市政橋梁施工混凝土裂縫問(wèn)題與防治策略探討

鐘 鳴

（雅安市市政建設(shè)工程有限公司， 四川 雅安 625000）

對(duì)于當(dāng)代建筑物來(lái)說(shuō)，裂縫現(xiàn)象是鋼筋混凝土最常見(jiàn)的現(xiàn)象之一，也是最能接受的瑕疵之一，但是最終的接受程度取決于裂縫的長(zhǎng)度、位置以及寬度等。對(duì)于市政橋梁坍塌倒塌現(xiàn)象來(lái)說(shuō)，最開(kāi)始都是從混凝土構(gòu)件的物理尺寸逐漸擴(kuò)散至構(gòu)件力部分，比如橋梁在長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)荷載作業(yè)下產(chǎn)生的裂縫以及地震以后會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則裂縫等，這些都是源于人們對(duì)裂縫的初步認(rèn)知。但是我們從質(zhì)量角度來(lái)看，出現(xiàn)裂縫最主要的原因就是建筑物的施工設(shè)計(jì)以及材料等方面出現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)混凝土造成負(fù)面影響發(fā)生，發(fā)生保護(hù)層脫落、鋼筋腐蝕以及碳化等現(xiàn)象。鑒于此，在對(duì)裂縫進(jìn)行分析時(shí)，一定要結(jié)合其不同特征分析產(chǎn)生的主要原因。

1 混凝土的主要特點(diǎn)

混凝土最主要的原材料包括水泥漿、石、砂等，是一種比較明顯的復(fù)合型材料，也正是由于其具備十分優(yōu)異的性能，也被廣泛運(yùn)用到建筑工程當(dāng)中。但是與此同時(shí)，混凝土也是一種比較脆性的材料，與抗壓強(qiáng)度相比，其抗拉強(qiáng)度較低，。因此十分容易發(fā)生結(jié)構(gòu)以及構(gòu)件等類(lèi)型的裂縫問(wèn)題，這些問(wèn)題也被稱(chēng)作是混凝土并發(fā)癥。混凝土開(kāi)裂后，隨著荷載的不斷作用，裂縫迅速增長(zhǎng)和擴(kuò)展，增加了混凝土的滲透性，加速了水、氧、二氧化碳、氯離子等有害物質(zhì)的滲透，降低了混凝土的抗力，加速氯離子侵蝕和碳化的時(shí)間，降低鋼筋的理化性能，縮短結(jié)構(gòu)中最重要的材料鋼筋混凝土的使用壽命。由于水泥混凝土以及鋼筋都存在十分明顯的被腐蝕性，其產(chǎn)生的裂縫可能性也較大，是目前建筑施工工程當(dāng)中最常發(fā)生的危害之一。建筑結(jié)構(gòu)的安全性與建筑工程使用壽命、使用年限有著直接關(guān)系。因此，建筑工程領(lǐng)域中關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)的形式、裂縫類(lèi)型也有著很多研究。相關(guān)學(xué)者也提出了很多預(yù)測(cè)、防治以及最終處理方法。大量的工程實(shí)踐以及試驗(yàn)環(huán)節(jié)表示混泥土結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象是必然情況，其在建筑施工環(huán)境以及建筑施工條件下是不可能完全消失的，只能通過(guò)盡可能地減少其結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象的方式，減少建筑工程結(jié)構(gòu)面臨的危險(xiǎn)性[1]。

2 裂縫的基本概念與產(chǎn)生原因

2.1 裂縫的基本概念

建筑工程結(jié)構(gòu)的裂縫現(xiàn)象存在很多種類(lèi)，所有的混凝土結(jié)構(gòu)建筑物都會(huì)存在裂縫，只是其情況有所差異。我們可以把建筑物裂縫分為無(wú)害裂縫與有害裂縫兩大類(lèi):第一，所謂無(wú)害裂縫，就是指這種裂縫對(duì)最終建筑物的結(jié)構(gòu)影響較小，可被認(rèn)為是無(wú)害的。但是無(wú)害裂縫也對(duì)工程質(zhì)量有著一定警示作用，其在一定程度上也說(shuō)明了該建筑物是存在一定質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的。第二，有害裂縫。其對(duì)建筑物的安全性能影響較大，其產(chǎn)生的原因大多與建筑物設(shè)計(jì)、材料選擇、施工管理等環(huán)節(jié)有關(guān)。施工人員在具體施工時(shí)出現(xiàn)了較為重大的失誤或是錯(cuò)誤，導(dǎo)致整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、承載力以及變形能力都面臨著較大的不穩(wěn)定性。此類(lèi)裂縫在很多混凝土工程中都有所發(fā)生，也是目前建筑工程中需要重點(diǎn)防治的問(wèn)題。此外，我們也可以根據(jù)人肉眼所見(jiàn)范圍把混凝土的有害裂縫分成微裂縫以及宏觀裂縫[2]。

2.2 裂縫產(chǎn)生的主要原因

產(chǎn)生裂縫最主要的原因是建筑內(nèi)部構(gòu)建以及材料內(nèi)部發(fā)生荷載。一般來(lái)說(shuō)，材料內(nèi)部產(chǎn)生的作用力而發(fā)生的微裂縫現(xiàn)象我們可以忽略不計(jì)，應(yīng)該要重點(diǎn)關(guān)注其他部件所產(chǎn)生的裂縫問(wèn)題[3-4]。

2.2.1 裂縫由外荷載引起

(1)構(gòu)件的橫向裂縫

構(gòu)建橫向裂縫一般出現(xiàn)在易彎構(gòu)件中，構(gòu)件的截面受拉邊緣的混凝土拉應(yīng)力超過(guò)其所能承載的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，那么在構(gòu)件抗拉能力最弱的位置就會(huì)出現(xiàn)裂縫，產(chǎn)生裂縫的位置會(huì)因?yàn)槭ダ瓚?yīng)力而把其鋼筋承擔(dān)的外荷載向外提升。與此同時(shí)，裂縫兩側(cè)的混凝土也會(huì)向兩側(cè)進(jìn)行回溯，使鋼筋位置與混凝土發(fā)生相對(duì)位移。兩者之間由于缺乏足夠的粘結(jié)力，因此其滑移程度與粘結(jié)力的約束存在關(guān)系。

(2)構(gòu)件的斜裂縫

鋼筋混凝土的受彎構(gòu)建在同時(shí)受到剪力與彎矩力的作用下，會(huì)產(chǎn)生一條比較接近于支座位置的斜裂縫，該裂縫主要集中在支座與荷載中。該裂縫會(huì)隨著外合力作用的增加而增加尺寸，甚至?xí)屧镜臉?gòu)件失去抵抗能力。該種裂縫對(duì)混凝土的構(gòu)建有著十分明顯的破壞作用，且前期預(yù)兆不夠明顯，有著極大安全隱患。因此有關(guān)人員一定要重視混凝土裂縫的防治工作[5]。

2.2.2 裂縫由結(jié)構(gòu)變形引起

(1)溫度裂縫

所謂溫度裂縫，就是指混泥土發(fā)生硬化現(xiàn)象以后，十分容易受到外界溫度影響以及材料水化現(xiàn)象影響而產(chǎn)生的收縮現(xiàn)象。該現(xiàn)象也是一種比較常見(jiàn)的混凝土構(gòu)件現(xiàn)象，一般常發(fā)生于溫差較大的施工現(xiàn)場(chǎng)以及大體積混凝土。很多材料自身都存在熱脹冷縮現(xiàn)象，對(duì)于混凝土來(lái)說(shuō)，其也是該種材料類(lèi)型。如果混凝土的收縮冷縮不能在自身約束力下發(fā)生自由發(fā)展，那么其就會(huì)產(chǎn)生裂縫來(lái)對(duì)應(yīng)，以達(dá)到抵消內(nèi)部約束力的最終目的。裂縫產(chǎn)生過(guò)程與混凝土收縮時(shí)間有關(guān)，一般會(huì)在一兩年完成，且裂縫的產(chǎn)生形狀、產(chǎn)生尺寸以及發(fā)展都沒(méi)有固定規(guī)律。當(dāng)溫度裂縫發(fā)展到一定程度時(shí)，混凝土也會(huì)出現(xiàn)不同程度的碳化現(xiàn)象，鋼筋也會(huì)面臨腐蝕。有關(guān)研究顯示，溫度裂縫十分容易受到外界溫度的影響，溫差較大時(shí)裂縫較寬，溫差較小時(shí)裂縫較小，且冬季裂縫比夏季裂縫尺寸要更大[6-7]。

(2)收縮裂縫

混凝土如果在空氣中發(fā)生硬化，體積會(huì)變小，進(jìn)而產(chǎn)生收縮裂縫，如果混凝土是在水中結(jié)硬，那么其體積也會(huì)有所膨脹。收縮裂縫產(chǎn)生的原因可以分成干縮與凝縮兩大部分。第一，干縮是指混凝土構(gòu)件在逐漸硬化的過(guò)程中會(huì)失去水分而發(fā)生收縮現(xiàn)象。第二，凝縮。是指混凝土表面會(huì)形成砂漿層，該層主要由細(xì)集料與材料水泥組成，由于混凝土構(gòu)件分成上下兩層，且上層的巖漿層干縮比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于下層混凝土。因此在這樣的情況下，凝縮裂縫也就產(chǎn)生。不管是干縮現(xiàn)象還是凝縮現(xiàn)象，都不會(huì)受外力影響。收縮現(xiàn)象是混凝土本身的收縮變形情況，不會(huì)受到外界因素約束，且這樣的現(xiàn)象會(huì)持續(xù)兩年以上甚至更久。

混凝土在發(fā)生水化時(shí)，其導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)有所降低，構(gòu)建內(nèi)部的熱量散失速度也較慢，特別是對(duì)于部分大體積混凝土來(lái)說(shuō)，構(gòu)建內(nèi)部的散熱速度更慢，構(gòu)建體積會(huì)隨著溫度的升高而變得更加膨脹，也會(huì)在外部因?yàn)榻佑|環(huán)境的溫度低而產(chǎn)生體積快速收縮現(xiàn)象。不管是內(nèi)部膨脹還是外部收縮，兩者在共同作用下極容易產(chǎn)生裂縫。因此在開(kāi)展大體積混凝土施工工程時(shí)，要盡可能地選擇水化熱低的材料。

(3)沉陷裂縫

如果建筑物所處的位置土質(zhì)不夠均勻，或者是人工在操作時(shí)，導(dǎo)致混凝土密實(shí)度不夠、模板支撐不夠等，都是導(dǎo)致混凝土發(fā)生結(jié)構(gòu)裂縫的主要原因。特別是對(duì)于部分溫度較低的環(huán)境，混凝土的地基土質(zhì)十分容易發(fā)生凍裂現(xiàn)象，這種凍土在外界環(huán)境影響下，會(huì)逐漸產(chǎn)生不均勻沉降情況，發(fā)生裂縫，這樣的地方也被稱(chēng)作是沉降裂縫。

2.2.3 裂縫由材料所引起

在考慮混凝土硬化強(qiáng)度時(shí)，往往會(huì)考慮混凝土拌合過(guò)程中產(chǎn)生的堿性離子，因?yàn)榛炷林械膲A性離子會(huì)與活性骨料通過(guò)吸收水份發(fā)生體積增大的化學(xué)反應(yīng)，造成混凝土從內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，最終致使其膨脹開(kāi)裂。這種現(xiàn)象為堿骨料反應(yīng)，反應(yīng)的結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生裂縫。這種裂縫的出現(xiàn)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的使用安全性帶來(lái)很大的隱患，因此在材料的選擇上尤為重要，在材料選擇的時(shí)候，需要對(duì)水泥，粗細(xì)骨料的中活性成分要做好檢測(cè)和鑒定工作，保證混凝土的強(qiáng)度和質(zhì)量。

3 市政橋梁施工混凝土裂縫優(yōu)化措施

3.1 加強(qiáng)裂縫修補(bǔ)

施工人員在日常施工過(guò)程中一定要及時(shí)發(fā)現(xiàn)裂縫的存在，降低裂縫對(duì)整體工程施工的負(fù)面影響，做好對(duì)應(yīng)的裂縫修補(bǔ)工作。具體的工作方法包括嵌縫法、表面修補(bǔ)法、加固法以及灌漿修補(bǔ)法等。比如在開(kāi)展表面修補(bǔ)法時(shí)，可以對(duì)表面的部分裂縫進(jìn)行整體修補(bǔ)，也可以借助水泥漿對(duì)裂縫進(jìn)行涂抹，這樣能夠避免發(fā)生承載力受影響的情況。這種方法在我國(guó)的道路橋梁施工中是一種十分常見(jiàn)的方法；又比如灌漿修補(bǔ)法，能夠?qū)Τ霈F(xiàn)結(jié)構(gòu)性能的裂縫因素進(jìn)行修補(bǔ)，可通過(guò)添加灌漿材料的方法對(duì)其硬化后的裂縫進(jìn)行填補(bǔ)。日常中最常見(jiàn)的灌漿材料包括環(huán)氧聚合物、水泥漿等，如果裂縫現(xiàn)象較為嚴(yán)重，則可以利用聚氨酯或是甲基丙烯酸酯；又比如嵌縫法，主要是在裂縫處進(jìn)行開(kāi)槽，對(duì)其填補(bǔ)對(duì)應(yīng)的封堵材料。這種方法的修補(bǔ)效果十分顯著，還能保證外觀整潔。而結(jié)構(gòu)加固法最明顯的優(yōu)勢(shì)就是能夠提升混凝土強(qiáng)度，提升橋梁使用壽命的同時(shí)也能通過(guò)增加橫截面積的方法達(dá)到修補(bǔ)目的，降低裂縫產(chǎn)生的負(fù)面影響。

3.2 控制施工溫度

通過(guò)埋設(shè)水管的方式可以達(dá)到冷水降溫的方式，控制施工溫度，這樣也能夠避免由于溫差過(guò)大而產(chǎn)生的裂縫問(wèn)題。在拆除模具時(shí)，也應(yīng)該根據(jù)嚴(yán)格的施工規(guī)定對(duì)溫度驟降產(chǎn)生的負(fù)面影響進(jìn)行及時(shí)修補(bǔ)。比如在冬天施工時(shí)要積極采用覆蓋措施，在運(yùn)輸混凝土?xí)r，可以借助一定的防曬措施避免發(fā)生水分流失現(xiàn)象。此外，控制水泥入機(jī)溫度也是緩解裂縫產(chǎn)生的重要舉措。一般來(lái)說(shuō)，溫度控制在60℃以?xún)?nèi)最佳；而入模溫度則一般控制在30℃以?xún)?nèi)，這樣能夠有效緩解溫度對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生的催化作用。

3.3 混凝土裂縫的治理

治理混凝土裂縫最常見(jiàn)的方法之一就是充填法，特別是對(duì)于部分寬度較高的裂縫，這種方法的效果更是十分顯著。首先，施工人員一定要對(duì)現(xiàn)有的裂縫進(jìn)行開(kāi)槽，清理雜質(zhì)后可用合適的填充料進(jìn)行處理。在修復(fù)環(huán)節(jié)完成以后，可以開(kāi)展對(duì)應(yīng)的硬度測(cè)試，讓混凝土的表面能夠保持光滑；在利用灌漿操作時(shí)，可以利用處理裂縫表面的模式進(jìn)行處理，但是這種方式僅僅只適用于較窄或較小的裂縫，最常見(jiàn)的填充物為環(huán)氧類(lèi)樹(shù)脂。在正式填充之前，一定要用鋼絲對(duì)混凝土的表面進(jìn)行整理，待完全清洗過(guò)后才可涂抹對(duì)應(yīng)的環(huán)氧類(lèi)樹(shù)脂。這是一種十分常見(jiàn)的裂縫處理模式，可較好地處理混凝土裂縫，也比較適用于較深的裂縫處理。

3.4 加強(qiáng)后期混凝土的養(yǎng)護(hù)

首先，針對(duì)混凝土產(chǎn)生的溫差問(wèn)題，在澆筑環(huán)節(jié)結(jié)束以后，施工人員一定要加強(qiáng)對(duì)應(yīng)的保溫操作。比如在冬季施工時(shí)要適當(dāng)添加防凍劑，避免溫差過(guò)大而產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象。其次，當(dāng)混凝土初步成型以后，也可以在表面添加塑料膜以及帆布等基礎(chǔ)的保溫裝置，保持正常溫度。但是在控制溫度時(shí)也要控制對(duì)應(yīng)的濕度，避免發(fā)生過(guò)于干燥而產(chǎn)生的混凝土裂縫現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于橋梁施工來(lái)說(shuō)，會(huì)出現(xiàn)各種因素而產(chǎn)生的問(wèn)題，這些問(wèn)題會(huì)對(duì)整個(gè)橋梁施工質(zhì)量造成影響，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?duì)施工人員以及整個(gè)施工團(tuán)隊(duì)造成人身安全影響。鑒于此，在實(shí)際施工時(shí)，管理人員一定要明確自身的管理態(tài)度，一定要重視混凝土的整個(gè)施工環(huán)節(jié)，避免發(fā)生裂縫現(xiàn)象，控制整個(gè)施工技術(shù)，完善對(duì)應(yīng)的施工流程，提升混凝土施工質(zhì)量的同時(shí)也可有效保證整個(gè)市政橋梁的施工質(zhì)量。