公路橋梁施工混凝土裂縫成因分析及防治

陳康國

【摘 要】隨著我國社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展 ，道路交通已成為人們生活、促進社會進步的重要組成部分，人們對其工程質(zhì)量的要求也不斷提高?；炷磷鳛楣窐蛄褐饕幕A(chǔ)材料，其施工質(zhì)量直接關(guān)系到整個公路橋梁工程的安全性和穩(wěn)定性。我們必須要采取有效的措施，對施工中的各個環(huán)節(jié)進行有效的控制，從而將混凝土裂縫的危害控制在最低，確保公路橋梁的正常運行。

【關(guān)鍵詞】公路橋梁；混凝土裂縫；成因分析；防治措施

0.引言

在公路橋梁施工過程中，應(yīng)結(jié)合工程設(shè)計要求、施工條件、氣候環(huán)境等通過嚴格控制材料質(zhì)量、優(yōu)化配合比、規(guī)范施工和全面養(yǎng)護等途徑減少各類混凝土裂縫的產(chǎn)生，從而有效保證公路橋梁工程施工質(zhì)量。

1.公路橋梁施工中混凝土裂縫的危害

混凝土裂縫會使公路橋梁出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，要么是水滲進混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，進而造成混凝土結(jié)構(gòu)的損壞；要么就是混凝土裂縫在壓力水作用下逐漸擴大，使表面裂縫逐漸演變成深層裂縫，進而變成貫穿裂縫，帶來不可挽回的損失。同時，混凝土碳化作用會使得混凝土的收縮和開裂變得異常頻繁，長期下去就可能破壞混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而混凝土裂縫的存在又使得碳化作用更加明顯，大氣中的二氧化碳可以通過裂縫滲透進混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，而混凝土中的水泥在水化作用下產(chǎn)生二氧化碳，隨之而來的就是碳化作用。碳化作用會破壞鋼筋的純化膜，降低混凝土的堿度，如果空氣和水同時通過裂縫滲透進混凝土內(nèi)部，就會使鋼筋產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象，也就是說，混凝土裂縫會削弱混凝土對鋼筋的保護力度，引發(fā)更嚴重的裂縫，給橋梁工程帶來極大危害。

2.公路橋梁混凝土裂縫的類型

裂縫從受力角度來劃分可分為結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫。結(jié)構(gòu)性裂縫主要是由受力引起的，如各種結(jié)構(gòu)在主要荷載作用下，抗拉、抗震強度不足，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在張拉、溫度收縮引起的次應(yīng)力、連續(xù)基礎(chǔ)不均勻沉降以及溫度應(yīng)力影響等。從結(jié)構(gòu)安全角度上分析這類裂縫基本上不允許出現(xiàn)。非結(jié)構(gòu)性裂縫是非受力因素引起的，如施工不當?shù)?，對這類裂縫則視承載力的類型和結(jié)構(gòu)的形式，對裂縫的寬度有所限制，裂縫超過0.15cm必須處理。

3.公路橋梁混凝土裂縫的成因分析

3.1溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，當外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時，混凝土將發(fā)生變形，若變形受到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時即產(chǎn)生溫度裂縫。在拆模前后，表面溫度降低很決，造成了溫度陡降，也會導致裂縫的產(chǎn)生。溫度裂縫的特征主要是表面裂縫的走向一般無規(guī)律性，深層裂縫的走向一般與主筋平行或接近平行；裂縫寬度大小不一，受溫度變化的影響熱細冷寬。

3.2由荷載變化引起的混凝土裂縫

公路橋梁往往會受到來自多方面的荷載，包括動力荷載、靜力荷載、次應(yīng)力等等，當荷載超過公路橋梁的承受能力，或者頻繁受到荷載的影響，久而久之，便會出現(xiàn)裂縫。根據(jù)引起裂縫的荷載種類的不同，又可以將荷載分為彎曲裂縫、扭曲裂縫、剪切裂縫、局部應(yīng)力裂縫，并且，種類不同的荷載，其表現(xiàn)出的特點也不盡相同。由荷載變化引起的裂縫多發(fā)生在受拉地方、剪應(yīng)力較大地方、振動嚴重地方。

3.3沉降引起的裂縫

由于基礎(chǔ)產(chǎn)生豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，當其超過混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強度時，結(jié)構(gòu)開裂。

3.4鋼筋銹蝕引起的裂縫

由于混凝土質(zhì)量較差或保護層不足，混凝土保護層受二氧化碳侵蝕碳化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，鋼筋中鐵離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞。鋼筋中鐵離子與侵入混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng)，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2～4倍，從而對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導致保護層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫，并有銹跡滲出混凝土表面。由于銹蝕使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結(jié)構(gòu)承載力下降，并將誘發(fā)其他形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導致結(jié)構(gòu)破壞。

3.5施工材料質(zhì)量引起的裂縫

由于施工中拌合混凝土所用材料不合格，可能導致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。因此在材料選擇時應(yīng)做到：優(yōu)選材質(zhì)，提高混凝土的抗拉性能；應(yīng)用微膨脹外加劑，改善混凝土的收縮性能；選用有效緩凝高效減水劑和粉煤灰，提高大體積混凝土的和易性，減少水化熱產(chǎn)生；另外在配合比設(shè)計時最大限度的增加粗骨料用量，減少水泥用量。

4.公路橋梁施工混凝土裂縫的防治措施

（1）溫度是導致公路橋梁裂縫產(chǎn)生的主要原因，因此，必須采取行之有效的措施，加強對溫度變化的控制，避免因溫度變化而導致裂縫的產(chǎn)生。具體來說，可以采取以下幾個方面的措施：1）在使用碎石的時候，可以用水將碎石冷卻，從而達到降低混凝土澆筑的溫度；2）在進行公路橋梁混凝土的施工工作，需要適當降低每次水泥澆筑的厚度，通過這種方式以達到對混凝土結(jié)構(gòu)散熱的目的；3）為了降低溫度，避免混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差過大，可以在結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置循環(huán)水管，通過對循環(huán)冷水的利用以達到降低混凝土內(nèi)部溫度的目的；4）控制好入模溫度。在施工過程中，對于混凝土結(jié)構(gòu)的入模溫度一定要控制好。由于公路橋梁施工過程中所使用的混凝土體積較大，為了降低溫度帶來的影響，盡可能在春秋季節(jié)進行混凝土的澆筑工作，以避免溫差過大，防止裂縫的產(chǎn)生。如果根據(jù)工期要求，必須在夏天澆筑混凝土的話，還應(yīng)該采取有效措施，降低混凝土的入模溫度；5）合理掌控混凝土的拆模時間。拆模的時候也應(yīng)該保證溫度穩(wěn)定，防止溫度出現(xiàn)較大變化。如果溫度出現(xiàn)驟降的情況，應(yīng)該對混凝土表面采取保溫措施，防止混凝土內(nèi)外部溫度差過大而產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象。

（2）荷載是導致公路橋梁裂縫產(chǎn)生的重要原因，并且公路橋梁的荷載是處于動態(tài)變化的過程，這給防治工作帶來不利影響。在實際工作中，可以利用概率統(tǒng)計的方式，加強對靜荷載、動荷載的統(tǒng)計分析。在統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上，可以利用合理的數(shù)值計算模型進行模擬，計算出公路橋梁荷載的上下限。在施工過程中，為了防止因荷載而導致裂縫的產(chǎn)生，應(yīng)該避免將機械設(shè)備堆放在一起，防止荷載超標現(xiàn)象的發(fā)生。為了防止裂縫的產(chǎn)生，還可以采用禁止搭載、禁止車輛通行的方法，以加強對公路橋梁的保護。

（3）加強對混凝土早期的維護工作，是防治混凝土裂縫產(chǎn)生的有效策略。在早期維護工作中，尤其需要做好保溫工作。因為，做好保溫工作也是防治表面裂縫最為有效的策略之一。在對結(jié)構(gòu)表面進行保溫工作的時候，應(yīng)該注意避免混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部和外部溫度差過大，防止混凝土結(jié)構(gòu)過冷。

4.4做好施工材料質(zhì)量的控制工作

由于施工材料的質(zhì)量不足也會導致裂縫的產(chǎn)生，因此，在工程建設(shè)過程中，必須重視施工材料質(zhì)量的控制工作，防止因材料缺陷而導致混凝土裂縫的產(chǎn)生。施工單位要嚴關(guān)原材料的質(zhì)量關(guān)，在采購前要進行材料質(zhì)量的調(diào)查，對采購進場的材料要嚴格按規(guī)范要求進行取樣試驗，試驗合格后才能用于混凝土實體工程中，在混凝土攪拌時要嚴格按照施工配合比進行稱重，以保證配合比的計量準確。加強施工材料質(zhì)量的控制工作，避免材料質(zhì)量不合格而引起裂縫的出現(xiàn)。

5.結(jié)束語

公路橋梁施工混凝土裂縫的防治是一個綜合性的問題，其涉及材料選用、施工工藝、溫控、養(yǎng)護及各種補救方法等。因此，要樹立系統(tǒng)的、整體的觀念，在混凝土裂縫控制的各個方面嚴格把關(guān)，并在技術(shù)和管理上不斷創(chuàng)新，使混凝土裂縫的防治更為科學、合理、有效，最終保證工程質(zhì)量，同時獲得可觀的經(jīng)濟效益。 [科]