探索道路橋梁施工裂縫原因及防治措施

畢大海

摘要：裂縫是影響道路橋梁施工質(zhì)量的重要因素之一，不僅影響道路橋梁的外觀，同時影響道路橋梁的使用安全和使用壽命。筆者結(jié)合某道路橋梁工程施工經(jīng)驗(yàn)，以道路橋梁裂縫的危害為切入點(diǎn)，分析了導(dǎo)致道路橋梁施工裂縫的原因，得出各大影響因素，提出道路橋梁施工裂縫防治措施。

關(guān)鍵詞：道路橋梁；施工裂縫；收縮性裂縫；影響因素

1裂縫對道路橋梁施工的影響

道路橋梁施工中裂縫的存在不僅影響了橋梁的整體外觀，同時也有著其他多方面的危害，下面以某橋梁工程施工為例對裂縫危害加以總結(jié)。

道路橋梁產(chǎn)生裂縫的發(fā)生及危害主要有如下幾個。

（1）道路橋梁在施工時，一些水分常常會侵人到裂縫中，并在重力及壓力的作用下使裂縫不斷發(fā)展。

（2）道路橋梁遭受若嚴(yán)重的腐蝕，就會產(chǎn)生裂縫。大部分道路橋梁工程項(xiàng)目產(chǎn)生的裂縫會直接損壞鋼筋與金屬部件自身的純化膜m0

（3）外界空氣或是水分的侵入，也會導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫，比如說鋼筋出現(xiàn)腐蝕時，嚴(yán)重影響著混凝土自身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（4）道路橋梁產(chǎn)生裂縫造成的碳化危害?；炷廉a(chǎn)生裂縫直接造成道路橋梁內(nèi)部整體結(jié)構(gòu)的碳化問題不斷加劇，從而使一些化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，生成碳酸鈣，在很大程度上影響混凝土自身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性以及力學(xué)特性等。

2道路橋梁施工中裂縫的產(chǎn)生原因

根據(jù)道路橋梁施工經(jīng)驗(yàn)，影響橋梁裂縫的原因主要包括以下幾個方面：收縮性裂縫、環(huán)境溫度影響裂縫、水熱化裂縫、荷載裂縫以及施工工藝影響裂縫。

2.1收縮性裂縫

（1）橋梁施工中對混凝土澆筑要求較高，在澆筑完成后的4h會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，尤其是水熱反應(yīng)較為強(qiáng)烈。在化學(xué)反應(yīng)的過程中混凝土的硬度較低，屬于非硬化狀態(tài)，因此這時易發(fā)生塑性收縮，造成裂縫產(chǎn)生。這種裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土收縮的過程中會使下面骨料發(fā)生下沉現(xiàn)象，而同時又受到鋼筋的阻擋，因此易出現(xiàn)沿著鋼筋的裂縫。在混凝土硬結(jié)后，其縮水性主要是由于混凝土表面溫度的改變而造成的。當(dāng)混凝土表面水分蒸發(fā)時會使混凝土表面溫度明顯降低，使其體積變小。水分的快速消失相對與內(nèi)部的緩慢變化來講，存在一定的落差性。因此說混凝土表面性能區(qū)別于內(nèi)部性能，兩者的強(qiáng)度大小也存在差異性，加上混凝土鋼筋結(jié)構(gòu)的影響，使橋梁表面產(chǎn)生明顯裂縫。

（2）由于混凝土硬化產(chǎn)生的自身收縮是造成橋梁裂縫的重要原因。這種收縮受外部環(huán)境影響較小，甚至可以忽略不計(jì)，主要是由于混凝土內(nèi)部的水泥與水的反應(yīng)引起。

（3）由于河北省夏季溫度較高，滄州夏季溫度最高可達(dá)3990，當(dāng)環(huán)境溫度較高時易發(fā)生碳化收縮。碳化收縮主要是指水泥與二氧化碳發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，在兩者的化學(xué)反應(yīng)作用下使橋梁表面出現(xiàn)收縮，造成裂縫。這種收縮只在溫度較高的環(huán)境下容易發(fā)生，且反應(yīng)強(qiáng)度會隨著二氧化碳量的變化而變化。

（4）根據(jù)施工技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)總結(jié)發(fā)現(xiàn)，使混凝土發(fā)生收縮性裂縫的原因包括水泥的類型、攪拌量以及標(biāo)號等。例如，在該工程中所采用的水泥標(biāo)號都較高，一旦采用標(biāo)號低的水泥將會造成單位體積用量增多，使水泥磨細(xì)度變大，這種情況下水泥收縮反應(yīng)發(fā)生的可能性將大大提高，且收縮時間也會變長。對于混凝土收縮裂縫的防治要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間越長，收縮性會越低，從而使混凝土強(qiáng)度提高，防治裂縫發(fā)生。針對這種收縮裂縫要對鋼筋配造進(jìn)行加強(qiáng)，例如鋼筋薄壁結(jié)構(gòu)，通過小直徑鋼筋的小距離布置，提高混凝土的抗裂性，避免裂縫發(fā)生。

2.2環(huán)境溫度影響裂縫

由于一年四季氣候的改變，施工溫度也在不斷變化。在橋梁施工中溫度會對橋梁結(jié)構(gòu)造成一定改變，造成橋梁縱向位移。當(dāng)橋梁位移達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)時就會造成裂縫。這種環(huán)境溫度的影響主要可以分為兩個方面：①強(qiáng)烈的日照影響。在強(qiáng)光的長期直射下，會使橋梁不同結(jié)構(gòu)位置溫度不同，造成橋面板塊與橋墩、橋體的受熱不均。高強(qiáng)度的直射使溫度升高，使橋梁整體溫度為非線性梯度分布。因?yàn)槭艿郊s束力限制，使橋體部分位置拉力增大，引發(fā)裂縫（4]0②驟然降溫。驟然降溫是相對于強(qiáng)烈溫度而言的，也會較易造成橋梁裂縫。當(dāng)施工外部環(huán)境溫度的驟然降低，例如冷空氣的突然來襲，直接使得橋體表面溫度明顯下降，再如大雨的驟然降落，都會使橋體溫度明顯降低。而這個過程中橋體內(nèi)部溫度沒有發(fā)生變化，或很緩慢的發(fā)生變化，這種溫差使橋梁溫度梯度發(fā)生變化，直接引發(fā)結(jié)構(gòu)裂縫。

2.3水化熱化裂縫

在進(jìn)行道路橋梁施工的過程中，混凝土拌和必然會造成溫度升高以及降溫效應(yīng)產(chǎn)生，也就是水化現(xiàn)象。尤其是在進(jìn)行體積相對較大的混凝土拌和時，升降溫又會受到溫差邊界造成的影響，從而產(chǎn)生自約束應(yīng)力。這就造成了混凝土裂縫的出現(xiàn)。實(shí)踐表明，在混凝土橋梁工程澆筑完成后3d內(nèi)，混凝土自身所存在的溫差將達(dá)到最大。當(dāng)溫差達(dá)到20℃的時候，就會出現(xiàn)混凝土水化裂縫。通過對橋梁結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行研究，這種裂縫主要形成于混凝土中心以及腹板、底板處，閉關(guān)交匯。

為了防止水化溫度裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)，可以采取幾個方面的措施進(jìn)行預(yù)防，包括：溫度控制、工序以及材料等。溫度控制方面，需要將人模溫度始終保持在28℃以下，而混凝土內(nèi)部存在的最高溫度也應(yīng)當(dāng)始終低于6590，溫差應(yīng)當(dāng)控制在25℃內(nèi)。另外，在實(shí)際的操作過程中應(yīng)當(dāng)采取多種冷卻方式控制裂縫產(chǎn)生。工序角度，基于澆筑過程中混凝土厚度大的情況，應(yīng)當(dāng)采用分層澆筑的辦法，以降低水平人模時的溫度。材料方面，盡可能的選擇低水化熱水泥材料。

2.4荷載裂縫

荷載裂縫是橋梁施工中裂縫原因的另一重要影響因素。混凝土橋梁在通常情況下的動、靜荷載以及由次應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。

（1）設(shè)計(jì)計(jì)算階段

在這階段存在很多因素導(dǎo)致橋梁裂縫。進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時，有的施工單位不計(jì)算，或者計(jì)算出現(xiàn)漏洞；計(jì)算的模型設(shè)計(jì)不合理；對橋梁荷載存在少算、漏算的現(xiàn)象；橋梁結(jié)構(gòu)的預(yù)先受力假設(shè)與實(shí)際中所承受的壓力不相符；對于內(nèi)力計(jì)算和配筋計(jì)算出現(xiàn)失誤；橋梁結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)等，這些都是設(shè)計(jì)計(jì)算階段中引起裂縫的原因。

（2）施工階段

在橋梁施工建筑階段，如果不加限制對放置堆砌施工材料，并擅自變換結(jié)構(gòu)施工的順序，改變了橋梁結(jié)構(gòu)受力的特點(diǎn)，隨便對施工對象進(jìn)行翻身、起吊工作，以及運(yùn)輸、安裝過程；不根據(jù)設(shè)計(jì)的圖紙進(jìn)行施工，改變了結(jié)構(gòu)的應(yīng)該的模式；對結(jié)構(gòu)的機(jī)器震動所產(chǎn)生的疲勞不做及時的強(qiáng)充驗(yàn)算工作。

2.5施工工藝影響裂縫

施工工藝不合理，也會造成橋梁裂縫。在混凝土結(jié)構(gòu)中，如果施工工藝不正確，很容易產(chǎn)生鋼筋各個方向上的裂縫，不同的原因?qū)霈F(xiàn)不同部位或者是不同走向的裂縫，并且裂縫的寬度也來自不同因素的影響。如果混凝土的保護(hù)層超過一定厚度，就會使它所承受的不同方向的鋼筋對應(yīng)的保護(hù)層也開始加厚，這種情況下，直接導(dǎo)致整個構(gòu)件的高度降低，而產(chǎn)生垂直方向的鋼筋裂縫。如果混凝土的振搗工作進(jìn)行的操作不合格，會引起荷載裂縫，而不合格的操作往往包括振搗過程不均勻也不密實(shí)等。另外，混凝土的流動性能很差，這樣使得混凝在硬化前很難做到充足的沉實(shí)，造成硬化后的沉實(shí)量過大，引起裂縫。

3結(jié)語

橋梁建設(shè)對我國交通建設(shè)和發(fā)展有著重要影響，因此解決橋梁施工裂縫問題刻不容緩。由于影響橋梁施工裂縫的因素眾多，在防治過程中要加強(qiáng)重視力度，把控施工中的每個細(xì)節(jié)，從多角度、全方位對道路橋梁施工進(jìn)行裂縫防治。除了加強(qiáng)施工工藝，還應(yīng)加大監(jiān)管力度，通過科學(xué)完善的施工監(jiān)理為高質(zhì)量施工打好保障。另外，裂縫的防治要根據(jù)不同地區(qū)的不同地質(zhì)特征采取有針對性的策略，以保證施工效果，促進(jìn)橋梁建設(shè)安全、可靠。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁其同.橋梁施工中產(chǎn)生混凝土裂縫的原因及處理分析[J].神州，2012，10（15）：101-103.

[2]王雪佳.關(guān)于道路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用及存在問題的探討[J].科技致富向?qū)В?013，11（20）：56-59.

[3]唐國斌.基于全壽命設(shè)計(jì)的混凝土箱梁橋若干理論問題研究[J].寧波：浙江大學(xué)，2011.