浅谈桥梁的外观质量讲解.docx

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浅谈桥梁的外观质量讲解

浅谈桥梁的外观质量问题

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目录

一、混凝土构件表面粗糙1

1.1蜂窝、麻面1

1.2露石2

1.3松顶2

1.4气泡3

1.5砂斑、砂线、挫台3

1.6缺棱掉角4

1.7露筋4

二、混凝土产生裂缝的原因5

2.1荷载引起的裂缝5

2.2内外温差引起的裂缝6

2.3收缩引起的裂缝7

2.4地基基础变形引起的裂缝8

2.5钢筋锈蚀引起的裂缝9

2.6冻胀引起的裂缝10

2.7材料质量引起的裂缝10

三、桥梁混凝土裂缝的控制与预防措施11

3.1设计措施11

3.2商混原材料要求11

四、采取合适的施工措施11

4.1浇筑方案11

4.2振捣工艺12

4.3降低混凝土的入模温度措施12

五、混凝土的养护方法12

六、混凝土裂缝的治理方法12

6.1表面处理法13

6.2填充法13

6.3灌浆法13

七、结束语13

近年来，我国交通基础建设迅猛发展，各地兴建了大量的混凝土桥梁。

在桥梁建造竣工和使用过程中，有关因出现外观粗糙和裂缝而影响工程美观和质量甚至导桥梁垮塌的报道屡见不鲜。

在施工过程中因各种原因导致的工程外观粗糙以及后期混凝土开裂等问题，经常给人以不舒服和疑虑感，并使得业主和人民不满，这也是困扰着桥梁工程技术人员的一块心病。

其实，如果采取一定的设计和施工措施，这些问题是可以控制甚至避免的。

为了进一步加强对混凝土桥梁粗糙外观、裂缝等问题的认识，为尽量保证工程竣工后的美观以及使用过程中较少出现危害较大的裂缝，本文将尽可能对混凝土桥梁产生质量原因作较全面的分析、总结，以方便找出设计、施工、维护的可行性办法。

一、混凝土构件表面粗糙

混凝土构件表面粗糙指蜂窝、麻面，露石，松顶，气泡，砂斑、砂线、挫台，缺棱掉角，露筋等现象。

1.1蜂窝、麻面

形成原因：

混凝土配合比不合理，或配料偏差大，造成砂浆少、碎石多；目前，泵送砼用量较大，为了保证泵送砼的可泵性，往往在泵送砼中加入适量的引气剂，由于各种引气剂性能有较大差异，因此，在砼中呈现的状态也不尽相同，有的引气剂在砼中形成较大气泡，而且表面能较低，很容易形成连通性大气泡，混凝土从搅拌站到现场，人为改变水灰比，致使混凝土塌落度偏小，在施工中，由于实际浇筑高度远于2m，造成离析，混凝土漏振或振捣不密实，或是浇筑厚度偏大等造成蜂窝；拆模过早，模板表面不光洁，混凝土表面粘皮，脱模剂品种不当，涂刷不均匀等造成麻面。

控制和预防措施：

控制混凝土配合比，精确计量水泥、砂、碎石、用水量等材料，选用优质的引气剂如以丹宁酸、蒎稀等为主要原材料的综合性能较好的引气剂，如果水泥中含有引起组分，还应加消泡剂，严格搅拌工艺；坚持分层下灰，在施工中，分层振捣，每层厚度控制在30~50cm为宜,并且要掌握每层混凝土的振捣时间；保证模板表面清洁，涂刷合格的脱模剂并且要均匀；拆模不宜过早，混凝土强度一般达到2.5MP即可。

1.2露石

形成原因：

模板拼接不严密或侧模底部不平，混凝土浇筑时产生漏浆；混凝土和易性差，混凝土下灰时，例如浇筑墩柱，由于高度过高产生离析，较多的石子涌向模板边，在表层形成多石、少浆。

控制和预防措施：

模板拼接面要光滑，保证拼接密实，侧模底部应设“弹性止浆条”，以防裙角漏浆；控制混凝土的和易性，混凝土下料时要搅拌均匀，振捣要严格控制高度及振捣时间。

1.3松顶

形成原因：

混凝土原材料质量控制不严，或配合比不合理，混凝土泌水较严重；混凝土坍落度大，和易性差，施工中未做到分层减水，水泥浆上浮；存在过度振捣现象，加剧混凝土粗骨料下沉。

控制和预防措施：

采取分层减水的措施；坚持二次振捣、多次收面的工艺，防止构件顶层松散开裂；当浮浆较多时可采取适当的补强措施。

1.4气泡

形成原因：

混凝土骨料级配不良，针片状多，水泥用量偏少，当砂浆不够富裕或坍落度较小时，易在混凝土表面产生较多气泡，或存在引气剂而未加消泡剂；模板的形状及表面不光滑，影响气泡的排出；施工时的下灰高度、灰层厚度和振捣工艺对混凝土表面气泡有重要影响。

控制和预防措施：

严格控制混凝土拌合组分，存在引气剂要加消泡剂，坚持分层下灰、分层振捣，控制下灰厚度，充分振捣，但不过振，控制振捣间距，以防漏振。

1.5砂斑、砂线、挫台

形成原因：

模板拼接不密实，拼缝处漏浆；混凝土原材料质量控制不严、配合比不合理、骨料级配较差、搅拌不均匀、混凝土运输过程中发生离析，混凝土严重泌水，模板竖直度未控制好，造成局部偏移。

控制和预防措施：

模板拼缝要密实，防止漏浆；合理进行配合比设计，原材料必须合格才可用，现场混凝土的坍落度、含气量等指标必须合格，控制支模，确保棱角垂直。

1.6缺棱掉角

形成原因：

模板没支好，拆除侧模板的时间过早，或脱模剂使用不当，拆模的方式不当，损害了构件棱角；构件吊运或安装时保护不到位，棱角被碰掉。

控制和预防措施：

注意检查模板的支撑牢固，混凝土强度拆模不宜过早，达到2.5MP即可；注意成品运输和保护，控制构件存放的间距。

1.7露筋

形成原因；灌筑混凝土时，钢筋保护层垫块位移或垫块太少或漏放，致使钢筋紧贴模板外露；结构构件截面小，钢筋过密，石子卡在钢筋上，使水泥砂浆不能充满钢筋周围，造成露筋；混凝土配合比不当，产生离析，模板部位缺浆或模板漏浆；混凝土保护层太小或保护层外混凝土振捣不实；或振捣棒撞击钢筋或踩踏钢筋，使钢筋位移，造成露筋；木模板未浇水湿润，吸水粘结或拆模过早，拆模时缺棱、掉角，导致漏筋。

控制和预防措施；在钢筋密集处及复杂部位，采用细石混凝土浇灌，认真分层振捣密实；预留孔洞处，应两侧同时下料，严防漏振；砂石中混有粘土块、木块等杂物掉入混凝土内，应及时清除干净；将孔洞周围的松散混凝土和软弱浆凿除，用压力水冲洗，充分湿润后用高强度等级细石混凝土浇灌，捣实。

二、混凝土产生裂缝的原因

混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。

混凝土桥梁裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下几种：

2.1荷载引起的裂缝

混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，主要有直接应力裂缝和次应力裂缝两种。

2.1.1直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。

裂缝产生的原因有：

1、结构计算时不计算或部分漏算，结构受力假设与实际受力不符，内力与配筋计算错误，结构安全系数不够。

设计断面不足；钢筋设置偏少或布置错误；结构刚度不足；构造处理不当；设计图纸交代不清等。

2、施工时无限制地堆放机具、材料；随意翻身、起吊、运输，不按设计图纸施工。

3、使用时重型车俩超出设计载荷，受车辆、船舶、浑水等的接触等。

2.1.2次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。

裂缝产生的原因有：

1、设计外荷载和实际工作状态计算有出入，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。

2、桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等，研究表明，受力构件挖孔后，力流将产生绕射现象，在孔洞附近密集，产生巨大的应力集中。

在长跨预应力连续梁中，经常在跨内根据截面内力需要截断钢束，设置锚头，而在锚固断面附近经常可以看到裂缝。

预防和控制措施：

对于直接应力裂缝，设计时必须考虑周全，不要漏算和不计算，做到合理配筋，施工中要严格施工顺序，不要抢工，不随意乱堆机具材料，使用时要严格管理，次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因，次应力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质，随着现代计算手段的不断完善，次应力裂缝也要做到合理的验算，例如现在对预应力、徐变等产生的二次应力，不少平面杆系有限元程序均可正确计算，当不能回避时，应做局部处理，如转角处做圆角，突变处做成渐变过渡，同时加强构造配筋，转角处增配斜向钢筋，对于较大孔洞有条件时可在周边设置护边角钢，如果受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝，往往是结构达到承载力极限的标志，是结构破坏的前兆，其原因往往是截面尺寸偏小。

2.2内外温差引起的裂缝

我们都知道混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部环境和内部温度温差变化大时，则在结构内将产生温度应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝，在某些大跨径桥梁中，温度应力可以达到甚至超出活载应力，温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是随温度变化而扩张或合拢。

引起温度变化主要因素有：

1、水化热。

在施工过程中，大体积混凝土浇筑之后由于水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温差太大，致使表面出现裂缝。

2、年温差，一年中四季温度不断变化，但变化相对缓慢，对桥梁结构的影响主要是导致桥梁的纵向位移。

3、日照、骤然降温。

桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后或突降大雨、冷空气侵袭、日落等可导致结构外表面温度上升和突然下降，温度梯度呈非线形分布。

4、横隔板安装时，支座预埋钢板与调平钢板焊接，若焊接措施不当，铁件附近混凝土容易烧伤开裂，采用电热张拉法张拉预应力构件时，预应力钢材温度可升高至350℃，混凝土构件也容易开裂，试验研究表明，由火灾等原因引起高温烧伤的混凝土强度随温度的升高而明显降低，钢筋与混凝土的粘结力随之下降，混凝土温度达到300℃后抗拉强度下降50%，抗压强度下降60%，光圆钢筋与混凝土的粘结力下降80%；由于受热，混凝土体内游离水大量蒸发也可产生急剧收缩。

预防和控制措施：

1、对于水化热，施工中应尽量选择水化热低的水泥品种，限制水泥单位用量，减少骨料入模温度，降低内外温差。

2、对于年温差，由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝一般可通过桥面伸缩缝、支座位移或设置柔性墩等构造措施相协调，只有结构的位移受到限制时才会引起温度裂缝。

3、对于日照和突变天气例如拱桥、刚架桥等日照和骤然降温是导致结构温度裂缝的最常见原因，在内力计算时可采用设计规范或参考实桥资料进行，混凝土弹性模量不考虑折减。

4、在施工中预防一切可能使混凝土温度升高的操作，严防大火。

2.3收缩引起的裂缝

在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。

2.3.1塑性收缩：

在施工过程中、混凝土浇筑后4~5小时左右，此时水化反应最激烈，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，此时混凝土尚未硬化，所以称为塑性收缩，塑性收缩量很大，可达1%左右。

在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。

在构件竖向变截面处浇筑时，因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝，为减小混凝土塑性收缩，下料不宜太快，振捣要密实，竖向变截面处宜分层浇筑。

2.3.2缩水收缩（干缩）：

混凝土终凝后，随着表层水分逐步蒸发，混凝土体积减小，称为缩水收缩。

因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大于内部收缩，那么表面收缩受到内部收缩的限制，致使表面混凝土承受拉力，当拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。

对于配筋率较大的构件（超过3%），钢筋对混凝土的收缩阻力比较明显，混凝土易出现龟裂裂纹

2.3.3自生收缩。

在硬化过程中，水泥与水发生水化反应，这种收缩与外界条件无关，即不同的水泥具有不同的收缩或膨胀的性质。

2.3.3炭化收缩。

大气中的二氧化碳与混凝土中的水化物在一定湿度下发生的化学反应。

混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。

2.4地基基础变形引起的裂缝

由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。

基础不均匀沉降的主要原因有：

1．地质勘察精度不够、试验资料不准。

在一些山区等难以勘察的环境地区勘察不明就进行施工施。

2．地基地质条件差异太大。

如山区沟谷、河沟、与山坡处的地质条件差异较大，河沟中甚至存在软弱地基，地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降。

3．结构荷载差异太大。

在地质情况大概一致的条件下，当各部分基础荷载差异太大时，有可能引起不均匀沉降，例如高填土箱形涵洞中部比两边的荷载要大，中部的沉降就要比两边大，箱涵可能开裂。

4．结构基础类型差别大。

一座桥中，混合使用不同基础如扩大基础和桩基础，或同时采用桩基础但桩径或桩长差别大时，或同时采用扩大基础但基底标高差异大时，也可能引起地基不均匀沉降。

5．地基土冻胀。

在低于零度的条件下含水率较高的地基土因冰冻而膨胀，而一旦温度回升，冻土融化，地基下沉，因此地基的冰冻或融化均可造成不均匀沉降。

6、桥梁基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，可能造成不均匀沉降。

7．桥梁建成以后，原有地基条件变化。

如大多数天然地基因为自然因素或人工因素致使一些如黄土、膨胀土等特殊地基土的沉降或上浮，均可能造成不均匀沉降。

2.5钢筋锈蚀引起的裂缝

由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，易受二氧化碳侵蚀炭化，使钢筋周围混凝土碱度降低，或加入的氯化盐外加剂过多，由于钢筋周围氯离子含量高，破坏了钢筋表面氧化膜，侵入到混凝土中的氧气和水分与铁离子发生锈蚀反应，生成的氢氧化铁体积比原来增长约2~4倍，从而使混凝土发生胀裂。

要防止钢筋锈蚀，采用足够的保护层厚度，施工时应控制混凝土的水灰比，加强振捣，保证混凝土的密实性，防止氧气侵入，同时严格控制含氯盐的外加剂用量，沿海地区或其它存在腐蚀性强的环境、地下水地区尤其应慎重。

2.6冻胀引起的裂缝

在大气温度低于0度时，吸水饱和的混凝土中游离的水转变成冰，体积膨胀，尤其是初凝的混凝土膨胀更加严重，成龄后混凝土强度损失可达30%~50%，因此冬季施工一定要有良好的保暖措施，如采用电气加热法、暖棚法、地下蓄热法、蒸汽加热法养护以及在混凝土拌和水中掺入防冻剂（但氯盐不宜使用），可保证混凝土在低温或负温条件下硬化。

2.7材料质量引起的裂缝

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。

配置混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。

1、水泥：

水泥安定性不合格，当氧化钙含量超标时，氧化钙在混凝土中的水化比较慢，可破坏已硬化的水泥石；水泥出厂时强度不足，受潮或过期，从而导致混凝土开裂；当水泥含碱量较高，可能导致碱骨料反应。

2、砂、石骨料：

砂石粒径太小级配不良、空隙率大，将导致水泥和拌和水用量加大，影响混凝土的强度；砂石中云母的含量高，将削弱水泥与骨料的粘结力，降低混凝土强度；含泥量高，水用量会加大，降低混凝土强度和抗冻性、抗渗性。

3、拌和水及外加剂：

拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时会腐蚀钢筋，采用海水或含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，形成的碱骨料反应对结构产生破坏性的印象。

三、桥梁混凝土裂缝的控制与预防措施

3.1设计措施：

根据地质环境、以及施工中各种可能破坏结构受力形式的需要，设置合理的配筋需要，尽量采用小直径、密间距布筋，采取合理的结构形式；根据需要设合理的温度伸缩缝；采用足够的保护层厚度，以防锈蚀钢筋。

3.2商混原材料要求：

1．采用低水化热的水泥，它可以减小混凝土的内外温差。

2．掺混合材料：

如粉煤灰可以削减水化热产生的高温峰值并且提高了混凝土的抗渗性、耐久性，提高混凝土的抗拉强度，抑制碱集料反应，减少新拌混凝土的泌水等。

3．骨料的选用：

应优先选用热膨胀系数小、含泥量低、石英少的骨料，并具有良好的级配，应尽可能使用粒径大的骨料。

4．水质要求：

应根据设计年限控制氯离子含量或碱活性物质。

5.优化配合比：

认真进行混凝土配合比设计，通过试验确定施工中采用的配合比。

四、采取合适的施工措施

　4.1浇筑方案：

在混凝土施工过程中，应根据浇筑结构的实际结构类型，合理选择分层浇筑法和分段跳仓浇筑法两种。

分层浇筑法目前有全面分层法、分段分层法、斜面分层法3种浇注方案。

在桥梁混凝土施工中，由于体积相对较小，多采用一次性整体浇筑和全面分层多次浇筑。

4.2振捣工艺：

采用二次振捣，即是在混凝土的振动界限以前，给予二次振捣，能排出里面的水分和空气，使混凝土更加密实，改善混凝土强度，提高抗裂性。

4.3降低混凝土的入模温度措施：

1、降低原材料温度，如做好水泥散热、骨料浇水冷却和预冷等2、采用冷却水或加冰拌和3、减小运输距离，不要过度搅拌，采用特制的保温罐车，用保温材料包裹混凝土泵送管道等。

五、混凝土的养护方法

　　混凝土终凝后，先在混凝土表面洒水，再覆盖一层塑料薄膜，然后在塑料薄膜上覆盖保温材料进行养护，中午气温较高时可以揭开保温材料适当散热，夜间要覆盖严密，防止混凝土暴露，底层塑料布下预设补水软管，养护过程设专人负责。

六、混凝土裂缝的治理方法

　根据不同的裂缝类型及严重程度，选择合适的方法进行处理，如果裂缝影响到结构的安全时，就应更慎重研讨，分析比较，采用经济高效的方法，达到加固目的，可采用的方法有如下几种：

6.1表面处理法：

先将混凝土裂缝表面用钢丝刷打毛，清洗干燥后，用油灰状树脂填平混凝土表面气孔，然后在其上铺设薄膜，或采用涂刷沥青的方法，此法适用于缝较窄，浆材难以灌入，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝。

6.2填充法：

先将缝内碎渣清除，清洗干燥后，涂底层结合料，填充后待填充料充分硬化，再用砂轮或抛光机将表面磨光。

该法一般用来修补较宽的裂缝（0.3mm以上），宽度小于0.3mm,深度较浅的裂缝，以及小规模裂缝的简易处理可采用取开V形槽，然后作填充处理。

6.3灌浆法：

先将结构物的裂缝与外界封闭，仅留进浆口及排气孔，然后将较低粘度的浆液通过压浆泵以一定的压力将浆液压入缝隙内并使其填满缝隙、胶凝固化，以达到恢复整体性强度、耐久性及抗渗性的目的。

浆液主要成分:

水泥浆、环氧糠酮、聚氨脂等。

此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。

七、结束语

　在桥梁混凝土施工过程中，采用合理的设计措施，合格及配比正确的原材料，采用科学的施工措施，严格的施工管理以及急时的后期维护，就可以使工程美观、安全系数大大提高，增加桥梁使用寿命，减少人们心中的疑虑，避免工程结构破坏导致的事故发生。

参考文献：

　　[1]黄军生.钢筋混凝土桥梁裂缝成因综述，世界桥梁，2002.

　　[2]湛润水.公路旧桥加固技术与实例，人民交通出版社，2002.

　　[3]牛紫龙，混凝土施工中温度裂缝的分析与控制，工程建设，2006.

　　[4]JTJ041—2000公路桥涵施工技术规范