水泥混凝土桥面铺装早期裂缝机理分析及预防措施

水泥混凝土桥面铺装早期裂缝机理分析及预防措施

龚俊

通号工程局集团建设工程有限公司湖南长沙410000

摘要：首先介绍裂缝作为水泥混凝土桥面铺装常见病害，主要发生在混凝土铺装早期。其次，对桥面铺装裂缝进行分类介绍，并对常见分类裂缝产生机理作了深入阐述。最后，针对常见裂缝提出了诸多预防措施，为控制水泥混凝土桥面铺装早期裂缝提供了可行措施，从而达到提高水泥混凝土桥梁使用寿命的目的。

关键词：水泥混凝土；裂缝；预防措施

引言：

水泥混凝土桥面铺装相比其他材料，因综合成本低，至今还广泛用于桥面工程，人们在大规模使用水泥混凝土桥面铺装的同时，始终不断地研究、发展和改进水泥混凝土的各项性能。而水泥混凝土桥面铺装又有其常见病害：平整度和裂缝。其中裂缝对水泥混凝土桥面的外观、强度、耐久性起着主要的破坏作用。

查阅国内外水泥混凝土裂缝产生时间的相关研究，80%的裂缝是发生在水泥混凝土早期。早期主要是指混凝土从浇筑至其强度和刚度的发展尚未达到稳定状态，普遍认为在90天内。水泥混凝土桥面铺装裂缝已成为一个非常复杂的问题，因此对水泥混凝土早期裂缝成因分析及其预防对桥梁使用寿命起着重要作用。

1水泥混凝土裂缝的分类

水泥混凝土按照不同的指标有诸多分类，常见的分类方式如下：

1.1按裂缝肉眼可见度可分为：微观裂缝和宏观裂缝

1.2按裂缝深度与结构厚度的关系划分为：表面裂缝、浅层裂缝、纵深裂缝、贯穿裂缝。

1.3按裂缝危害程度划分为：有害裂缝、无害裂缝。

1.4按裂缝出理的时间划分为：早期裂缝、后期裂缝。

1.5按裂缝产生的原因划分为：塑性收缩裂缝、沉降裂缝、温度收缩裂缝、干缩裂缝、施工裂缝等。

其中以裂缝产生的原因划分最普通。

2水泥混凝土早期裂缝机理分析

铺装材料的不连续状态理解为开裂现象，这是由于铺装材料结构中的某些部位所受拉应力大于该部位自身的抗拉强度而表现为裂缝。

水泥混凝土桥面铺装早期裂缝主要是从桥面混凝土开始浇筑至养护结束后开放交通前这段时间，该阶段引起水泥混凝土出现开裂破坏的主要变形原因包括铺筑初期的塑性收缩裂缝、水化热减少引起的温缩裂缝、混凝土初凝时的沉降裂缝、硬化时的干缩裂缝及铺装过程的施工裂缝等。

2.1塑性收缩裂缝

水泥混凝土从浇筑开始到终凝前后，桥面铺装层主要处于塑性阶段，混凝土因为表层失水而产生不连续状态，混凝土在搅拌完刚成型时是养护的关键时刻，此时混凝土中颗粒间充满水分，如果养护不及时或不到位，内部水分可能会通过铺装结构中的毛细径流向表面扩散，当内部水分不能及时有效地补充表面水分蒸发量，会导致毛细径流通道中产生负压，而此时水泥混凝土结构强度还未能抵抗得住收缩应力，此时发生收缩裂缝。

2.2温度收缩裂缝

水泥混凝土的硬化是一个放热的水化反应，混凝土从浇筑至终凝，内部温度不断上升至一个峰值。在这一个过程中，随着温度的上升，混凝土体积不断膨胀，但这个过程又很缓慢，连续数天甚至更长，当遇上日温差较大的季节，混凝土内部的温度梯度越明显。由于温度梯度的存在，势必存在应力差。结构表面受环境温度、风速影响，进一步造成内外应力差加剧，当混凝土所受拉应力一旦超过混凝土当时的极限抗拉强度时，桥面铺装混凝土就会产生裂缝。其中温度收缩裂缝以横缝居多，板中裂缝多于板边裂缝，缝宽大小不一，受温度影响较大。

2.3沉降裂缝

桥面铺装混凝土中铺设了很多钢筋和其他预埋件，水泥混凝土浇筑后，由于泌水的发生，混凝土将自然下沉。在下沉过程中，混凝土势必受到钢筋和预埋件的局部阻碍、模板震动甚至基础沉降的影响，该处混凝土产生的拉应力和剪应力超过其极限强度就产生沉降裂缝。裂缝主要发生在浇筑后的3小时内，随着水泥浆的逐步凝结，沉降将停止。

2.4干缩裂缝

干燥收缩是水泥混凝土的特性，也是最常见的的裂缝。混凝土浇筑后，在硬化过程中，随着水分的泌出，同时发生混凝土体积收缩。早期混凝土抗拉强度相对较低，当受收缩影响的混凝土所受拉应力达到其极限抗拉强度时，桥面铺装就会产生裂缝。干缩裂缝主要表现为表面开裂，没有规律，缝宽和长度都很小。产生干缩裂缝与材料、铺装板块大小、配合比、外加剂、养护条件等密切相关。

2.5施工裂缝

施工裂缝主要是由施工因素引起的，主要包括以下两方面。

（1）人的因素

人为因素是影响水泥混凝土桥面铺装裂缝的重要因素之一，如铺装前准备工作不到位、钢筋布设不严谨、上道工序的梁顶面标高控制不严、人工检查不及时等原因，都会加剧裂缝的产生。因此施工前技术交底、铺装前的检查和准备工作尤其重要。加强人员培训，在施工前，优先选用有经验、工作责任心强的施工人员，重点加强过程监管。

（2）原材料不达标

水泥混凝土主要由水泥、集料、拌合水、外加剂等成分组成，桥面铺装采用的混凝土原材料不合格，可能导致铺装结构出现裂缝。水泥的安定性不良、集料级配不良和空隙率大、拌合水和外加剂中氯化物等杂质含量高、拌合物温度过度等都是混凝土原材料不达标的主要表现，易降低混凝土强度，使桥面铺装出现龟裂。

3水泥混凝土桥面铺装早期裂缝预防措施

经前述裂缝理机分析，大部分裂缝发生在水泥混凝土浇筑至其强度和刚度的发展尚未达到稳定状态的养护期间。重视早期裂缝的预防，对延长水泥混凝土桥面铺装的使用寿命起重要作用。根据上述裂缝机理分析，现从塑性收缩裂缝、温度收缩裂缝、沉降裂缝、干缩裂缝、施工裂缝五方面介绍针对性预防措施。

3.1塑性收缩裂缝的预防

（1）混凝土拌制时，严格控制水灰比，在满足施工条件下，减小拌合物的坍落度。

（2）混凝土浇筑后及时用湿麻袋将混凝土表面覆盖，以防强风袭击和烈日曝晒，而使结构物表面水分急剧蒸发，表面及时进行喷水养护，保持湿润。

（3）在混凝土终凝前产生的裂缝，可尽快将表面再压抹一次，然后用湿麻袋覆盖养护，裂缝可消除。

3.2温度收缩裂缝预防

（1）选用低水化热水泥配制混凝土，或在其中掺粉煤灰或减水剂，以降低水灰比，减少水泥用量，以减少发热量和温升，是防止温度收缩裂缝的主要途径。

（2）严格控制混凝土砂、石含泥量，充分振捣，提高混凝土抗拉强度和密实性能。

3.3沉降裂缝的预防

预防和减少沉降裂缝，重点是解决水的问题，可以从以下几方面入手：

（1）保证水泥混凝土和易性的前提下，通过降低混凝土的单位用水量，使用干硬性混凝土。

（2）施工浇筑过程中，充分振捣密实，消除过快泌水产生的沉降。

（3）通过掺加外加剂，让混凝土在沉降结束之前快速硬化。

3.4干缩裂缝的预防

防止干缩裂缝的产生，一方面根据不同气候条件，合理选择集料级配，正确选用水泥、骨料、砂率、用水量、外加剂，以减少干缩率来预防干缩裂缝。另一方面，在浇筑后，及时采用湿麻袋将混凝土覆盖，减少风吹日晒，注意早期养护。随着科技发展迅速，预防干缩裂缝的新材料也有所应用。

3.5施工裂缝的预防

防止施工裂缝的产生，是一个施工管理方面的问题。只有提高施工人员技术水平、质量意识，正确选用合格材料、规范施工操作，才能有效预防和避免施工裂缝的产生。

结束语

要减少和预防水泥混土桥面铺装早期裂缝的发生，首先要明白各类裂缝的机理缘由，重视当地气候条件和施工管理水平对混凝土桥面铺装早期裂缝产生的影响，加强早期养护，抓好每一道施工工序的质量管理，就能把裂缝的危害降低到最低限度，确保桥梁安全和避免不必要的损失。

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