道路橋梁施工中混凝土裂縫成因及策略

苗永強(qiáng)

（山東東方路橋建設(shè)有限公司，山東臨沂 276000)

0 引言

混凝土材料目前仍然是道路橋梁大型工程項(xiàng)目的重要施工材料，工程技術(shù)人員針對(duì)混凝土材料如果無(wú)法給予必要的前期處理操作，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性以及非結(jié)構(gòu)性的道路橋梁裂縫。道路橋梁的結(jié)構(gòu)在產(chǎn)生裂縫的過(guò)程中，未經(jīng)必要處理的裂縫將會(huì)逐步蔓延，直至威脅到整個(gè)道路橋梁的正常使用。由此能夠判斷得出，道路橋梁的工程具體負(fù)責(zé)人員務(wù)必重視混凝土的裂縫缺損狀況，并且要善于運(yùn)用因地制宜的施工工藝方法進(jìn)行整改。

1 道路橋梁施工中的混凝土裂縫常見種類

1.1 結(jié)構(gòu)性的混凝土裂縫

對(duì)于道路橋梁的結(jié)構(gòu)而言，結(jié)構(gòu)性的混凝土裂縫的基本特征是外界的荷載作用力直接造成了材料裂縫形成。混凝土裂縫是否表現(xiàn)為寬度與長(zhǎng)度較大的特征，決定于外界荷載的強(qiáng)度。并且，混凝土的裂縫分布區(qū)域也取決于荷載作用力的強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)性的混凝土裂縫占據(jù)較大的比例，因此屬于主要性的工程裂縫種類。

例如，豎向性的混凝土裂縫較多存在于跨中部位的簡(jiǎn)支梁截面周邊區(qū)域，位于下端邊緣部位的簡(jiǎn)支梁混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生豎向裂縫。上述工程裂縫的明顯特征就是均勻分布、間隔距離較小以及延伸寬度較小。但是在特殊的情況下，存在較大寬度的豎向的混凝土裂縫也會(huì)導(dǎo)致截面部位缺少必要的荷載強(qiáng)度，進(jìn)而引發(fā)了橋梁塌陷等后果。拉應(yīng)力將會(huì)直接作用于工程截面的附近區(qū)域部位，但是傾斜性的混凝土裂縫具有相對(duì)較低的發(fā)生概率?；炷亮芽p還應(yīng)當(dāng)包含錨固區(qū)以及墩柱部位裂縫，受到過(guò)大的局部性應(yīng)力拉伸影響就會(huì)造成混凝土的破碎現(xiàn)象。

1.2 非結(jié)構(gòu)性的混凝土裂縫

與結(jié)構(gòu)性的混凝土裂縫缺陷相比，非結(jié)構(gòu)性的混凝土裂縫通常包括混凝土本身的外觀性狀改變，因此可以將其視為變形裂縫。在多數(shù)的情況下，工程材料的體積結(jié)構(gòu)收縮、外界溫度或者濕度的條件因素改變都可能會(huì)誘發(fā)此類裂縫。除此以外，澆筑混凝土的具體施工方法、道路橋梁的運(yùn)行使用環(huán)境、工程養(yǎng)護(hù)條件等多種要素會(huì)誘發(fā)非結(jié)構(gòu)性的混凝土材料裂縫。

例如，對(duì)于鋼筋銹蝕誘發(fā)的混凝土裂縫缺陷事故，遭受腐蝕破壞的道路橋梁鋼筋支撐體系很可能會(huì)快速膨脹，易于吸收潮濕氣體?；炷敛牧嫌捎谑艿匠睗竦耐饨鐨饬髑秩霛B透破壞，因此保護(hù)層會(huì)快速膨脹直至破裂。自然環(huán)境的溫度條件如果發(fā)生明顯的改變，達(dá)到了極限抗拉強(qiáng)度指標(biāo)的混凝土也會(huì)表現(xiàn)為拉應(yīng)力過(guò)高的狀態(tài)?；炷劣捎跓o(wú)法承受較大強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)內(nèi)部拉應(yīng)力，造成了材料裂縫或者缺損等現(xiàn)象（見圖1）。

圖1 道路橋梁混凝土裂縫

2 道路橋梁施工中的混凝土裂縫形成根源

2.1 環(huán)境溫度改變

混凝土屬于膨脹性與收縮性比較顯著的工程材料類型，因此在自然氣候以及外界溫度產(chǎn)生顯著改變的狀態(tài)下，混凝土?xí)憩F(xiàn)為收縮或者體積膨脹等傾向。自然氣候溫度如果在較短的時(shí)間里產(chǎn)生了急劇的改變波動(dòng)，則會(huì)引發(fā)收縮后的材料表層開裂。情況嚴(yán)重時(shí)，寬度較大的混凝土裂縫還可能造成道路橋梁的表層結(jié)構(gòu)發(fā)生滲漏，威脅道路橋梁的結(jié)構(gòu)完整性。工程技術(shù)人員對(duì)自然環(huán)境條件沒有保持密切的關(guān)注，忽視運(yùn)用專門的技術(shù)儀器測(cè)試混凝土所在的空間溫度條件。

混凝土不僅比較易于受到外界溫度影響，同時(shí)還會(huì)受到濕度條件改變?cè)斐傻牟焕绊憽４嬖谶^(guò)大空氣濕度的工程所在區(qū)域自然環(huán)境條件將會(huì)腐蝕道路橋梁鋼筋，導(dǎo)致鋼筋支撐體系明顯存在失穩(wěn)的狀況。鋼筋結(jié)構(gòu)一旦遭受到腐蝕與破壞，那么施工人員需要立即對(duì)其進(jìn)行除銹處理，在必要時(shí)還需進(jìn)行鋼筋支撐體系的整體更換。溫度裂縫具有普遍覆蓋的明顯特征，此種類型的材料裂縫亟待道路橋梁的管理人員重視。

2.2 人為施工操作

某些道路橋梁的施工人員對(duì)于配制工程混凝土沒有進(jìn)行嚴(yán)格準(zhǔn)確的審查控制，造成了混凝土的不當(dāng)材料配比后果。施工人員在振搗混凝土或者澆筑混凝土?xí)r，沒有認(rèn)真遵守最基本的混凝土施工步驟順序，進(jìn)而產(chǎn)生了混凝土的表層麻面與蜂窩現(xiàn)象[1]。未經(jīng)防水保護(hù)的橋梁與道路混凝土表面將會(huì)快速受到自然降雨的腐蝕破壞，并且逐漸引發(fā)混凝土的深部裂縫以及結(jié)構(gòu)失穩(wěn)事故。施工人員如果沒有較好的業(yè)務(wù)素養(yǎng)，不利于施工過(guò)程的正確實(shí)施。

施工人員在養(yǎng)護(hù)道路橋梁的混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格限定最佳養(yǎng)護(hù)時(shí)間，否則會(huì)造成拆除模板以后的混凝土失去支撐性，進(jìn)而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的嚴(yán)重不良后果。此外，施工人員沒有準(zhǔn)確掌握預(yù)埋管道的直徑，導(dǎo)致混凝土頻繁產(chǎn)生劇烈的收縮?；炷恋臒崦浝淇s性質(zhì)較為明顯，施工人員如果無(wú)法做到準(zhǔn)確控制材料的組成配比，那么缺少減水劑或者骨料的混凝土結(jié)構(gòu)也會(huì)增加裂縫發(fā)生的概率[2]。

2.3 不均勻的地基沉降

某些道路橋梁的工程結(jié)構(gòu)建立在軟弱土層的特殊地基土體之上，地基沉降事故發(fā)生的概率就會(huì)相對(duì)較高。失去穩(wěn)定性的道路橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)會(huì)直接誘發(fā)混凝土裂縫，并且施工人員在查找與處理此類工程裂縫時(shí)將會(huì)面臨較大的難度。由此可見，受軟土層或者濕陷性土壤結(jié)構(gòu)影響的路橋地基沉降也關(guān)系到混凝土的材料裂縫缺陷，上述狀況必須要引起工程技術(shù)人員重視。

目前現(xiàn)有的多數(shù)道路橋梁結(jié)構(gòu)都具有覆蓋面積龐大的特征，工程施工單位將會(huì)面臨較長(zhǎng)的項(xiàng)目施工期限。在此種情況下，橋梁地基所在部位的土壤含水率以及硬度性能指標(biāo)都會(huì)不斷改變，最終造成裂縫發(fā)生概率的明顯增加。橋梁路基如果產(chǎn)生了程度較為明顯的沉降，那么路基不均勻沉降就會(huì)增加混凝土遭受破壞的可能性。由此可見，準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)性的橋梁地基沉降幅度具有非常關(guān)鍵的工程實(shí)踐意義。

3 道路橋梁施工中的混凝土裂縫解決策略要點(diǎn)

3.1 及時(shí)修補(bǔ)現(xiàn)有的工程結(jié)構(gòu)裂縫

混凝土的工程結(jié)構(gòu)裂縫如果未能及時(shí)查找與修補(bǔ)，混凝土的結(jié)構(gòu)表面以及結(jié)構(gòu)深部原有的裂縫覆蓋區(qū)域?qū)?huì)顯著擴(kuò)大，直至產(chǎn)生道路橋梁的整體失穩(wěn)或者滲漏后果。由此可見，及時(shí)修補(bǔ)道路橋梁目前現(xiàn)存的工程裂縫有益于杜絕裂縫損失，維護(hù)道路橋梁的結(jié)構(gòu)完整[3]。具體在現(xiàn)階段的工程實(shí)踐中，工程技術(shù)人員針對(duì)混凝土裂縫應(yīng)當(dāng)借助專門的防水材料或者砂漿材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)男扪a(bǔ)處理，確保將防水性能優(yōu)良的砂漿均勻分布在結(jié)構(gòu)裂縫的區(qū)域部位。

對(duì)于結(jié)構(gòu)裂縫實(shí)施表面填充的施工處理、修補(bǔ)裂縫表層部位、灌入裂縫部位的水泥漿液等都屬于常用修補(bǔ)手段，施工人員務(wù)必全面掌握以上多種類型的裂縫處理工藝方法。具體來(lái)講，施工人員對(duì)于寬度與深度較大的混凝土裂縫需要運(yùn)用填充方式來(lái)進(jìn)行彌補(bǔ)，保證做到完整填充裂縫。在目前的情況下，工程技術(shù)人員可以重點(diǎn)考慮選擇水泥漿或者環(huán)氧樹脂等填充材料，有效防止鋼筋銹蝕損壞。施工技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將鋼筋防腐層均勻布置在鋼筋的結(jié)構(gòu)表面，以此來(lái)預(yù)防暴露在外部環(huán)境中的鋼筋過(guò)快產(chǎn)生腐蝕生銹的狀況，定期檢測(cè)鋼筋的堅(jiān)固程度（見圖2）。

圖2 施工人員正在進(jìn)行裂縫修補(bǔ)操作

3.2 嚴(yán)格把控混凝土的質(zhì)量

從根本上來(lái)講，混凝土質(zhì)量直接關(guān)系裂縫故障的產(chǎn)生概率。但是，現(xiàn)階段仍然存在較多的施工單位人員沒有做到全面嚴(yán)格審核混凝土的各項(xiàng)指標(biāo)。只有工程采購(gòu)人員針對(duì)混凝土的各項(xiàng)配比數(shù)據(jù)展開了專業(yè)化的審查管理，才能預(yù)防混凝土裂縫。道路橋梁工程的相關(guān)負(fù)責(zé)人員在運(yùn)送混凝土、配制混凝土以及攪拌混凝土?xí)r，都要摻入最佳比例的減水劑以及其他外加劑。同時(shí)，工程技術(shù)人員針對(duì)砂石骨料的摻入比例也要進(jìn)行合理的限定，做到全面有效降低材料裂縫的風(fēng)險(xiǎn)概率。

含水率指標(biāo)屬于核心性的工程技術(shù)指標(biāo)，混凝土如果包含了過(guò)多的水，那么就非常容易產(chǎn)生外觀的改變。在混凝土中摻入抗裂砂漿或者骨料，可以防止混凝土的形狀改變。道路橋梁項(xiàng)目的施工負(fù)責(zé)人員需要保證全面測(cè)試混凝土的含水率以及其他各項(xiàng)關(guān)鍵性能指標(biāo)，切實(shí)防止混凝土發(fā)生大規(guī)模的裂縫[4]。

例如，在混凝土項(xiàng)目施工過(guò)程中，技術(shù)人員針對(duì)大體積混凝土如果沒有進(jìn)行妥善的保養(yǎng)監(jiān)測(cè)，那么大體積混凝土就會(huì)表現(xiàn)為水化熱的過(guò)度散發(fā)。大體積混凝土本身具備龐大的體積規(guī)模以及厚實(shí)的材料外觀結(jié)構(gòu)，需要實(shí)施現(xiàn)澆操作的施工工藝流程。環(huán)境氣溫的頻繁波動(dòng)、水泥散發(fā)水化熱、材料劇烈收縮等關(guān)鍵因素都會(huì)引發(fā)大體積混凝土開裂，項(xiàng)目施工人員必須全面審查混凝土是否存在較為顯著的外觀開裂缺陷。目前用于處理大體積混凝土的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)是合理預(yù)防收縮開裂以及工程材料泌水，結(jié)合因地制宜的施工技術(shù)思路來(lái)避免大體積混凝土常見缺陷。按照目前現(xiàn)有的工程施工監(jiān)管基本規(guī)范準(zhǔn)則，大體積混凝土的界定標(biāo)準(zhǔn)在于外觀尺寸超出1m 的混凝土材料。大體積混凝土存在相對(duì)集中的水化熱釋放狀態(tài)，由此造成了材料內(nèi)部溫度快速升高的趨勢(shì)。大體積混凝土的明顯特征體現(xiàn)在水化熱造成較為強(qiáng)烈的材料內(nèi)部收縮，凝膠材料以及其他組成材料將會(huì)引發(fā)有害的工程基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)裂縫。存在較大的外部與內(nèi)部溫度差異的大體積混凝土很有可能表現(xiàn)為材料溫度裂縫，嚴(yán)重阻礙工程混凝土的安全使用效益的提升。

3.3 規(guī)范道路橋梁的施工操作過(guò)程

道路橋梁施工的過(guò)程必須得到嚴(yán)格的監(jiān)督，運(yùn)用全方位的道路橋梁質(zhì)量管控技術(shù)手段來(lái)促進(jìn)道路橋梁施工的綜合效益提升。近些年以來(lái)，某些道路橋梁的施工負(fù)責(zé)人員由于受到工期緊迫以及其他因素影響，忽視了檢測(cè)混凝土的潛在質(zhì)量缺陷。道路橋梁的施工人員應(yīng)當(dāng)具備更好的綜合業(yè)務(wù)素質(zhì)，善于使用專業(yè)化的混凝土檢測(cè)儀器。在養(yǎng)護(hù)以及澆筑混凝土?xí)r，施工技術(shù)人員要準(zhǔn)確把控施工步驟的時(shí)間與頻率，及早查找混凝土的質(zhì)量缺陷。

混凝土的工程表面需要保證最佳的濕潤(rùn)程度，禁止施工人員過(guò)多噴灑水分，但是也不能長(zhǎng)期不進(jìn)行灑水潤(rùn)濕的處理。在外界氣候較為干燥的情況下，應(yīng)當(dāng)適度增加原有的灑水養(yǎng)護(hù)頻率，避免溫度裂縫的形成。信息化的工程監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備目前已經(jīng)被推廣用于混凝土工程，工程檢測(cè)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)使用專業(yè)的儀器，完整采集混凝土裂縫的相關(guān)數(shù)據(jù)信息。

工程技術(shù)人員務(wù)必全面做好針對(duì)混凝土的前期安全保存以及采購(gòu)監(jiān)管工作，以便于道路橋梁混凝土能夠表現(xiàn)為預(yù)期的良好施工處理效果。道路橋梁的工程混凝土材料只有得到了合理與科學(xué)的選取，才能切實(shí)防范道路橋梁的混凝土產(chǎn)生程度較為明顯的泌水或者裂縫缺陷。在工程材料的市場(chǎng)范圍內(nèi)，工程采購(gòu)人員務(wù)必全面核對(duì)混凝土的材料合格證明，保證道路橋梁混凝土已經(jīng)達(dá)到了優(yōu)良的施工安全性能指標(biāo)。道路橋梁工程采購(gòu)人員能否對(duì)混凝土展開嚴(yán)格的采購(gòu)審核，關(guān)系到混凝土的材料使用性能。施工操作技術(shù)人員對(duì)混凝土應(yīng)當(dāng)進(jìn)行妥善的保存以及運(yùn)輸，防止由于運(yùn)輸環(huán)節(jié)的過(guò)度顛簸造成混凝土結(jié)構(gòu)缺損。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)分析可見，混凝土裂縫在道路橋梁的結(jié)構(gòu)缺陷中占據(jù)較高比例。形成混凝土裂縫的常見原因包括人為的錯(cuò)誤操作、外部環(huán)境的溫度條件改變、道路橋梁的地基沉降等。為了實(shí)現(xiàn)必要的整改，道路橋梁的施工負(fù)責(zé)人員務(wù)必嚴(yán)格審核材料品質(zhì)，切實(shí)規(guī)范澆筑混凝土、養(yǎng)護(hù)混凝土以及振搗配制混凝土等關(guān)鍵性的施工步驟，確保道路橋梁施工的順利開展。