式來控制溫度。

（2）引入合適的外加劑

使用外加劑首先是從防水材料上抑制和減少混凝土風(fēng)孔隙的生成，其次是改變濁的特征以堵塞和切斷透水通道。減水劑對(duì)水泥具有強(qiáng)烈的分散作用，可減少混凝土的拌合用水，從而減小混凝土的孔隙率，降低裂縫貫穿的可能性。而根據(jù)施工單位調(diào)查研究，不加引氣劑的混凝土使用 15年即出現(xiàn)貫穿裂縫等病害現(xiàn)象，而加引氣劑的混凝土則無相應(yīng)裂縫產(chǎn)生。日本研究成功一種非引氣型表面活性劑，摻量為水泥用量的 2%～4%時(shí)，這種表面活性劑可使混凝土的耐久性指數(shù)提高50%～90%。 這種外加劑是烴基及醇基胺類化合物，其引氣量雖少但氣泡很細(xì)且均勻分散，因此對(duì)提高混凝土抗裂性非常有利。

（3）改善養(yǎng)護(hù)條件

常用的熱養(yǎng)護(hù)方法有電熱法、蒸汽養(yǎng)護(hù)法及熱拌混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)法。目前我國常使用的還是蒸汽養(yǎng)護(hù)法。早強(qiáng)劑、防凍劑目前主要以氯鹽、亞硝酸鹽為主，三乙醇胺復(fù)合早強(qiáng)劑使用也較普遍。由于混凝土及鋼筋混凝土組成成分的熱傳導(dǎo)性不同，使大量水分向骨料或鋼筋表面遷移，當(dāng)溫度繼續(xù)降低，過大的溫度差會(huì)破壞了混凝土中各組成成分之間、水泥漿和骨料及鋼筋之間的結(jié)合，選用合理的養(yǎng)護(hù)方式來強(qiáng)化混凝土早期水化過程中溫度應(yīng)力的均勻釋放與應(yīng)力的合理松弛，確保其內(nèi)在質(zhì)量達(dá)到要求。優(yōu)秀的養(yǎng)護(hù)條件能盡可能降低或避免混凝土形成早期溫度裂縫，減少其斷裂情況作用下各方面物理力學(xué)性能的降低情況，同時(shí)還可以降低溫度驟變而帶來的水泥石內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生微裂。

三、針對(duì)保護(hù)層裂縫采取的治理措施

即便采取了相應(yīng)的技術(shù)手段和養(yǎng)護(hù)方法，混凝土材料也可能會(huì)因種種因素綜合而形成或多或少的裂縫，而這些裂縫如果不足以給橋梁結(jié)構(gòu)帶給結(jié)構(gòu)和功能性的損失和影響，是可以采取一些措施進(jìn)行修補(bǔ)的，而一旦裂縫寬度過大影響橋梁整體安全的，就必須要采取結(jié)構(gòu)加固或翻修的方式進(jìn)行重新加固，以保障結(jié)構(gòu)的整體安全。

（1）表面處理修補(bǔ)

這種治理方法適用于裂縫寬度較小、影響程度較低的情況，具體采用的方法可以有敷貼高分子抗裂貼、高強(qiáng)混凝土灌封等，這種方法主要是為了防止外部水分進(jìn)入裂縫造成更深程度的影響，降低收縮裂縫的進(jìn)一步拓展等。

（2）灌漿封堵

這種方式是利用指定氣壓、液壓等方式，將膠結(jié)材料注入到混凝土的裂縫中，等到膠結(jié)材料完成固化，再在外部敷貼以抗裂貼或抗裂膜，從而實(shí)現(xiàn)裂縫的填補(bǔ)。封堵法中常用的填充材料有水泥泥漿、環(huán)氧樹脂、聚氨醋以及甲基丙烯酸脂等。另外，在治理裂縫時(shí)，要在裂縫的實(shí)際情況以及修補(bǔ)的成本等因素下進(jìn)行填充材料的選擇，從而提高裂縫修補(bǔ)的效果。

結(jié)束語：

橋梁工程保護(hù)層的裂縫防治處理是一項(xiàng)細(xì)節(jié)工作，也是關(guān)乎整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的重要工作。在針對(duì)裂縫這項(xiàng)主要的病害進(jìn)行治理時(shí)，以預(yù)防為主，在發(fā)現(xiàn)裂縫后及時(shí)采取有效措施進(jìn)行處理，確保裂縫不會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展，以保障橋梁的使用壽命和結(jié)構(gòu)的整體安全。

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作者簡介：秦衛(wèi)星（1987.05）男，漢族，籍貫：內(nèi)蒙古包頭市，職務(wù)：工程部長，職稱：助理工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：橋梁工程，單位：中交一公局第二工程有限公司。endprint