公路桥涵砼结构物主要通病的防治
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摘要：在交通建设迅猛发展的今天，桥涵砼结构物通病的产生是无法回避的问题。通过工程实践和借鉴前人在砼通病防治方面的经验，本文对桥涵主要砼通病进行总结和析，提出了针对性地防治措施。
桥梁砼的通病有砼强度不足、砼不密实、砼裂缝、砼外观缺陷、砼保护层合格率低等，由于砼外观通病研究的成果也很多，且其对砼结构的危害相对较小，故本文主要对强度不足、砼不密实和砼裂缝进行研究。
一、砼强度不足
1、现象
同批砼的试件抗压强度平均值低于设计的强度等级，或同批砼中个别试件强度值过高或过低，出现异常情况。如预制梁的接缝处因凿毛不充分导致砼结合面强度不足的情况。
砼强度不足会造成砼结构在承载、安全、抗渗、抗裂和耐久性等方面性能下降，严重的会影响砼结构正常使用和寿命，甚至出现重特大安全事故，造成人员伤亡和经济损失。
2、产生原因
⑴材料源头不稳定，或者材料质量不稳定。
⑵采用的砼配合比不当或控制不严。
⑶砼施工工艺问题
⑷试块制作、管养不规范，造成砼试块强度不合格而砼实体强度合格。
3、防治措施
根据砼结构的承载能力、刚度、抗裂、抗渗、耐久性和安全性等要求，选择合适的防治措施。
⑴严格控制材料源头和原材料质量，坚决杜绝不合格材料进场。
⑵认真进行砼配合比设计，施工时应严格执行经批准的配合比，每天根据实测集料的含水量适时调整砼的配合比。
⑶经常对拌合楼计量准确性进行检验，确保计量准确。正常对拌合楼等设备进行维修保养。
⑷应严格按照规范的规定拌制砼，保证砼的搅拌时间和均匀性。
⑸强化对砼拌合、运输、下料、浇筑、振捣和养生等过程控制，杜绝不正常现象的发生。
⑹及时、认真对砼进行养生，确保养生工作的实效。夏季要突出保证砼的湿度，冬季要突出保证砼的温度。
⑺按规定认真制作试块，并加强对试块的管理和养护。
⑻当砼试块强度偏低或对砼结构实体强度有怀疑时，可采用非破损性检验方法（如回弹法、超声波法）来测定砼实际强度，也可以通过静载试验来检验。测定后仍不能满足要求的，应采取必要的加固补强措施。
⑼强化对预制箱梁、板梁顶面等浅层砼的质量控制，杜绝因施工不当或管理不到位的原因产生砼强度不足的问题。
⑽细化凿毛工艺，明确有关指标，便于施工控制和管理。
⑾前后两次砼浇注的时间差超过初凝时间时，必须按照凿毛工艺进行处理；凿毛时，水泥砼强度必须达到规范的要求。
⑿应采用合适的、经批准的施工方式、工艺和设备进行凿毛，严禁采用划痕或插捣等方式进行凿毛。
二、砼不密实
1、现象
砼在表面或者内部振捣不实而出现松散的现象。
2、产生的原因
⑴设计考虑不周，造成大体积砼浇注无法振捣密实。
大跨径悬浇箱梁，主墩常采用实心钢筋砼结构，在地震高烈度区，由于抗震的需要，主墩的钢筋比较密集，且纵横交错，导致在砼浇筑过程中，受钢筋骨架和插入式砼振捣棒的作业半径的限制，施工人员不能全高度、全层面的进行砼布料和振捣，造成主墩砼局部振捣不密实，埋下严重的质量隐患。
例如：某大桥全长为360.4m，主桥上部结构采用三跨42+70+42m变高度预应力砼连续箱梁，下部结构采用直立式墩，长6.7 m，宽 2.2m，高6.3 m，砼标号为C30，钢筋配筋情况见下图一，其中①、②、③、④-⑧号钢筋直径分别为28、25、16、12mm。
图一 图二
施工方案：模板采用大面积钢模，砼由拌和站用搅拌车运到现场，采用汽车泵浇筑砼，两台插入式振捣棒进行振捣，砼水养生7d。
问题：28d时采用超声波和回弹仪对砼质量进行检测，强度符合设计要求，而砼的密实度有问题，主要集中在主墩的下半部。
⑵施工管理不到位、施工方案不落实导致砼不密实。如预制梁顶面的砼，表面常常因为砼最后收面不能按照施工规范的规定进行，而出现松散的现象。
⑶砼配合比出现问题。
3、防治措施
⑴严把设计关，为施工创作良好条件。
砼的重要指标是强度和密实度，密实的方式有两种，一种是钻孔灌注桩式的自密实砼，另一种就是应用最广泛的通过振捣密实的砼。对于后者，尤其是大体积的砼，施工人员必须能够深入拟浇筑的砼结构的内部，全断面逐层浇筑振捣，方能保证砼密实。
对于上面提到的主墩问题，为了解决砼不密实的问题，设计单位根据作业人员施工的空间需求、所用振捣棒的作业半径和布料的需要，在不影响结构抗震能力的情况下，对钢筋配筋进行调整，预留了八个施工洞（B-B断面图），施工的调整后的钢筋布置见上图二。施工后，经超声和回弹仪波检测，砼的密实度和强度均合格。
⑵严格施工管理，严格按照规范的规定施工。
三、裂缝
1、膨胀裂缝
根据裂缝产生的因素，膨胀裂缝可分为钢筋锈胀裂缝和碱骨料反应裂缝。
⑴钢筋锈胀裂缝
1)现象
钢筋因锈蚀而膨胀，造成局部砼表面开裂，形成顺筋向的裂缝。裂缝边缘突出，砼和钢筋分离，部分砼有空鼓现象，钢筋的锈迹渗透出砼表面。
钢筋锈胀裂缝降低了砼结构的承载力，同时还减少了砼结构的使用寿命。
2)产生原因
①砼振捣不均匀、不密实，砼表面出现蜂窝、麻面、孔洞等病害，造成砼结构局部露筋，或者因为砼结构在外力的作用下，局部损坏而产生露筋，导致钢筋因长期暴露在潮湿的空气中而锈蚀膨胀。
②砼保护层厚度小于规范所规定的最小值，砼碳化至钢筋表面，导致钢筋锈蚀膨胀。
③砼结构物长期处于潮湿和氯化物含量较高的环境中，钢筋周围氯离子含量较高，引起钢筋表面氧化膜破坏，导致钢筋锈蚀膨胀。
④砼结构使用了已经严重锈蚀的钢筋，或者钢筋表面有油渍、漆皮、鳞锈。
3)防治措施
①施工时应严格控制砼的水灰比，砼振捣要均匀、密实，避免出现蜂窝、麻面等导致钢筋锈蚀的病害。
②经常对砼结构进行巡查，发现因外力作用导致砼表面损坏产生露筋现象的，要及时组织修复。
③采取切实有效的措施，提高砼保护层厚度合格率。
④严禁使用锈蚀严重的钢筋；砼浇筑前应对钢筋骨架认真检查，钢筋表面生锈的应进行除锈处理，锈蚀严重的应清除出场；钢筋在使用前应认真清理洁净。
⑤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空气、地下水地区应适当加大钢筋保护层厚度，要确保砼的密实性。
⑥对砼结构有不利影响的环境，应根据具体情况予以处理。
⑵碱骨料反应裂缝
1)现象
碱骨料反应裂缝一般呈网状或放射状，裂缝交点处是膨胀骨料，周边一圈为高低不平的裂缝，受钢筋限制时会出现顺筋向裂缝。
2)原因
含有氧化镁和硫酸盐的骨料或生石灰缓慢水化反应，引发砼局部骨料膨胀，造成砼局部破坏。
3)防治措施
①使用对砼无害的材料。施工前对骨料进行碱活性检验，有问题的一律禁止使用，及时清除出场。对水泥及添加剂的碱含量加以控制。
②严防集料中或施工中混入石灰等碱性杂物。
2、收缩裂缝
⑴现象
1)沉陷收缩裂缝
在新拌制的砼中，拌合料的骨料颗粒悬浮在一定稠度的水泥浆体中。由于骨料、水泥浆体和水的密度有差异，致使骨料有下沉的趋势，而水分有向上转移的趋势。当垂直下沉的骨料颗粒遇到水平钢筋或其他预埋件，或者在侧面模板的摩擦力阻碍下，骨料与周围的砼拌合料形成高低差，高差达到极限时，砼顶面就会产生裂缝，这种缝就是沉陷收缩裂缝。
2)干缩裂缝
干燥裂缝是砼硬化过程中，由于砼收缩，在砼表面很浅的位置形成的细微裂缝，有平行线状的和网状的。分次浇筑的墙体结构，砼硬化收缩不同步造成后浇筑的砼墙体，在拆模后出现竖向的、有一定深度的，甚至贯穿墙体的裂缝。
普通钢筋砼梁（板）腹板位置的裂缝，在砼灌注后两三个月陆续发生，随着荷载作用发展、增多，宽度一般0.2mm，最大0.6mm，两头细，中间宽。[1] 此类裂缝对砼结构强度影响不大，但会使钢筋锈蚀，影响结构耐久性，且随着荷载作用发展裂缝变宽后，对构件的使用性能有一定的影响。[2]
预应力梁（板）放张进入梁（板）场数天后，梁（板）顶部、两侧，特别是转角位置以及边梁（板）翼板转角位置出现细小裂缝，纵横交织，无规律。[3]
⑵产生原因
砼在凝固、硬化过程中体积要收缩，这是收缩裂缝的成因，是砼的特性。造成砼产生较大收缩的原因有：
1)水泥用量偏大或采用的水泥需水量大。
2)某些具有引气作用的减水剂和泵送剂，会增大砼干燥收缩的趋势。
3)砼配合比有问题，水灰比高、砂率较大、用水量过大、坍落度大、和易性差。
4)砼施工不规范。如砼下料太快，造成拌合物堆积或振捣不充分；砼出现漏振或过振；砼没有严格分层浇筑、振捣；砼收面不规范等。
5)在炎热的夏季和大风天气，养护措施不当，砼水分蒸发快，导致砼异常收缩。
6)砼表面局部进行了修补，修补的方案不当或养生措施不到位。
7)大体积砼浇筑，未采取有效的散热措施。
⑶防治措施
1)采用高性能的砼配合比，降低砼硬化后的收缩值。在配合比设计之初，就要考虑对裂缝的防治工作。比如减少水泥用量、降低水灰比，采用低坍落度、合理的砂率，掺入微膨胀材料、高效减水剂，使砼的拌合料具有良好的工作性、粘聚性和保水性。
2)规范砼施工，加强砼振捣控制，确保砼振捣均匀、密实。
3)砼宜一次浇筑到顶，逐步向前推进，杜绝施工冷缝的出现。
4)按照规范规定拆模，既不能太早，也不能太晚。
5)对砼的缺陷进行修补，应有专门的设计方案，必要时应加入适量微膨胀剂。
6)砼养生要及时、有效和规范。
7)对于大体积砼，应有有效的散热措施。
8)对裂缝宽度＜0.1mm的裂缝，先将裂缝处清洗干净，待干燥后用环氧胶泥或其它专用封缝胶表面涂刷以封闭裂缝。对裂缝宽度为0.1-0.2mm的裂缝，可灌注专用的灌封胶进行处理。对于裂缝宽度＞0.2mm的裂缝，须先将裂缝封闭，然后于梁底粘贴钢板或碳纤维布，以增强梁（板）抗拉能力，提高承载力。[4]
3、温度裂缝
⑴现象
砼浇筑后的3-5天，起初裂缝很细，随着时间的发展而发展，甚至会贯穿整个结构物，且裂缝会随温度升降而扩张或合拢。[5]还有一种情况，在砼冬季施工中，施工不当而导致的裂缝。
⑵产生原因
1)由于水化热的作用，砼在浇筑后3-5天内部的温度最高，砼内外部温差最大，造成砼产生温度变形和温度应力。
砼内部的温度与砼厚度、水泥品种和水泥用量有关。砼越厚，水泥用量越大，水化热越高的水泥，其内部温度越高，产生的温度应力越大，发生裂缝的可能性越高。对于大体积砼，温度应力与砼的结构尺寸有关，在一定尺寸范围内，砼结构尺寸越大，温度应力也越大，发生砼裂缝的危险性越大。
2)预埋件焊接方式不当、夏季高温或暴晒导、冬季施工不当致砼内外部温差增大。
⑶防治措施
1)优先选择水化热低的水泥，尽量减少水泥用量。
2)选用质量优良的集料。根据砼结构的最小断面尺寸和施工工艺，选择合理的集料最大粒径。优先选用天然的、连续级配的中粗砂，严格控制细度模数，砂率要合理。
3)改进砼施工工艺。
4)掺加掺合料。国内外大量试验研究和工程实践表明，砼中掺入一定数量优质的粉煤灰后，不但能代替部分水泥，而且可以改善砼拌合物的流动性、粘聚性和保水性，还能降低砼的水化热。
5)掺外加剂。掺加具有减水、增塑和引气的泵送剂，在降低砼用水量和提高砼强度的同时，可以改善砼拌合物的流动性、粘聚性和保水性，降低砼的水化热，推迟放热峰出现的时间。
6)应选择合适的焊接方式对预埋件进行焊接，并采取措施防止砼局部温度过高。
综上所述，桥梁砼结构缺陷的产生原因是多方面的,主要有设计考虑不周、原材料质量问题、施工工艺问题、施工管理问题、施工水平问题、施工设备问题等。保证工程质量既是一个工程技术问题，又是一个管理问题，我们必须以规范和规程为标准，科学管理，认真操作，严格控制好每一个环节、每一道工序，真正消除砼质量通病，做到“内实外光”，才能实现“百年大计，质量第一”的建设目标。
参考文献：
[1]-[4]苏权科 石国彬 等.桥梁施工监理方法与要点.北京：人民交通出版社，2005年。
[5]刘家彬.泵送砼施工裂缝控制技术.南京硅酸盐学会、土木工程材料与非金属矿专业委员会和南京市散装水泥办公室汇编的《高性能砼制备和应用技术》研究会专题报告论文集，2006年。
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