桥面混凝土早期裂缝的产生及预防

桥面混凝土裂缝是桥梁施工中的一个通病，裂缝将不同程度地降低桥面整体性和耐久性，影响桥梁的使用寿命，严重者可能导致质量事故的发生。尽管大批工程技术人员和管理人员在这方面做了坚持不懈的努力，但“裂缝”依旧像一名顽强的杀手，困扰着人类，因而必须高度重视、严加控制。本文对桥面水泥混凝土早期裂缝的原因加以分析，并提出一些防范措施，供施工和管理参考：

1、混凝土材料及半成品

水泥混凝土（以下简称混凝土）是以水泥为胶凝材料，与水和骨料按适当比例配合拌制成拌和物经硬化后得到的人造石材。水泥水化所需结合水，一般占水泥重量的25%左右，但拌制混凝土时，为获得必要的流动性，水灰比通常在0.35～0.8之间，这样就有了多余的水分。混凝土干缩主要由这些多余水分蒸发造成，水灰比越大，水泥石中毛细孔隙越多，干缩率也越大。试验表明，混凝土用水量每增加1%，干缩率就增加2-3%。同样，水泥安定性不良；砂石级配差，砂过细,产生干缩性裂缝；砂石含泥量过大，使混凝土强度急剧降低，减弱抗渗性,干燥时产生裂缝；混凝土配合比不良，砂率过大；不适当的掺用氯盐；水泥的水化热；混凝土沉陷、干缩等等，都会产生导致裂缝的产生。

2．混凝土裂缝的产生

2.1温差裂缝

温差变形有二种情况：升温与降温。水化过程将释放水化热使混凝土内部温度升高，而表面温度因受环境影响偏低，造成内部膨胀而外部收缩。混凝土的膨胀和收缩都会受到骨料的约束，产生强制应力，当此应力超过当时的混凝土抗拉强度时，便产生裂缝。

2.2 渗水裂缝

新浇筑混凝土，不可避免地产生不同程度的集料与水分离现象，造成表面泌水，最终形成表面裂缝，严重时表面脱皮。渗水裂缝的产生主要与单位用水量有关系。

2.3 干缩裂缝

混凝土在硬化过程中，仅有一部分水分参加水化作用，而其余水分渐渐蒸发，使混凝土产生干缩变形。如果干缩产生的拉应力超过混凝土硬化初期的抗拉强度时，就会出现裂缝。水分蒸发受环境、季节、气温、空气湿度及风速度等因素的影响。

2.4 冻融裂缝

冻融裂缝主要是因桥面混凝土面大层薄，养生工作很难到位，混凝土中的水分结冰后因冰胀力而产生裂缝。这多出现在北方地区。

2.5 其它裂缝

桥面混凝土浇筑过程中，还有几种易于避免但较为常见的裂缝。在混凝土浇筑过程中，因钢筋网走样造成保护层厚度过大或过小而产生的裂缝；下层结构不均匀沉降产生的应力破坏；混凝土张拉后的预应力破坏，这种破坏往往表现为规则的通缝。

3、裂缝的预防

3.1 混凝土材料

“质量”是以“质”为本的，材料的质量决定产品的质量。在实际应用中，应根据工程的不同要求，选用合适的水泥、骨料品种。

就水泥矿物成分而言，桥面混凝土水泥应选用铝酸三钙含量低，铁铝酸四钙含量高的水泥。就品种而言，水泥忌用矿渣水泥而首推硅酸盐道路水泥及粉煤灰硅酸盐水泥。采用普通水泥的，可在水泥用量不变的情况下，掺入粉煤灰或减水剂。

水泥与骨料的粘结强度是由界面凹凸造成的机械啮合、摩擦力和化学结合力等共同组合而成的。骨料对混凝土强度的影响取决于骨料的表面特征、矿物成分、力学性能等。石子Dmax增大，可减少混凝土的收缩，但会因薄弱面的增加而使混凝土的抗剪性降低，故石子Dmax宜适中，并采用连续级配的碎石。砂子宜采用细度模数较大的内河中粗砂，含砂率不应超过35%。

3.2混凝土浇筑

混凝土在振捣过程中，内部原有的粘着力和摩擦力减小，骨料在重力作用下下沉紧密排列，水泥浆填充空隙，水、汽泡被排出，表面产生泌水现象。规范要求，对渗出水分，不宜直接引走，而用吸水材料吸干，以防带走水泥。现在的混凝土真空脱水工艺也是解决渗水裂缝的较好方法。对于桥面混凝土，经真空脱水后，水灰比在0.31-0.36之间，强度可提高20%-50%，也增强了混凝土的抗裂性能。

我们认为，在振捣完成后，很大一部分泥质及其有害杂质也随水析出，浮在表面，这种高含泥量砂浆强度差、干缩性大，易在上下两层混凝土间形成薄弱的夹层，使混凝土表面龟裂甚至脱皮。在实际操作过程中，桥面混凝土浇筑面层时谊高出设计5mm左右，在振捣密实后，把高出部分表面砂浆用刮刀予以刮除抹面。

混凝土初凝前，应进行及时收浆二次抹面，使混凝土进一步密实，并使混凝土表面产生裂缝愈合。这是消除早期裂缝有效的措施。

混凝土浇筑应避开高温和低温。按规范要求，在气温低于5℃或高于35℃时是不允许浇筑混凝土的。

3.3混凝土养生

混凝土养生的目的是使混凝土在一段时间内保持适当的温度、湿度，营造良好混凝土硬化条件。桥面混凝土应在浇筑后立即用活动棚罩遮盖或膜式养护剂喷洒，避免水分蒸发过快。目前多采用针刺土工布洒水覆盖并用塑料薄膜保湿的办法进行养生，少数地方采用混凝土养护剂养生效果也比较理想。桥面混凝土洒水养护时间不宜小于7d，粉煤灰水泥应再延长7d。

3.4接头接缝处理

混凝土接头、接缝引起桥面混凝土裂缝大致有二方面的原因，首先是下层混凝土（接头、接缝混凝土）硬化造成上层混凝土（桥面混凝土）的裂缝，主要由下层混凝土干缩和水汽蒸发所致，故桥面混凝土的浇筑应在下层混凝土强度达到70%且养护期不能少于7d后方能进行。其二是接头、接缝混凝土在受力后发生不均匀徐变。徐变是产生裂缝的直接原因。

桥面混凝土面积大、厚度薄，比较容易产生裂缝，本文所谈的桥面混凝土裂缝的预防仅仅是个案，大部分防裂措施也适用于其它混凝土浇筑。

参考文献：

[1]过镇海“混凝土应力-应变全曲线的试验研究”《建筑结构学报》1982年第1期

[2] 武汉水利电力学院《建筑材料》（1985年版）