公路施工中橋梁裂縫的成因及預(yù)防措施

(菏澤市公路管理局工程一處， 山東 菏澤 274000)

1 常見的混凝土施工裂縫種類及成因

1.1 溫度變化引起的裂縫

溫度出現(xiàn)較大程度的改變，會(huì)引發(fā)路面裂縫和橋梁形變。建設(shè)橋梁時(shí)，若水化熱措施、養(yǎng)護(hù)措施不到位，橋梁就會(huì)因溫度變化發(fā)生裂縫。給橋梁主體澆筑混凝土?xí)r，由于水泥性質(zhì)的特殊性，混凝土內(nèi)外溫度差異會(huì)拉大，容易使橋梁主體出現(xiàn)較明顯的表面裂縫問題。基于此，澆筑橋梁前，應(yīng)選用滿足施工要求的水泥品種，并及時(shí)做好施工養(yǎng)護(hù)。當(dāng)水泥品種滿足橋梁施工標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，要盡可能降低骨料的入模溫度，防止溫度變化弱化混凝土的既有強(qiáng)度。對(duì)此，可引入循環(huán)冷卻系統(tǒng)，對(duì)橋梁薄層進(jìn)行連續(xù)性澆筑，由此可最大限度減少影響，防止橋梁質(zhì)量被破壞，同時(shí)也減少可能性安全隱患。

1.2 施工材料質(zhì)量及操作問題引起的裂縫

現(xiàn)代化橋梁多應(yīng)用混凝土建設(shè)，因此若混凝土原料不達(dá)標(biāo)，按照配合比合成的混凝土質(zhì)量也將不達(dá)標(biāo)。而混凝土不達(dá)標(biāo)，就可能會(huì)引發(fā)橋梁裂縫。具體來看，在含泥度方面，若砂石內(nèi)含過多泥土，混凝土的抗?jié)B性、抗凍性就會(huì)下降；在用水方面，若用海水、高堿性泉水?dāng)嚢栊纬苫炷粒瑯蛄汗こ讨械膲A性骨料將受到重大影響，連帶混凝土強(qiáng)度被降低；在施工技術(shù)工序上，若原材料質(zhì)量與各成分配制合格，技術(shù)工序不合格，橋體施工質(zhì)量亦會(huì)發(fā)生變化，或?qū)⒊霈F(xiàn)較明顯的橋梁裂縫?；旌隙喾N原料形成混凝土?xí)r，要謹(jǐn)記每種原料的投放順序，掌握好原料的攪拌時(shí)間，防止長時(shí)間攪拌混凝土，或只攪拌一小會(huì)兒，否則，施工質(zhì)量會(huì)顯著下降，橋梁主體會(huì)發(fā)生裂縫問題。

1.3 荷載引起的裂縫

靜態(tài)荷載、動(dòng)態(tài)荷載對(duì)混凝土產(chǎn)生沖擊，致使橋體出現(xiàn)裂縫的情況即是荷載裂縫。根據(jù)裂縫性質(zhì)，可知荷載裂縫有三種成因：一是存儲(chǔ)工程施工材料與機(jī)械時(shí)，未嚴(yán)格控制承重，導(dǎo)致橋梁承重超過極限；二是未對(duì)預(yù)制結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分了解，以至于預(yù)制結(jié)構(gòu)的升降、運(yùn)輸和安裝存在較強(qiáng)的隨意性；三是未依照確認(rèn)的施工設(shè)計(jì)圖有序地建設(shè)橋梁，如經(jīng)?？梢姷氖┕こ绦蝈e(cuò)亂、應(yīng)力模型結(jié)構(gòu)無法改變等，致使機(jī)械受力結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞。這些因素，都會(huì)破壞橋梁預(yù)期質(zhì)量，給通行車輛或人造成潛在的安全威脅。

1.4 混凝土自身收縮形成的裂縫

根據(jù)混凝土性質(zhì)劃分開裂種類，可知開裂形式有塑性收縮和縮水收縮兩種。這兩種收縮均會(huì)對(duì)混凝土質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響，但影響時(shí)間并不統(tǒng)一，因此其影響的根本性質(zhì)亦相異。混凝土澆筑完成一段時(shí)間后，混凝土內(nèi)的水泥會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈水化作用。這種水化作用會(huì)抽取混凝土內(nèi)的水分，致使已澆筑的混凝土發(fā)生嚴(yán)重形變。特別是游離態(tài)物質(zhì)，在向下力的影響下會(huì)逐步沉積于橋梁主體底部。故而，該收縮被稱作是塑性收縮。縮水收縮則出現(xiàn)于混凝土結(jié)硬后。因?yàn)榇藭r(shí)混凝土濕度逐步降低，混凝土體積不斷變化，結(jié)合其特征與性質(zhì)，人們將其稱作是縮水收縮。然而，相較于混凝土內(nèi)水分蒸發(fā)，混凝土表面的水分更快被蒸發(fā)，故而混凝土的內(nèi)外收縮是不同步的。內(nèi)部變形會(huì)極大程度地束縛表面收縮，以至于混凝土出現(xiàn)局部受力不均問題，從而帶動(dòng)表面發(fā)生產(chǎn)生較明顯的拉力。此時(shí)，若壓力高于橋梁最大拉力，橋面就會(huì)出現(xiàn)裂縫。

1.5 混凝土凍漲引起的裂縫

混凝土處于非完全凝固狀態(tài)時(shí)，混凝土吸水量已基本飽和。氣溫降低至零度以下時(shí)，混凝土內(nèi)的游離水會(huì)逐漸被冰凍。隨著游離水熱脹冷縮，凝固中的混凝土體積會(huì)相對(duì)應(yīng)變化。當(dāng)體積膨脹9%時(shí)，混凝土橋面會(huì)出現(xiàn)較大的張力，混凝土凝膠孔內(nèi)剩余冷水會(huì)在混凝土微觀層次中逐步遷移，抑或是重新分布，從而使?jié)B透壓違背規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，連帶混凝土張力、混凝土強(qiáng)度會(huì)受到影響，裂縫出現(xiàn)率明顯提升。特別是在混凝土澆筑完準(zhǔn)備成型時(shí)，這種現(xiàn)象較常見。成型后，混凝土強(qiáng)度會(huì)適當(dāng)下降。故而冬季溫度較低時(shí)，施工單位應(yīng)注重保養(yǎng)好橋梁，盡量使之溫度維持在5攝氏度左右，養(yǎng)護(hù)時(shí)間也要適當(dāng)拉長。

2 減少施工裂縫的預(yù)防措施

2.1 結(jié)構(gòu)性裂縫的防治措施

建設(shè)橋梁時(shí)，施工人員應(yīng)根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖嚴(yán)格規(guī)范施工。技術(shù)員與橋梁主體設(shè)計(jì)時(shí)在監(jiān)督受力結(jié)構(gòu)、支撐點(diǎn)建設(shè)時(shí)，可結(jié)合具體情況給出多種可行性優(yōu)化方法，但不可違背圖紙的操作規(guī)范。嚴(yán)格把控橋梁主體的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)、受力方式與錨墊板位置，最大限度優(yōu)化橋梁施工，提高混凝土質(zhì)量和施工水平。振搗混凝土?xí)r，要把握好力道，使混凝土材料盡可能密實(shí)，從而提高混凝土的正拉強(qiáng)度。唯有如此，拉伸時(shí)預(yù)期效果才能達(dá)成，結(jié)構(gòu)性裂縫才可減少，進(jìn)而進(jìn)一步強(qiáng)化橋梁結(jié)構(gòu)的安全性。

2.2 非結(jié)構(gòu)性裂縫防治措施

非結(jié)構(gòu)性裂縫防治對(duì)象主要可細(xì)分成兩種，一是預(yù)防溫度變化出現(xiàn)橋體裂縫，二是預(yù)防施工質(zhì)量變化出現(xiàn)裂縫。針對(duì)第一種裂縫，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)制度，按照施工標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格把握和控制混凝土的澆筑順序與澆筑速度。鑒于混凝土在溫度變化時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)形變，在澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)高度重視溫差作用，控制好澆筑情況，預(yù)防出現(xiàn)裂縫。針對(duì)因施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)而出現(xiàn)的裂縫，應(yīng)于施工前制定科學(xué)合理的施工方案，防止裂縫生成。施工時(shí)，應(yīng)對(duì)混凝土澆筑量、施工縫間距、施工間距、施工位置、施工構(gòu)造、澆筑時(shí)長進(jìn)行嚴(yán)格控制。此時(shí)，既要控制好澆筑厚度，又要把握好分層位置。給水平施工縫提供填補(bǔ)位置時(shí)，要嚴(yán)格監(jiān)督具體操作。一般而言，應(yīng)在天氣涼爽、晝夜溫差小的時(shí)間段實(shí)行混凝土澆筑。據(jù)調(diào)查，普遍裂縫都是因施工失誤引起的，故而實(shí)際施工時(shí)，應(yīng)按照既有標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格施工，以便減少裂縫出現(xiàn)率。操作時(shí)，要非常重視鋼筋成型位置與模板安裝位置，謹(jǐn)慎預(yù)防施工時(shí)出現(xiàn)變形。振搗與澆筑時(shí)，要注重引用正確方法，確保每個(gè)細(xì)節(jié)都到位。

3 結(jié)語

建設(shè)以鋼筋混凝土為核心原材料的橋梁時(shí)，施工單位經(jīng)常會(huì)遭遇裂縫難題。由于影響因素不同，開裂形式往往相異。對(duì)此，造橋施工者有必要謹(jǐn)慎思考如何利用先進(jìn)技術(shù)、科學(xué)施工措施與規(guī)范化手法來規(guī)避裂縫問題。如果橋梁已搭建好，要定期對(duì)橋梁進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查與記錄，一旦發(fā)現(xiàn)橋梁裂縫問題，要立即著手采用控制措施，優(yōu)化施工條件，從根源上消除可能性裂縫的出現(xiàn)。

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