摘要：在桥梁混凝土施工过程中，很容易出现裂缝，特别是桥面铺装保护层混凝土，因为其厚度较薄，出现裂缝的概率更大，所以为了减少桥面铺装层混凝土的裂缝，就要在施工过程中，控制好施工工艺、原材料成色以及浇筑过程，了解施工条件，浇筑当天的气温等多种因素，只有深入分析出现裂缝的原因，才能在施工中采取合理的措施，有效地控制裂缝的产生，确保工程质量。
关键词：桥梁保护层；混凝土；裂缝原因；预防措施
Abstract: in the process of concrete construction of the bridge, it is easy to crack, especially the bridge deck pavement concrete protective layer, because its thickness is thinner, the probability of cracks is bigger, so in order to reduce the cracks of the concrete bridge deck pavement, will be in the construction process, control the construction technology, raw material quality and construction process, understand construction condition, the temperature of the casting of many kinds of factors, only the in-depth analysis of crack reason, can in construction, to take reasonable action, effectively control the creation of cracks, and ensure the quality of the project.
Keywords: bridge layer; Concrete; Crack causes; Prevention measures
中图分类号：TU528 文献标识码：A文章编号：
1 工程概况
由中铁一局广州分公司施工的南广铁路白石河特大桥，桥梁中心里程：IDK224+749.215，全长726.23m，孔跨类型：1-24+21-32m预制整孔架设简支梁。本桥是位于曲线上的双线桥，线间距4.6m，桥址处地地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，场地稳定性好。桥面铺装层混凝土设计厚度6cm，为C40素纤维混凝土。本桥桥面保护层分左右两侧施工，以利于交通。在桥面保护层施工过程中，裂缝原因大致如下：
2 温度和湿度引起的裂缝
温度和湿度的变化是引起混凝土裂缝的主要原因。混凝土在刚浇筑到强度上来之前这段时间，一方面混凝土表面由于水泥释放出了大量水化热，导致混凝土表面温度和内部温度大不相同，从而产生不同应力，这些不同的应力就会引起不同的应变，要是内外应变不同步，一旦超出混凝土的抗裂能力时，裂缝就会产生，内部的裂缝我们一般看不到，而聚集到表面的裂缝用肉眼即可观察到。
许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化，这种内外变化的差异，导致混凝土应力不一致，由此也会导致大量裂缝。在白石河特大桥桥面保护层施工过程中，由于保护层厚度仅仅6cm，这样混凝土保护层底面与梁面湿度一致，而上表面与气温一致，这种湿度相差很悬殊，浇筑过程中必须以洒水的方式来避免这种湿度悬殊。
另外，混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在白石河特大桥桥面施工中的返工段，给予了这种说法一个有力的证明。温度裂缝区别其他裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。
预防措施：
2.1控制温度
浇筑桥面保护层混凝土尽量选择在晴天，气温比较适宜的时候进行，气温尽量控制在10℃~25℃之间，也可人为采用篝火，搭棚等方式保温。气温骤降时做好混凝土表面保温措施，避免混凝土表面发生急剧温度梯度。
2.2优化混凝土配合比
减少混凝土中的水泥用量，改善骨料级配。在保护层混凝土中掺入一定量的粉煤灰，可以增加混凝土的密实度，提高抗渗能力，改善混凝土的工作度，降低最终收缩值，利用粉煤灰作混凝土的掺合料，降低大体积混凝土的水泥水化热引起的内部温升，提高混凝土的后期强度及其抗裂能力；尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。
2.3洒水
可以很好的调节混凝土整体湿度，在保护层较干燥部位及时洒水可以避免因湿度的不同引起开裂。
3 荷载引起的裂缝
荷载裂缝产生的原因主要在于施工过程中，当混凝土刚浇筑成型并且抹面收光以后，要是有大型重型车辆（如给其他工点运输片石，水泥等）在桥面在不加限制地通过，势必会造成桥梁梁身震动，从而导致刚浇筑混凝土面产生裂缝，并且以横向裂缝居多。
荷载裂缝产生的另一原因是，在桥面保护层混凝土强度未达到设计值时，人为堆放施工机具、材料，或者来回在混凝土面上走动，导致混凝土内部结构发生变化，从而导致裂缝。
预防措施：
在现场分左右幅浇筑保护层时，后浇筑的半幅也不允许车辆通过，以避免震动引起的开裂，可以给桥头设置拦截带或者直接封锁桥面交通。新浇筑的保护层混凝土表面初凝以前严禁堆放机具、材料等。
引起桥面保护层混凝土裂缝原因分析流程如下：
不合格品退场
4 施工材料质量引起的裂缝
混凝土主要由水泥、砂、骨料、水及外加剂组成。材料的选用也是造成裂缝的一个原因。
有些粗骨料粒径太小、级配不良、空隙率大，这个无疑就会让水泥和水的用量层次不齐，拌合的时候不能严格按照施工配合比来拌合，这样，同标号的混凝土，其中所含的水泥的比重就不一样，水的比重也不一样，等到浇筑到桥梁梁面以后，因为含水率、水灰比的不同，就可能导致收缩应力不一致，这样就难免裂缝的出现。经查阅：砂石中云母的含量较高，将削弱水泥与骨料的粘结力，降低混凝土强度。砂石中含泥量高，不仅将造成水泥和拌和水用量加大，而且还会降低混凝土强度和抗冻性、抗渗性。砂石中有机质和轻物质过多，将延缓水泥的硬化过程，降低混凝土强度，特别是早期强度。砂石中硫化物可与水泥中的铝酸三钙发生化学反应，体积膨胀2.5 倍。
另外，拌合混凝土所用的水质不一样，水中的含碱量或者各种微量金属元素的含量就不一样，有时这些微量元素或者混合物就会跟其他拌合物发生各种化学反应，从而导致混凝土的强度上强弱不一，也会导致桥面混凝土裂缝。
预防措施：
选择优质材料，每种材料一定要进场检测，合格方能允许入场，分种类堆码整齐。散装水泥应在打入筒库前从水泥运输车上取样，袋装水泥应用取样器从不少于10 袋水泥中抽取样品。取样时应目测水泥是否受潮结块，对于袋装水泥，每次到货时应随机抽取 10 袋称量其重量，计算平均重量并且定期抽查；砂及粗细骨料均应做级配试验以确定级配是否良好，水质，应由实验室化验其各种微量元素含量是否达标，PH值是否适宜，并定期化验。
5 冻胀引起的裂缝
众所周知，当大气气温低于零度时，水就会结冰，体积就会膨胀，膨胀率约为9%，这样，在混凝土中，夹杂的孔隙水将会出现冻胀，或者吸水饱和的混凝土出现冰冻，因而混凝土产生膨胀应力；混凝土在未初凝以前，水的重力会使游离水聚集到位于底部接近梁面的部位，这样，等气温下降到零度以下时，聚集到一起的游离水会释放出相当大的膨胀力，混凝土的强度会同时降低，裂缝就会出现。还有，在混凝土未初凝以前，我们都要给保护层顶面收面抹光，这样，部分水分就会聚集混凝土表面，这样无疑又会增加表面部位混凝土的膨胀力，也是保护层开裂原因之一。
温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。当混凝土中骨料空隙多、吸水性强；骨料中含泥土等杂质过多；混凝土水灰比偏大、振捣不密实；养护不力使混凝土早期受冻等，均可能导致混凝土冻胀裂缝。
预防措施：
在不影响桥面保护层混凝土强度的前提下，尽量选用较小的水灰比，减小混凝土的孔隙率。采用杂质少、粒径适中、级配好、坚固性好的砂石骨料。也可以合理使用和掺加减水剂和引气剂等外加剂。
6 施工工艺质量引起的裂缝
在桥面保护层混凝土施工过程中，施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、深进的和贯穿的各种裂缝，裂缝出现的形式和走向、裂缝宽度因产生的原因而异，比较典型常见的有：
6.1捣鼓不密实
保护层混凝土均采用平板振动器来捣鼓，如果在捣鼓过程中，出现振捣不密实、不均匀，或者人工拉动振动器的力量大小不一，同一个截面上捣鼓时间不一致，就会导致蜂窝、麻面、空洞等的出现，从而导致开裂。有时振动器的电压也会影响捣鼓效果。
6.2塑性裂缝
在浇筑桥面保护层时，大多都是罐车直接浇筑，不必涉及泵车或者吊斗什么的，这样，混凝土的供料速度就显得过快，拌合好的砼可流动性较低，硬化前沉实不足，混凝土就会出现收缩，以至于裂缝的产生。
6.3塌落度
拌合站拌合的混凝土要是含水率较大，就会使得混凝土塌落度增大，游离水数量增加，或者为保证混凝土的流动性，增加水和水泥用量，或因其他原因加大了水灰比，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，使得混凝土体积上出现不规则裂缝；另一方面混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起混凝土坍落度过低，使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。
6.4新旧混凝土接头
桥面保护层要是同一跨梁分两次或者多次浇筑，就会在桥梁中间出现施工接头，这种接头部位处理不好，易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。旧混凝土面需要清洗干净，如图一所示。（图二所示为不合格）
图一：砼面凿除后清洗
图二：旧砼面未清理干净，不合格
6.5锯缝不及时
桥梁保护层砼要求每隔4m需要锯缝一道，以防止沿里程方向表面张力过大导致混凝土开裂，但是，在浇筑保护层混凝土时，要是锯缝时间太晚，就不能起到减小张力的作用。
6.6车辆碾压
桥面保护层厚度较小，仅为6cm，要是在没有达到混凝土设计强度或者刚达到设计值时有重型车辆碾压，势必也会造成桥面裂缝。
6.7风速
风速越大，混凝土表面的水分蒸发速度也相应增大，干缩速度加快，当风速增大到一定程度时，桥面保护层混凝土面的施工就要受到限制。此时应采取加盖挡风棚等相应的措施，避风遮阳。转
预防措施：
保护层浇筑时，控制平板振动器滑行速度，经现场自测比较，以每分钟滑行4～5m为宜，两端平行滑动，最好能在梁端设置伸缩绳装置。施工前检查振动器电压是否稳定；控制搅拌站拌合及运送混凝土速度，现场所需混凝土量即需即拌，严禁混凝土在罐车里面停滞时间过长，或者一次浇筑量太大，已达到控制塑性裂缝的目的。罐车将混凝土运至桥面，现场测定塌落度是否适宜浇筑。对于新旧混凝土面，应将旧混凝土接茬处做凿毛处理，并且洒水以后再浇筑。锯缝一般在施工后10~12 h内开始锯缝,锯缝由项目部技术人员首先要检查混凝土强度是否达到可作业性,即手按无痕迹，弹通线后开始锯缝，锯缝过程中,应不发生掉边现象，检查锯缝处放样尺寸、直顺度,锯缝操作手必须是熟练工,且心细稳重,方能锯直缝。 在未达到强度设计值以前，严禁车辆在保护层面上碾压，可以张拉拦截带或者封锁交通。浇筑日期尽量选择无风时浇筑，保护层混凝土初凝以前要是风速过大，可以现场搭设篷布，桥梁两端挂布等方式减小风速。
7 养护不到位引起的裂缝
养护是使桥面混凝土正常硬化的重要手段，是为了混凝土能在良好的温度和湿度下进行凝结，避免出现收缩裂缝。养护条件对裂缝的出现有着关键的影响， 当混凝土表面用手轻按无痕迹时.既可进行养生，养生的时间最小为7天，在洒水次数应根据气温条件掌握适当的时间间隔，养护期内保持表面湿润。在标准养护条件下，混凝土硬化正常，不会开裂，但只适用于试块或是工厂的预制件生产，现场施工中不可能拥有这种条件。但是必须注意到，现场混凝土养护越接近标准条件，混凝土开裂可能性就越小。当气温低于5摄氏度时应做好覆盖保温工作，加强测温，及时采取措施防止受冻。
预防措施：如果桥面保护层混凝土泌水量大，一般采用二次收浆，然后开始养护，防止塑性收缩裂缝。如果风大或温度高，水分蒸发量大，混凝土表面很快就会出现裂缝，必须在终凝前再次抹面闭合裂缝。桥面保护层养护应设置专人专职养护，洒水要及时，洒水后覆盖塑料薄膜保湿，注意，薄膜的四周一定要用砂子等密封，防止漏风引发塑性干裂。在浇筑完成后，12h以内应进行养护；砼强度未达到1.2Mpa以前，专职养护人员应严禁任何人在上面行走、安装模板支架，更不得作冲击性或上面任何劈打的操作。
图三为各种预防措施下，合格的保护层：
图三
8 总结
在桥梁施工过程中，出现裂缝的原因是多种多样的。只有掌握出现裂缝的原因，才能在施工中采取合理的措施，严格控制好材料质量，采取合理的施工工艺，加强现场的施工管理，根据现场条件、材料特点、气温等多种因素，采取合理的措施，就能有效地控制裂缝的产生，确保工程质量。
参考文献
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