橋梁工程混凝土裂縫成因以及控制措施分析

遼寧遠(yuǎn)華建設(shè)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000

新時(shí)期背景下，隨著我國(guó)橋梁工程項(xiàng)目規(guī)模的不斷擴(kuò)大，施工質(zhì)量問(wèn)題也逐漸增多，其已經(jīng)成為阻礙工程良性發(fā)展的客觀因素。橋梁工程質(zhì)量問(wèn)題主要是混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題，不僅會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成影響，還會(huì)影響橋梁的使用壽命。因此，在實(shí)踐階段需要對(duì)裂縫問(wèn)題進(jìn)行全面的分析，從而科學(xué)地解決裂縫問(wèn)題。

1 橋梁施工裂縫影響

在橋梁工程施工的過(guò)程中，如果出現(xiàn)裂縫問(wèn)題，會(huì)對(duì)橋梁工程的使用性能與使用年限造成影響。

1.1 橋梁使用性能受到影響

橋梁混凝土出現(xiàn)裂縫問(wèn)題，橋梁結(jié)構(gòu)剛度就會(huì)弱化，車輛在通行時(shí)安全性、穩(wěn)定性得不到保證。如果裂縫面積過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致橋面出現(xiàn)大量的凹凸裂縫，同時(shí)隨著裂縫的不斷發(fā)育，當(dāng)裂縫寬度、深度達(dá)到一定范圍值時(shí)，橋梁結(jié)構(gòu)的功能性就會(huì)受到影響。

1.2 橋梁使用年限受到影響

橋梁結(jié)構(gòu)整體承載性較高，其承托著自身結(jié)構(gòu)重量和車輛通行的荷載。一旦橋梁混凝土出現(xiàn)裂縫問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致橋梁自身的強(qiáng)度下降，耐久性能降低。當(dāng)橋梁出現(xiàn)裂縫問(wèn)題時(shí)，水會(huì)通過(guò)裂縫不斷地滲透到混凝土結(jié)構(gòu)中，此時(shí)水會(huì)與水泥發(fā)生化學(xué)作用，時(shí)間一長(zhǎng)會(huì)將水泥中的水化產(chǎn)物溶解流失，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)受到破壞。同時(shí)空氣中的二氧化碳也會(huì)隨著裂縫進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，并且在潮濕的環(huán)境下，二氧化碳會(huì)與水泥中的硅酸二鈣、硅酸三鈣等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成碳酸鹽，碳酸鹽會(huì)降低鋼筋的剛度，引起鋼筋銹蝕問(wèn)題。一旦橋梁主體結(jié)構(gòu)的混凝土與鋼筋材料出現(xiàn)化學(xué)變化，橋梁的使用年限則會(huì)縮短。

2 橋梁工程混凝土裂縫成因

2.1 施工荷載

在混凝土施工的過(guò)程中，施工荷載是導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫問(wèn)題的關(guān)鍵。一般情況下，荷載裂縫主要出現(xiàn)在受拉區(qū)以及受剪區(qū)與振動(dòng)嚴(yán)重的部位。

（1）施工環(huán)節(jié)人為踩踏導(dǎo)致受力筋混凝土保護(hù)層承受力增加，構(gòu)件有效高度被減小，構(gòu)件支撐邊緣會(huì)出現(xiàn)垂直于受力筋的裂縫。

（2）施工時(shí)水灰比過(guò)大，混凝土振搗成型后，混凝土泌水產(chǎn)生下沉問(wèn)題也會(huì)出現(xiàn)裂縫。

（3）混凝土施工環(huán)節(jié)由于振搗不夠密實(shí)，混凝土內(nèi)部存在孔洞，從而出現(xiàn)受力裂縫。

（4）橋梁工程施工中混凝土澆筑速度過(guò)快，大面積澆筑混凝土?xí)r混凝土?xí)嬖谑湛s、沉降過(guò)程，導(dǎo)致模板承受力下降，出現(xiàn)局部裂縫問(wèn)題。

（5）在雙柱結(jié)構(gòu)或獨(dú)柱結(jié)構(gòu)的橋梁墩身位置，荷載大于平行力會(huì)產(chǎn)生裂縫。

（6）在彎矩最大截面位置處，施工受力過(guò)大會(huì)出現(xiàn)垂直類型裂縫，這種裂縫還會(huì)朝著軸向發(fā)展。

（7）施工過(guò)程中當(dāng)主鋼筋與抗剪筋設(shè)置不足時(shí)，箍筋過(guò)緊會(huì)導(dǎo)致斜向受到破壞，出現(xiàn)裂縫問(wèn)題。

2.2 溫度差異

（1）內(nèi)部溫度裂縫。混凝土在硬化過(guò)程中會(huì)釋放出大量的水化熱，混凝土內(nèi)部溫度會(huì)急劇上升。當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度過(guò)大時(shí)，表面結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力，會(huì)破壞混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，導(dǎo)致裂縫問(wèn)題產(chǎn)生。同時(shí)，混凝土內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)會(huì)釋放出大量的熱量，內(nèi)部溫度過(guò)高而外界溫度過(guò)低，極易出現(xiàn)裂縫。

（2）外部溫度裂縫?；炷帘砻胬瓚?yīng)力易受到氣溫降低帶來(lái)的影響，當(dāng)表面應(yīng)力過(guò)大時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)就會(huì)出現(xiàn)裂縫。另外，混凝土內(nèi)部溫度變化是一個(gè)持續(xù)過(guò)程，若外部溫度持續(xù)下降到一定數(shù)值，內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度與外部結(jié)構(gòu)溫度差異性過(guò)大就會(huì)出現(xiàn)溫度裂縫。

2.3 塑性收縮

大多數(shù)情況下，塑性收縮裂縫與混凝土表面失水過(guò)快有關(guān)。從理論層面而言，只要是新澆筑的混凝土其表面失水速度比泌水速度大，當(dāng)混凝土表面收縮值大于內(nèi)部收縮值時(shí)，塑性裂縫就會(huì)存在。這主要是混凝土內(nèi)部收縮加劇混凝土表面張拉力度，當(dāng)張拉強(qiáng)度超過(guò)抗張拉強(qiáng)度時(shí)，必然形成裂縫。

3 橋梁施工裂縫的防控措施

針對(duì)橋梁工程混凝土裂縫問(wèn)題，考慮到其危害性，需要從施工環(huán)節(jié)做好施工過(guò)程的控制。

3.1 施工裂縫控制

（1）在施工的過(guò)程中，需要選擇合理的結(jié)構(gòu)方式與分塊方式設(shè)置好施工縫，并且按照溫度裂縫的要求進(jìn)行分塊，保證施工時(shí)荷載應(yīng)力能夠得到平分。

（2）鋼筋布置需要按照“小直徑、密間距”的方式進(jìn)行布置，并且在變截面位置增加鋼筋的數(shù)量，同時(shí)在表面位置上需要設(shè)置鋼筋網(wǎng)片，為了減少鋼筋出現(xiàn)銹蝕問(wèn)題，混凝土內(nèi)可以添加外加劑，提升其耐久性。

（3）要精確計(jì)算結(jié)構(gòu)物的沉降量，以減少地基不均勻沉降出現(xiàn)的裂縫問(wèn)題。

（4）施工環(huán)節(jié)需要按照根據(jù)施工工藝要求進(jìn)行，并且對(duì)施工機(jī)具與材料合理堆放，從而減少荷載引起的裂縫。

3.2 溫度裂縫控制

對(duì)于施工溫度的變化，要嚴(yán)格地按照《混凝土的結(jié)構(gòu)的工程施工質(zhì)量驗(yàn)收要求規(guī)范》（GB 50204—2018）進(jìn)行執(zhí)行。為了減少混凝土溫度引起的裂縫問(wèn)題，在混凝土澆筑施工環(huán)節(jié)，可以在混凝土澆筑區(qū)域布置冷卻水管，冷卻水管布置形式按照折線的方式布置，相鄰水管間距控制在0.8～1.0m，使其形成一個(gè)冷卻系統(tǒng)，在混凝土澆筑時(shí)間將冷卻管通水，避免溫度過(guò)熱。在具體操作階段，需要對(duì)施工溫度進(jìn)行檢查，檢查的方式采用專門(mén)的測(cè)溫計(jì)插入混凝土體內(nèi)10cm位置讀取溫度，而后按照測(cè)量的溫度數(shù)據(jù)，調(diào)整施工溫度。此外，需要控制混凝土拌和物入模的溫度，入模溫度要≤5℃，且不能＞35℃。當(dāng)施工氣候溫度達(dá)到30℃時(shí)，需要按照高溫施工要求做好溫度處理；當(dāng)施工環(huán)境為冬季時(shí)，需要按照冬季澆筑施工方式處理溫度問(wèn)題。

3.3 塑性收縮裂縫控制

（1）橋梁混凝土工程施工環(huán)節(jié)，需要做好結(jié)構(gòu)水灰比控制，水泥類型選擇水熱化程度低的材料。（2）做好混凝土骨料含泥量控制，降低混凝土結(jié)構(gòu)的孔隙率。（3）在橋梁混凝土結(jié)構(gòu)澆筑施工處，需要對(duì)模板進(jìn)行濕潤(rùn)處理。（4）混凝土澆筑環(huán)節(jié)按照橋梁工程要求，做好混凝土泵送角度控制，例如，在澆筑過(guò)程中采用快插慢拔的方式進(jìn)行振搗施工，振搗時(shí)振搗棒需要按照“一”字型的方式均勻排列，再進(jìn)行振搗作業(yè)。

4 橋梁混凝土裂縫技術(shù)處理工作

在橋梁工程混凝土裂縫控制階段，對(duì)于不同類型、規(guī)格的混凝土處理方式也是不一樣的，以下對(duì)常見(jiàn)的橋梁混凝土裂縫處理技術(shù)進(jìn)行分析。

4.1 表面處理法

表面處理方式是橋梁混凝土裂縫常用的處理方式之一，該技術(shù)應(yīng)用主要在混凝土裂縫表面通過(guò)樹(shù)脂膠涂刷修復(fù)裂縫問(wèn)題。在施工前需要采用鋼絲刷清潔混凝土裂縫表面，將附著物處理且風(fēng)干裂縫結(jié)構(gòu)位置后，采用油灰狀樹(shù)脂在裂縫位置均勻涂刷，讓油灰狀樹(shù)脂能夠滲透到裂縫縫隙中，當(dāng)裂縫縫隙填滿后待油灰狀樹(shù)脂風(fēng)干后，采用刮板對(duì)處理位置進(jìn)行鏟平，減少裂縫問(wèn)題出現(xiàn)。

4.2 填充法

填充法主要適用于裂縫寬度≥0.3mm的裂縫。在裂縫位置處采用切割機(jī)加深裂縫的深度，切割出≥20mm的“V”型溝槽；然后采用高壓噴槍沖洗裂縫位置，將裂縫中的雜物清理干凈；將灌漿嘴埋設(shè)到裂縫處進(jìn)行灌漿處理，灌漿速度達(dá)到裂縫位置2/3時(shí)采用膠體進(jìn)行密封，當(dāng)膠體注射完成后要采用高密度混凝土對(duì)表面密封；最后進(jìn)入養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)以及質(zhì)量檢驗(yàn)環(huán)節(jié)。在裂縫修補(bǔ)完畢后，需要檢測(cè)補(bǔ)強(qiáng)質(zhì)量與效果，針對(duì)裂縫修補(bǔ)不嚴(yán)格或是裂縫閉合不完全位置，則需要進(jìn)行二次補(bǔ)修。

4.3 混凝土置換法

混凝土置換法是一種有效的裂縫處理技術(shù)。首先對(duì)混凝土裂縫位置處進(jìn)行銑刨、剔除，然后將拌和好的混凝土材料澆筑到處理區(qū)域中，混凝土置換材料可以選擇砂漿、聚合物、水泥漿液以及改性聚合物等材料。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，橋梁工程在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過(guò)程中很容易受到外界各種因素的影響出現(xiàn)裂縫問(wèn)題，此類問(wèn)題不僅會(huì)影響橋梁結(jié)構(gòu)的承載力，還會(huì)影響車輛通行的安全性。因此在裂縫處理階段，必須按照裂縫類型、裂縫規(guī)格大小，合理地選擇裂縫處理技術(shù)，并且需要嚴(yán)格地控制材料的質(zhì)量以及技術(shù)應(yīng)用效果，以保證橋梁混凝土裂縫問(wèn)題得到有效解決，從而為我國(guó)橋梁事業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的全面進(jìn)步。