淺議道路橋梁施工中裂縫的原因分析

黃曉新 李惟浩

【摘要】在道路橋梁工程建設(shè)中，裂縫作為混凝土橋梁難以避免的質(zhì)量通病，對其有害程度進行有效控制在很大程度上直接影響著道路橋梁工程的建設(shè)及使用效果。文章對道路橋梁施工中裂縫的原因進行了分析。

【關(guān)鍵詞】道路橋梁；裂縫；原因

在道路橋梁的施工或者運營的養(yǎng)護過程中，混凝土出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象時常發(fā)生，使得道路橋梁的整體質(zhì)量大打折扣，嚴重的話會威脅到車輛駕乘人員的生命安全，因此，對混凝土裂縫原因的研究就變得十分重要和緊迫。

一、結(jié)構(gòu)性裂縫

目前國內(nèi)研究表明結(jié)構(gòu)性裂縫主要是由荷載引起的。這里的荷載主要包括兩種，即直接荷載和間接荷載。直接荷載主要是由恒載、預(yù)應(yīng)力以及風(fēng)等產(chǎn)生的；間接荷載則主要來源于一些其它因素如溫度、收縮、沉降、漸變等環(huán)境的變化。其發(fā)生機理為：當(dāng)混凝土承受的負載壓力小于其極限壓力的30—50%時，界面上產(chǎn)生微小的裂縫，卸載后，混泥土的變形不大，此時，混泥土處于線彈性的穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)混凝土承受的負載壓力超過其極限壓力的50—75%時，會導(dǎo)致原來的微小裂縫延伸和加寬并擴散至水泥砂漿中，同時，伴隨著新的裂縫出現(xiàn)。這種情況下，裂縫則處于穩(wěn)定擴展的狀態(tài)；當(dāng)混凝土承受的負載壓力進一步增加，原有的裂縫迅速地延展并加寬，產(chǎn)生連續(xù)裂縫。混凝土被貫通的裂縫分割，逐漸喪失承載力即混凝土在外荷載作用下逐漸失穩(wěn)破裂。較直接荷載而言，間接荷載荷載的產(chǎn)生是一個持續(xù)的過程，并非一瞬間完成的，這也是它不同于直接荷載的主要特征。

二、溫度性裂縫

1、較大年溫差的影響

一年中的溫度差緩慢的變化著，四季溫差雖然幅度變化不大，但是我國一般以冬夏的溫度作為變化幅度，尤其是以一月和七月的平均溫度為溫度變化幅度。這樣對橋梁結(jié)構(gòu)的影響可想而知，溫度差影響橋梁結(jié)構(gòu)，主要將導(dǎo)致橋梁縱向的位移。當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生位移受到一定的限制時，就很容易引起溫度裂縫現(xiàn)象，如常見的拱橋和鋼架橋等。因為混凝土有蠕變的特性，所以在年溫差范圍內(nèi)進行計算時，不可忽略對混凝土彈性實現(xiàn)一定程度的折減。

2、高強度日照的影響

由于橋面的板塊和橋主梁以及橋墩的一面受到陽光強烈的照射，使橋梁整體受熱不均勻，被曝曬的地方溫度明顯比其他地方的溫度高，橋梁的溫度呈非線性式的梯度分布結(jié)構(gòu)。又因為自身對受力的約束，使得橋體局部的拉力和應(yīng)力較大，引起裂縫的出現(xiàn)。

3、突然降溫的影響

日照和驟然降溫是使橋梁出現(xiàn)結(jié)構(gòu)溫度裂縫最為常見的原因。如果正常的天氣突然下大雨或者突然來冷空氣，會導(dǎo)致橋體的表面溫度驟然下降，甚至是日落都會引起結(jié)構(gòu)外表溫度的降低。但是橋梁的內(nèi)部溫度卻下降的很緩慢，這樣，內(nèi)外溫差引起的橋梁溫度梯度，直接會導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)裂縫。在對日照以及突然降溫進行內(nèi)力計算的時候，可以把設(shè)計規(guī)范起來，并結(jié)合實際橋梁的資料進行計算，而混凝土的彈性量則不需考慮折減。

三、收縮性裂縫

混凝土在進行施工中的澆筑任務(wù)以后，大約四小時水泥就會發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，尤其是水化反應(yīng)最為激烈。

混凝土的縮水性和縮干性收縮發(fā)生在混凝土硬結(jié)之后。由于硬結(jié)后的混凝土的溫度會隨著表層水分的蒸發(fā)而降低，進而導(dǎo)致其體積不斷縮小。整個混凝土表面水分丟失快，而內(nèi)部卻相對很慢，所以，引起混凝土表面和內(nèi)部的收縮性能不同，強度大小不一致，使混凝土被鋼筋強烈的束縛著，而產(chǎn)生明顯的裂紋。

在混凝土的硬化中常見的另一種收縮類型就是自生收縮。它的收縮反應(yīng)與外部溫度沒有關(guān)系，這一自生收縮是水泥同水發(fā)生的水化反應(yīng)。在高溫情況下最容易發(fā)生的反應(yīng)就是碳化收縮，由于大氣中二氧化碳和水泥容易發(fā)生一些化學(xué)反應(yīng)，所以收縮變形的出現(xiàn)就見怪不怪了。碳化收縮的發(fā)生條件必須是極高的溫度，并且它的反應(yīng)強度會隨著大氣二氧化碳濃度的變化而變化。

影響混凝土收縮裂縫的主要因素有：水泥品種、標(biāo)號及用量。水泥標(biāo)號越低、單體積用量越大、磨細度越大，則混凝土收縮越大，且發(fā)生收縮時間越長。良好的養(yǎng)護方法可加速混凝土的水化反應(yīng)，獲得較高的混凝土強度。養(yǎng)護時間越長，則混凝土收縮越小。

四、早期塑性沉降裂縫

塑性收縮縫是指新拌的混凝土在凝固過程中，因表面的水分蒸發(fā)而引起的裂縫，常見于構(gòu)件的外露表面?；炷猎谀痰倪^程中，還尚處于流塑態(tài)，由于重力的作用，混凝土?xí)M一步的壓實，表面伴隨著水分的蒸發(fā)和表面的干縮，就會在表面產(chǎn)生塑性沉降裂縫。例如，在混凝土澆筑幾個小時之后，有時會出現(xiàn)長短不一、走向不規(guī)則的裂縫，這種裂縫被稱為龜裂。塑性沉降裂縫的特征是一般出現(xiàn)在構(gòu)件表面水平鋼筋的上方，當(dāng)保護層較弱時，裂縫可沿鋼筋長度方向發(fā)展，并且鋼筋直徑越粗，保護層越弱，這種現(xiàn)象就越明顯。這種現(xiàn)象的原因是在未凝固的混凝土中，漿體會有下沉的趨勢，相應(yīng)的水分就會上移，這樣就會在表面形成塑性沉降裂縫，并且在水平鋼筋的底部形成水分空隙。

為避免早期塑性沉降裂縫的產(chǎn)生，就要嚴格控制混凝土的水灰比例，可適當(dāng)添加少量粉煤灰和減水劑。在混凝土澆筑2小時以后進行二次振搗，振搗完需要將表面振實，注意振搗時間不宜過長，速度要適宜，不能過快，要保證混凝土的密實性。在養(yǎng)護上要注意澆筑早期避免水分的蒸發(fā)，冬季要御寒保溫，夏季避免陽光直射，在豎向模版的邊隙涂抹脫模劑。

五、道路橋梁混凝土裂縫的有效應(yīng)對措施

1、合理的設(shè)計荷載及道路橋梁的布局

在設(shè)計階段，相關(guān)的技術(shù)人員要堅持具體分析的原則，對道路橋梁進行整體的設(shè)計規(guī)劃，對施工中所需要的鋼筋進行合理地布局，與此同時還要對橋梁的運營荷載進行調(diào)研，切實保證橋梁的承載力高于實際荷載，使施工中或者后期維護中不會出現(xiàn)混凝土裂縫的現(xiàn)象。

2、嚴格控制混凝土的組成材料

無論是對水泥的強度指標(biāo)還是對骨料的直徑大小及抗壓強度都要進行嚴格的試驗遴選，以保證混凝土強度與設(shè)計的預(yù)算荷載相符合；同時還要根據(jù)實際使用的原材料，嚴格按照相關(guān)規(guī)范、規(guī)程經(jīng)試驗得出混凝土的合理配合比，并且控制攪拌時水的加入量，以此來控制混凝土體積的變形，最大程度地保證混凝土的抗裂性。

3、注重施工過程溫度的變化，防止溫度變化引起裂縫

高質(zhì)量的混凝土具有較強的抗裂性，所以對施工時混凝土的攪拌、運輸方式以及澆注過程都要高度重視，并且注意高溫時加強對混凝土的澆水養(yǎng)生、低溫時加強對混凝土的表面保溫，以最大程度增強混凝土的抗裂性，從而避免施工中混凝土裂縫的產(chǎn)生。

4、對已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫的補救措施

在道路橋梁的施工過程中一旦混凝土出現(xiàn)了裂縫，施工單位應(yīng)該及時采取有效的應(yīng)對措施，以免裂縫逐漸變大而影響到整體工程的質(zhì)量。對于混凝土裂縫的補救措施要根據(jù)裂縫的產(chǎn)生原因，采取與之相對應(yīng)的措施進行補救，目前我國普遍采用以下幾種補救方式：如果裂縫較小，寬度小于0.15mm、深度不涉及到鋼筋，可用水沖洗并濕潤裂縫，之后用相應(yīng)比例的水泥砂漿進行抹平；對于寬度在0.15mm至1.5mm之間的裂縫，需要鑿開裂縫并將其清理干凈，再用相應(yīng)比例的水泥砂漿進行填充然后抹平；另外就是普遍使用的灌漿措施，這種補救方式對于裂縫的大小深度沒有明確的要求，只是用灌漿泵將配置好的水泥砂漿灌入裂縫中，從而修復(fù)裂縫。

結(jié)束語

道路橋梁裂縫的設(shè)計、施工防治效果貫穿于橋梁建設(shè)的全過程，其控制成效也直接影響著橋梁病害的預(yù)防與后期控制。要根據(jù)裂縫出現(xiàn)的原因及時進行彌補，避免危險事故的發(fā)生。必須認真對待每一個工作環(huán)節(jié)，細致全面地考慮建設(shè)施工中可能出現(xiàn)的各種影響因素。

參考文獻

[1]李江紅。道路橋梁施工中混凝土裂縫成因及措施[J].科技與企業(yè)，2013

[2]金大。對橋梁施工混凝土裂縫探究[J].黑龍江科技信息，2012