道橋工程混凝土裂縫問題分析

蘇國龍 / 河北省平山縣交通局公路管理站

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道橋工程混凝土裂縫問題分析

蘇國龍 / 河北省平山縣交通局公路管理站

【摘 要】隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通事業(yè)也得到了快速的發(fā)展，混凝土在道橋工程中的應(yīng)用不斷的增多，但是混凝土出現(xiàn)裂縫的出現(xiàn)，不僅影響了橋梁的整體美觀性，還給橋梁的使用帶來了巨大的安全隱患?；诖?，本文就道橋工程混凝土裂縫原因及修復(fù)措施進(jìn)行分析與研究。

【關(guān)鍵詞】道橋工程；混凝土裂縫；修復(fù)措施

在人們對社會穩(wěn)定及人民生活安定越來越重視的社會環(huán)境中，普通民眾對城市規(guī)劃重點(diǎn)項目及常見項目，道橋工程的施工質(zhì)量的關(guān)注熱情愈發(fā)高漲。與此同時，人們對道橋工程中的質(zhì)量水平的要求也日益嚴(yán)苛，相關(guān)政府部門及工程參與單位不得不重視起對道橋工程施工中的關(guān)鍵性部件材料，防水混凝土的質(zhì)量控制的研究。防水混凝土施工作為道橋工程施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量的有力報站才能從根本上推動我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的前進(jìn)步伐。

1.道橋混凝土產(chǎn)生裂縫的原因

1.1荷載引起的裂縫

混凝土橋梁在靜、動荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，主要有直接裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫；次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。

1.2溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超出荷載應(yīng)力。溫度裂縫區(qū)別其他裂縫最主要特性是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。引起溫度變化主要因素有：年溫差、日照、驟然降溫、水化熱、蒸汽養(yǎng)護(hù)或冬季施工措施不當(dāng)?shù)取?/p>

1.3收縮引起的裂縫

在實際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮。研究表明，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、骨料品種、水灰比、外摻劑、養(yǎng)護(hù)方法、外界環(huán)境、振搗方式及時間。

1.4地基變形引起的裂縫

由于基礎(chǔ)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，超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂?；A(chǔ)不均勻沉降的主要原因有：地質(zhì)勘察精度不夠、試驗資料不準(zhǔn)；地基地質(zhì)差異太大；結(jié)構(gòu)荷載差異太大；結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類型差別太大；地基凍脹；橋梁基礎(chǔ)基于滑坡體、溶洞或活動斷層等不良地質(zhì)時，可能造成不均勻沉降。

1.5鋼筋銹蝕引起的裂縫

要防止鋼筋銹蝕，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求控制裂縫寬度、采用足夠的保護(hù)層厚度；施工時應(yīng)控制混凝土的水灰比，加強(qiáng)振搗，保證混凝土的密實性，防止氧氣侵入，同時嚴(yán)格控制含氯鹽的外加劑用量，沿海地區(qū)或其它存在腐蝕性強(qiáng)的空氣、地下水地區(qū)尤其應(yīng)慎重。

1.6凍脹引起的裂縫

大氣氣溫低于零度時，吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍，游離的水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹 9%，因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力；同時混凝土凝膠孔中的過冷水在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布引起滲透壓，使混凝土中膨脹力加大，混凝土強(qiáng)度降低，并導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。尤其是混凝土初凝時受凍最嚴(yán)重，成齡后混凝土強(qiáng)度損失可達(dá)30%～50%。冬季施工時對預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。

2.裂縫防治措施

2.1設(shè)計中預(yù)防裂縫的措施

（1）增配構(gòu)造鋼筋，增強(qiáng)其抗裂性能。應(yīng)該采用小間距、小直徑的配筋方式。全截面配筋率應(yīng)該控制在在0.3%～0.5%之間；（2）避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生的應(yīng)力集中，在容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的環(huán)節(jié)采取一些加強(qiáng)措施；（3）在容易出現(xiàn)裂縫的邊緣位置設(shè)置暗梁，以提高這個部位的配筋率，增強(qiáng)道橋混凝土的極限抗拉強(qiáng)度；（4）在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)合理設(shè)置后澆帶，后澆帶的保留時間不應(yīng)少于60天；（5）當(dāng)基礎(chǔ)設(shè)置于巖石類地基上時，宜在道橋混凝土墊層上設(shè)置滑動層，可采用一氈二油等，來減少基礎(chǔ)的約束。

2.2減少水分揮發(fā)

（1）在選購鋼筋材料的時候，為了增加受力的強(qiáng)度，施工單位要盡量選擇一些直徑較短的鋼筋材料。（2）在選購水泥的時候，為了可以降低混凝土的收縮程度，可以選擇普通的水泥，亦或者采用火山灰制作的水泥，這些類別的水泥收縮性比較差。（3）在選購骨料的時候，要充分認(rèn)識骨料的種別，也會對混凝土的收縮有重要的作用。所以，施工單位盡量要選擇一些顆粒直徑比較大，并且吸水性差的骨料。（4）為了可以延長道橋的使用壽命，在完成建設(shè)工程之后，要對混凝土及進(jìn)行定時足量的澆水，從而加強(qiáng)道橋的養(yǎng)護(hù)工作。

2.3穩(wěn)定地基

第一、在進(jìn)行道橋建造之前，要到實地進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘查，并且要在不同的勘測點(diǎn)進(jìn)行檢測?？睖y點(diǎn)的選擇要在不同的區(qū)域，同時，根據(jù)建造的要求，進(jìn)行選擇科學(xué)的深度進(jìn)行勘測。第二、根據(jù)實際的地質(zhì)情況，進(jìn)行相應(yīng)的打地基，充分將不均勻的材質(zhì)，納入荷載的范疇。

2.4溫度控制措施

加強(qiáng)道橋混凝土的溫度控制，通過對道橋混凝土的澆筑溫度和道橋混凝土內(nèi)部的最高溫度進(jìn)行人為的控制。采用建筑電子測溫儀對道橋混凝土溫度進(jìn)行監(jiān)測，混凝土澆筑時應(yīng)測量其入模溫度和氣溫，混凝土養(yǎng)護(hù)時應(yīng)測量其內(nèi)部、表面溫度和氣溫。

2.5對施工材料進(jìn)行控制

施工材料的好壞決定著施工的質(zhì)量，所以我們要對施工材料進(jìn)行控制，并在混凝土路面施工時，調(diào)兌好各種原料的比例，防治裂縫的產(chǎn)生，對于高強(qiáng)混凝土，應(yīng)盡量使用中熱微膨脹水泥，摻超細(xì)礦粉和膨脹劑，使用高效減水劑，通過試驗滲入粉煤灰，滲量15～50 以防止裂縫的產(chǎn)生。

3.施工控制措施

施工前編制道橋混凝土的澆筑方案，道橋混凝土澆筑時根據(jù)實際情況采用全面分層、分段分層、斜面分層的澆筑方式。嚴(yán)格控制道橋混凝土入模溫度，夏季施工時降低入模溫度，采取對碎石灑水降溫、水泥庫通風(fēng)良好、采用地下水等措施。 施工過程中應(yīng)加強(qiáng)插筋位置的振搗、抹壓、養(yǎng)護(hù)，同時加強(qiáng)初凝前的抹壓，以消除初期裂縫。

加強(qiáng)早期道橋混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，提高道橋混凝土的抗拉強(qiáng)度，道橋混凝土養(yǎng)護(hù)常采用保濕法和內(nèi)部降溫法。保溫法是在結(jié)構(gòu)物外露的道橋混凝土表面以及模板外側(cè)覆蓋保溫材料（如草袋、鋸木、濕砂等），在緩慢的散熱過程中，使道橋混凝土獲得必要的強(qiáng)度，以控制道橋混凝土的內(nèi)外溫差小于20℃。內(nèi)部降溫法是在道橋混凝土內(nèi)部預(yù)埋水管，通入冷卻水，降低道橋混凝土內(nèi)部最高溫度。

4.結(jié)束語

現(xiàn)階段，橋梁工程對我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用不言而喻，其安全性也是人們最為關(guān)心的問題。須知千里之堤毀于蟻穴，即使一個小小的裂縫也不容忽視，如果得不到及時的修復(fù)，很可能造成很嚴(yán)重的后果。文章對裂縫成因及其防治方法進(jìn)行了分析，相信隨著研究的深入，橋梁工程中裂縫問題的解決方式和預(yù)防方法會越來越多樣化，我國橋梁工程的安全性也將得到更好的保障。