淺談市政橋梁施工混凝土裂縫成因及其防治措施

孫 榴

中鐵九局西南分公司，四川成都 610000

在橋梁工程的建設(shè)當(dāng)中，從建成一直到使用都會(huì)涉及到設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)管理、施工以及監(jiān)理等各個(gè)方面。所以，造成混凝土橋梁裂縫形成的原因是有多方面因素引起的。有可能是設(shè)計(jì)出現(xiàn)了紕漏，也有可能是施工質(zhì)量較為低劣，或者是監(jiān)理能力不足等，所以，要想了解混凝土橋梁裂縫成因，一定要從多個(gè)方面進(jìn)行考慮。

1 混凝土裂縫的危害

混凝土裂縫幾乎是所有橋梁工程施工和使用中都會(huì)出現(xiàn)的一種質(zhì)量通病，由于施工工序不當(dāng)，或施工管理不到位而引發(fā)的混凝土裂縫，對(duì)橋梁工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及橋梁整體質(zhì)量有著嚴(yán)重的影響。尤其是對(duì)于我國(guó)的橋梁工程來(lái)說(shuō)，由于橋梁的使用年限相對(duì)較長(zhǎng)，橋梁本身就可能存在著各種各樣的質(zhì)量問(wèn)題，包括混凝土裂縫。橋梁工程中，由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本身便具有一定的微型裂縫因素，再加上外部自然環(huán)境因素、混凝土施工因素等多種因素的共同影響，便極容易導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開(kāi)裂、破損以及混凝土表層嚴(yán)重現(xiàn)象，形成質(zhì)量病害，危及橋梁的結(jié)構(gòu)安全，也不利于路橋路面行車，給行車安全造成威脅[1]。

2 混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

2.1 侵蝕性介質(zhì)腐蝕

由于侵蝕性的介質(zhì)在腐蝕作用下形成的混凝土裂縫，一般都是和混凝土的結(jié)構(gòu)內(nèi)部所含的某些化學(xué)成分有關(guān)。當(dāng)這些化學(xué)成分和外界某些具有侵蝕性的介質(zhì)產(chǎn)生接觸后，便容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生影響或破壞，導(dǎo)致混凝土表面裂縫的產(chǎn)生，嚴(yán)重者還會(huì)威脅到混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

2.2 混凝土收縮造成

混凝土凝固之后，一些水泥顆粒會(huì)和水分相結(jié)合，使得混凝土的體積減少，這種現(xiàn)象稱之為凝縮現(xiàn)象。還有一種情況就是在水分蒸發(fā)之后體積也會(huì)縮小，這種現(xiàn)象則被稱為干縮現(xiàn)象。干縮現(xiàn)象和凝縮現(xiàn)象統(tǒng)稱為收縮現(xiàn)象?；炷恋母稍镞^(guò)程是從表面到內(nèi)部干燥的過(guò)程，所以表面發(fā)生的搜索面積較大，而內(nèi)部的收縮則較小。這種不均勻的收縮現(xiàn)象，使得表面混凝土承受了較大的拉力，內(nèi)部的混凝土則承受著較大的壓力，如果表面的混凝土拉力超過(guò)其承受范圍的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)收縮裂縫。

2.3 凍融破壞

混凝土的凍融破壞現(xiàn)象主要表現(xiàn)在混凝土表面?；炷羶?nèi)部結(jié)構(gòu)中存在著大量的裂縫和孔隙，路橋建成之后，如果碰上下雨天氣，雨水會(huì)通過(guò)孔隙慢慢滲透到混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中；當(dāng)外界當(dāng)溫度降到零點(diǎn)或者零點(diǎn)以下的時(shí)候，混凝土結(jié)構(gòu)孔隙當(dāng)中滲入的水分就會(huì)發(fā)生凍結(jié)膨脹，進(jìn)而使得混凝土的孔壁受到壓縮而出現(xiàn)變形。當(dāng)溫度升高的時(shí)候，外界溫度不再處于零點(diǎn)時(shí)，混凝土孔隙中已經(jīng)結(jié)成冰的水分會(huì)慢慢融化，使混凝土孔壁產(chǎn)生一定的拉力。在舊橋工程的多年使用過(guò)程中，混凝土經(jīng)過(guò)多次的反復(fù)凍融后，其結(jié)構(gòu)本身便容易出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，進(jìn)而降低混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度[2]。

2.4 材料選配和施工工藝不當(dāng)

使用了過(guò)期的水泥，骨料的含泥量過(guò)高，水泥中的含堿量超標(biāo)，水泥水化熱以及骨料石灰石等問(wèn)題。混凝土的拌合設(shè)備是500型的強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)，在操作過(guò)程中，如果拌合的時(shí)間較短，就會(huì)使得混凝土的均勻度達(dá)不到要求，從而形成混凝土的水灰比超出設(shè)計(jì)用量。如果水灰比較大，就會(huì)使得混凝土的干縮量過(guò)大，從而發(fā)生干縮裂縫的問(wèn)題。

2.5 溫度變化形成的裂縫

混凝土受到陽(yáng)光照射、夜間降溫、水泥水化熱等因素的影響，出現(xiàn)了冷熱變化的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生膨脹或者收縮而形成溫度應(yīng)力。如果溫度應(yīng)力超出了混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)形成裂縫。施工過(guò)程中的違規(guī)操作現(xiàn)象也會(huì)形成裂縫。在混凝土攪拌和運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，就會(huì)使得水分蒸發(fā)而出現(xiàn)混凝土澆筑過(guò)程中的塌落的問(wèn)題，從而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)了不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫等。

3 混凝土橋梁裂縫的防治措施

3.1 在橋梁設(shè)計(jì)階段進(jìn)行控制的措施

優(yōu)先采用補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)。在一般的混凝土裂縫現(xiàn)象中，大多數(shù)都是由于混凝土收縮而形成的。要想解決這一問(wèn)題，可以通過(guò)在混凝土當(dāng)中用膨脹劑來(lái)補(bǔ)償混凝土的收縮，實(shí)踐表明，這一做法的效果非常好。在大體積的混凝土當(dāng)中，通常采用60天齡期的混凝土強(qiáng)度值設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)值，從而有效降低混凝土單方的用灰量。另外，還可以運(yùn)用各類較為有效的混凝土摻合料。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)盡量避免由于結(jié)構(gòu)斷面突變而造成的應(yīng)力集中問(wèn)題。如果由于造型或者結(jié)構(gòu)方面等方面的限制而不能避免的時(shí)候，就應(yīng)當(dāng)在局部進(jìn)行調(diào)整，比如在轉(zhuǎn)角處作圓角處理，突變處做成漸變過(guò)渡的處理辦法。另外，也可以加強(qiáng)構(gòu)造的配筋，在轉(zhuǎn)角處增配斜向鋼筋。針對(duì)較大的孔洞，可以在周邊設(shè)置一些邊角鋼[3]。

3.2 施工工藝措施

在施工過(guò)程中，一定要嚴(yán)格控制施工工藝和施工質(zhì)量。首先應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確固定鋼筋的模板和成型安裝位置，避免其在施工過(guò)程中出現(xiàn)變形而導(dǎo)致鋼筋上面的氧化鐵皮或者污染物需要清理，從而影響到鋼筋的粘結(jié)力度。在振搗的時(shí)候，振搗棒應(yīng)該快插慢拔，依據(jù)不同的混凝土坍塌落度掌握合適的振搗時(shí)間。大力倡導(dǎo)運(yùn)用二次振搗和二次抹面技術(shù)，此舉能夠有效排除泌水混凝土當(dāng)中的水分和氣泡。良好的施工方案能夠有效控制和預(yù)防裂縫的發(fā)生。在施工方案中，應(yīng)當(dāng)確定一定的澆筑量位置、構(gòu)造以及施工縫的間距等。一次澆筑的長(zhǎng)度通常由垂直施工縫進(jìn)行分割，最好應(yīng)當(dāng)設(shè)置在變截面處，或者受剪力較小的位置。另外，還應(yīng)當(dāng)盡量將分層位置留在變截面處。應(yīng)當(dāng)盡量避免在炎熱的天氣或者晝夜溫差較大的時(shí)段進(jìn)行澆筑施工。

3.3 嚴(yán)格控制施工材料的質(zhì)量

施工原材料是工程的重要組成部分，會(huì)直接影響到工程質(zhì)量。所以，施工單位一定要嚴(yán)格把關(guān)原材料的采購(gòu)環(huán)節(jié)，其次還應(yīng)當(dāng)對(duì)原材料進(jìn)行必要的測(cè)試與鑒定，嚴(yán)格禁止不合格的材料或者半成品進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。另外，還應(yīng)當(dāng)控制好各施工階段的材料質(zhì)量。應(yīng)當(dāng)定期檢查施工單位的各階段工程施工所需要的原材料。對(duì)主要原材料應(yīng)當(dāng)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，如果發(fā)現(xiàn)不符合要求或者有問(wèn)題的材料，一定要堅(jiān)決制止其使用。對(duì)于會(huì)影響到施工質(zhì)量的要害問(wèn)題或者普遍性的問(wèn)題，一定要本著“質(zhì)量第一”的原則及時(shí)進(jìn)行處理，絕不能為施工質(zhì)量埋下隱患。在施工過(guò)程中一定要控制好水灰比以及沙率。在保證完全搗實(shí)以及滿足了澆筑要求的前提下，盡可能地選用大骨料并且多用骨料，從而降低橋面混凝土的和易性。質(zhì)量檢驗(yàn)是質(zhì)量管理工作當(dāng)中重要的一項(xiàng)任務(wù)，應(yīng)當(dāng)選用綜合素質(zhì)較高的檢驗(yàn)人員，并且對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)培訓(xùn)，還要定期校正相關(guān)的檢測(cè)工具與儀器，從而有效提升檢驗(yàn)質(zhì)量水平[4]。

3.4 加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工的控制與管理

在振搗的過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)不同混凝土的坍落度把握好振搗的時(shí)間，盡量避免由于時(shí)間過(guò)短而造成的振搗不密實(shí)，或者漏振、過(guò)振等問(wèn)題，這會(huì)導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度不夠或者不均勻。如果證道時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象，使得粗骨料沉入底層，細(xì)骨料留在表層，出現(xiàn)強(qiáng)度不均勻現(xiàn)象，從而很容易出現(xiàn)上層裂縫的問(wèn)題?？梢酝ㄟ^(guò)二次抹面以及二次振搗技術(shù)來(lái)有效排除混凝土內(nèi)部的水分以及氣泡。

在混凝土裂縫的防治工作環(huán)節(jié)，混凝土的早期養(yǎng)護(hù)工作是非常重要的。為了有效降低混凝土早期所出現(xiàn)的收縮問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制構(gòu)件的濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)。而針對(duì)大體積的混凝土，應(yīng)該采用流水或者蓄水的辦法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般都在14到28天之間。對(duì)于大體積的混凝土，應(yīng)當(dāng)充分考慮到水泥水化熱的問(wèn)題，在施工過(guò)程中應(yīng)該采取相關(guān)的降溫措施，以免集中出現(xiàn)水化熱的高峰問(wèn)題。澆搗成型之后，應(yīng)當(dāng)通過(guò)蓄水方式來(lái)進(jìn)行保溫，可以在表面覆蓋一層薄?；蛘呗榇龋瑥亩行Х乐挂?yàn)榛炷羶?nèi)外溫差過(guò)大而出現(xiàn)的溫度裂縫[5]。

3.5 其他的防治措施

在橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)充分考慮有施工順序?qū)?nèi)力所產(chǎn)生的影響。一定要嚴(yán)格遵照施工方案進(jìn)行施工，不能隨意改變施工的順序，避免造成不必要的附加應(yīng)力而引發(fā)結(jié)構(gòu)性開(kāi)裂問(wèn)題。在施工技術(shù)方案中，還應(yīng)當(dāng)做好控制入模混凝土溫度、澆筑后的混凝土溫度以及養(yǎng)護(hù)和拆除模后的養(yǎng)護(hù)措施等方面的工作。在施工前應(yīng)當(dāng)進(jìn)行技術(shù)交底，將各項(xiàng)施工任務(wù)落實(shí)到具體，安排專門的技術(shù)人員進(jìn)行指導(dǎo)以及監(jiān)督工程質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

形成混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的原因非常復(fù)雜，除了環(huán)境因素以外，大多數(shù)情況都是由于有害物質(zhì)通過(guò)結(jié)構(gòu)中的毛細(xì)孔或者微裂縫，以水或者氣體為載體在結(jié)構(gòu)中進(jìn)行擴(kuò)散所導(dǎo)致的。只有通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)、施工以及原材料等方面的嚴(yán)格把關(guān)，提升施工質(zhì)量，從而在最大程度上對(duì)于混凝土的裂縫進(jìn)行預(yù)防以及控制，才能夠使得建筑物的混凝土質(zhì)量得到保證，使其具有較好的耐久性與可靠性，進(jìn)而保障大家的生命與財(cái)產(chǎn)安全。

[1] 靳梟. 市政橋梁工程施工中混凝土的裂縫控制措施[J]. 建材與裝飾，2017（37）：225.

[2] 張?jiān)? 市政橋梁施工混凝土裂縫分析及其防治技術(shù)措施[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017（18）：135.

[3] 崔偉蓮. 市政橋梁橋面鋪裝施工中鋼纖維混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)分析[J]. 江西建材，2017（11）：114.

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[5] 孫加啟，萬(wàn)自鳳. 市政橋梁施工中常見(jiàn)的問(wèn)題和防治措施[J].工程技術(shù)研究，2016（5）：200.