道橋工程中混凝土裂縫成因及防治措施探析

徐 鵬

（唐山市交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司，河北唐山 063000）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)實(shí)現(xiàn)了大幅提升，其中作為溝通紐帶的道橋工程建設(shè)更是實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。同時(shí)，我們充分認(rèn)識(shí)到道橋工程的重要性，他是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高速持續(xù)發(fā)展，提高人們生產(chǎn)、生活效率的重要基礎(chǔ)保證，因此，人們對(duì)道橋工程建設(shè)的需求量也高速增長(zhǎng)?，F(xiàn)今道橋工程建設(shè)的數(shù)量、規(guī)模越來(lái)越大，從中也暴露了一些質(zhì)量問(wèn)題，其中“混凝土裂縫”問(wèn)題可謂“常發(fā)病”、“多發(fā)病”，是道橋質(zhì)量投訴的主要問(wèn)題，這也是道橋工程技術(shù)人員長(zhǎng)久攻關(guān)的一大難題，亟待從根本上得到解決。

混凝土裂縫的存在，對(duì)于道橋工程的耐用性、美觀度及安全性、可靠性都會(huì)產(chǎn)生較大的影響，若不加以防治，嚴(yán)重的還會(huì)引起重大的質(zhì)量、安全事故，危及人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，造成不可估量的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)損失，因此必須在施工中及時(shí)采取防治措施，保證道橋工程的施工質(zhì)量，提高道橋工程整體建設(shè)水平，使其充分發(fā)揮使用功能，切實(shí)推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展。

本文主要是對(duì)道橋工程中混凝土裂縫成因進(jìn)行多方面分類、分析總結(jié),從中尋找,并根據(jù)多年實(shí)踐針對(duì)性的提出一些混凝土裂縫防治措施，從而保證道橋工程的施工質(zhì)量。

1 道橋工程混凝土裂縫成因

混凝土產(chǎn)生裂縫的原因比較龐雜、豐富多樣，主要包括自身因素以及外部因素，因此，每條裂縫的形成都是由于其中的某一個(gè)因素或者多個(gè)因素的共同影響，道橋工程混凝土裂縫產(chǎn)生的原因有如下幾方面：

1.1 溫度變化

混凝土的主要成分水泥在水化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，而因混凝土本身導(dǎo)熱系數(shù)很小，這些熱量通常聚集在內(nèi)部而無(wú)法散發(fā),同時(shí)裸露在外的外部混凝土溫度散發(fā)較快，因此形成較大內(nèi)外溫差，產(chǎn)生溫度應(yīng)力。當(dāng)溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土本身抗拉強(qiáng)度時(shí)，導(dǎo)致混凝土膨脹不均勻，混凝土表面受拉產(chǎn)生不規(guī)則裂縫，施工過(guò)程中原材料選用、施工工藝控制、混凝土養(yǎng)護(hù)不合理、不到位都會(huì)形成溫度裂縫。

同時(shí)，混凝土因外部環(huán)境的變化引起混凝土結(jié)構(gòu)自身溫度的變化，如受到暴曬或突然降溫等外部環(huán)境影響時(shí)，溫度內(nèi)應(yīng)力就會(huì)大于抗拉力而發(fā)生變形，即產(chǎn)生溫度裂縫。

1.2 收縮變化

混凝土收縮裂縫是漸變形成的，混凝土內(nèi)外邊因收縮不均，過(guò)大或過(guò)小，都會(huì)因混凝土收縮而產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象。這就是收縮裂縫，主要存在以下3種收縮裂縫。

（1）表面干縮

混凝土澆筑完畢后，表面水分流失過(guò)快，內(nèi)部流失較慢，在硬結(jié)的過(guò)程中，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外部水分不均，造成內(nèi)外差異收縮量[1]。當(dāng)外表面混凝土收縮量較大，其收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)從而引起干縮裂縫[2]。

（2）塑性收縮

在混凝土澆筑的初期階段或澆筑后終凝前，水泥水化因激烈變化，從而出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土骨料下沉過(guò)程受鋼筋阻擋，產(chǎn)生沿鋼筋方向裂縫，或者混凝土失水收縮后，其未硬化強(qiáng)度小于收縮應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋[3]。

（3）自生收縮

混凝土在凝固過(guò)程中，因水泥水化反應(yīng)后生成新的物質(zhì)而致使自身體積減小。

1.3 施工材料質(zhì)量

混凝土的材料組成為水泥、砂、骨料、拌合水以及外加劑，若配制混凝土材料不合格，如拌合水以及外加劑中含雜質(zhì)過(guò)高，會(huì)對(duì)鋼筋銹蝕產(chǎn)生影響；砂石級(jí)配差，常造成側(cè)面裂縫；砂石摻量大，使混凝土凝固時(shí)出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫等原材料問(wèn)題出現(xiàn)，則會(huì)導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。

1.4 施工工藝質(zhì)量

在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件預(yù)制、拆模、運(yùn)輸、存放、拼裝及吊裝過(guò)程中，若隨意在構(gòu)件上堆放機(jī)具、材料，施工工藝不合理，不明白預(yù)制結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)施工工序顛倒，結(jié)構(gòu)受力模式遭到改變，施工質(zhì)量差，引起荷載變化，容易產(chǎn)生各種方向、深度、形式的裂縫。

1.5 基礎(chǔ)變形

因基礎(chǔ)沉降不均勻或水平方向產(chǎn)生位移，使結(jié)構(gòu)物中產(chǎn)生附加應(yīng)力，其大于結(jié)構(gòu)物的抗拉能力時(shí)，即產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫；或因模板剛度小，模板支撐不合理或支撐底部不牢固等導(dǎo)致混凝土裂縫。此類裂縫形成主要因沉降因素，裂縫情況一般較嚴(yán)重，若不加以處理則會(huì)不斷加大[4]。

1.6 鋼筋銹蝕

造成鋼筋銹蝕有以下兩種情況，鋼筋原材料存放保管不嚴(yán)密，或混凝土質(zhì)量較差，保護(hù)層厚度不足，混凝土保護(hù)層受到侵蝕炭化減小至鋼筋表面，兩種情況都使鋼筋與水和空氣發(fā)生銹蝕反應(yīng)，使得鋼筋生銹，銹蝕物降低了鋼筋與混凝土的握裹力，同時(shí)產(chǎn)生了膨脹應(yīng)力，致使結(jié)構(gòu)物使用率、承載力下降，進(jìn)而產(chǎn)生混凝土變形、開(kāi)裂、剝落，直至結(jié)構(gòu)的最終破壞。

1.7 凍脹

當(dāng)氣溫低于零度時(shí)，混凝土如同冰凍，吸水飽和的混凝土中游離的水變成冰，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，混凝土強(qiáng)度大大降低，自身結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，并導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫。

1.8 疲勞

在道橋使用過(guò)程中，不斷受到外力的作用，若其自身質(zhì)量存在缺陷或年久失修，其局部的缺陷將變的更為嚴(yán)重,造成局部疲勞開(kāi)裂的現(xiàn)象。

2 混凝土裂縫防治措施

2.1 裂縫預(yù)防控制

2.1.1 施工工藝控制

施工過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格按照施工技術(shù)規(guī)范、施工組織的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，可在受力較大部位適當(dāng)增配構(gòu)造鋼筋,用以提高混凝土構(gòu)件的抗拉性能，模板支撐要牢固，保護(hù)層厚度滿足要求，振搗要密實(shí)，養(yǎng)護(hù)要規(guī)范，嚴(yán)格控制拆模時(shí)間及強(qiáng)度，裝配式構(gòu)件在存放及吊裝過(guò)程中要選擇科學(xué)的支撐點(diǎn)、吊裝方案和安裝順序，施工接縫要鑿毛處理。同時(shí)做好施工現(xiàn)場(chǎng)管理，嚴(yán)禁將重物隨意堆放。

2.1.2 原材料控制

對(duì)原材料(鋼筋、水泥、砂、碎石、水、外加劑等)要嚴(yán)格抽樣檢驗(yàn)，杜絕使用不合格材料，合理選擇原材料種類，如堿活性小的砂石骨料，低堿水泥、低水化熱的火山灰水泥和低堿或無(wú)堿的外加劑，產(chǎn)少水泥水化熱和抑制堿骨料反應(yīng)，對(duì)混凝土配合比應(yīng)適時(shí)作出調(diào)整，同時(shí)要采取措施防止鋼筋銹蝕。

2.1.3 溫度的控制

（1）通過(guò)采用低熱或中熱水泥、減少水泥用量、降低水灰比、改善骨料級(jí)配、加外加劑等措施以減少水泥水化熱反應(yīng)；（2）混凝土拌和可采用三冷技術(shù)和二次風(fēng)冷并用、搭設(shè)遮陽(yáng)板、分層、分塊澆筑，設(shè)置冷卻水道，提前冷卻碎石等方法以降低混凝土的澆筑溫度；（3）設(shè)置溫度收縮縫，拆模時(shí)間控制科學(xué)合理，做好混凝土溫度監(jiān)控，及時(shí)進(jìn)行冷卻或表面保溫處理；（4）加強(qiáng)混凝土保溫和保濕養(yǎng)護(hù)，及時(shí)用濕潤(rùn)的吸水材料覆蓋，并按時(shí)灑水，適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

2.1.4 收縮控制

（1）改善混凝土性能，可選用硅酸鹽和普通硅酸鹽水泥或者中低熱水泥和粉煤灰水泥，降低水泥用量，減小水灰比，增加骨料用量及粒徑，摻加減水劑；（2）合理安排混凝土澆筑速度及澆注順序，要進(jìn)行二次抹面；（3）設(shè)置合適的收縮縫；（4）覆蓋吸水性材料加強(qiáng)混凝土早期養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)延長(zhǎng)混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，冬季施工時(shí)要采用保溫材料適當(dāng)延長(zhǎng)混凝土保溫覆蓋時(shí)間；（5）設(shè)置遮陽(yáng)和擋風(fēng)設(shè)施；（6）基礎(chǔ)處理中支架搭設(shè)要進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)支架進(jìn)行整體預(yù)壓以防止塑性沉降裂縫。

2.1.5 基礎(chǔ)變形控制

（1）進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察；（2）進(jìn)行軟基處理；（3）保證模板強(qiáng)度和剛度，且支撐牢固，受力均勻；（4）防止混凝土凝固前地基被擾動(dòng)或浸泡；（5）嚴(yán)格控制模板拆除時(shí)間，及拆模的先后次序。

2.1.6 鋼筋銹蝕控制

（1）選用堿活性小的砂石骨料、低堿水泥和低堿或無(wú)堿的外加劑；（2）要嚴(yán)格控制保護(hù)層厚度；（3）施工振搗要密實(shí)，保證混凝土密實(shí)性；（4）鋼筋存放要覆蓋并墊起。

2.1.7 凍脹控制

（1）加熱水和骨料溫度，對(duì)鋼筋、模板預(yù)加溫，確?；炷寥肽囟群细?；（2）減少混凝土運(yùn)輸造成的熱能損失；（3）合理確定澆筑時(shí)間；（4）搭建暖棚進(jìn)行混凝土保溫。

2.2 裂縫處理

（1）微裂縫的處理

表面裂縫開(kāi)裂深度較淺,可采用向微裂縫內(nèi)填入防水材料以提高其抗?jié)B性,然后對(duì)表面進(jìn)行抹面、磨光處理。

（2）較深裂縫的處理

可采用低壓低速注漿法向裂縫內(nèi)注入水泥漿或環(huán)氧樹(shù)脂等方法,以防止混凝土內(nèi)部進(jìn)入水分和空氣造成破壞,提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性，抑制裂縫發(fā)展。

（3）較寬裂縫的處理

可鑿除其表面的軟弱混凝土，將微膨脹混凝土填入,以有效結(jié)合裂縫兩側(cè)的混凝土。

（4）受力較大處裂縫的處理

可先將裂縫內(nèi)混凝土表面鑿毛、沖洗，然后通過(guò)高壓噴射的方式向裂縫內(nèi)噴射粘度較高的水泥砂漿。注漿后，再順垂直裂縫方向在裂縫處粘結(jié)一定厚度的鋼板,并用膨脹螺栓將鋼板固定在裂縫兩側(cè)，使鋼板與混凝土構(gòu)件緊密貼合。

3 結(jié)語(yǔ)

道橋工程中混凝土裂縫問(wèn)題事關(guān)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速提升以及交通事業(yè)健康發(fā)展，應(yīng)當(dāng)引起我們足夠的重視，面對(duì)混凝土裂縫問(wèn)題我們應(yīng)進(jìn)行科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治觯瑥膶?shí)際出發(fā)，制定出最佳的防治措施，切實(shí)推動(dòng)道橋工程的穩(wěn)步發(fā)展。

[1]謝楊.試析道橋工程中的橋梁建設(shè)裂縫[J].中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu),2013(36)：234-234.

[2]趙娟.鋼筋混凝土地下室外墻施工階段的裂縫分析與控制[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué),2010.

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[4]陳兆雄.高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)施工期裂縫控制研究[D].重慶：重慶交通大學(xué),2009.