道路橋梁施工中混凝土裂縫成因及控制措施

鄭來(lái)平

【摘要】在我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展中，建筑業(yè)也得到了持續(xù)發(fā)展，因此道路橋梁工程的項(xiàng)目越來(lái)越多。在建設(shè)道路橋梁的過(guò)程中，最容易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的為混凝土裂縫。混凝土裂縫不僅會(huì)減少道路橋梁的使用年限，還會(huì)直接影響道路橋梁的最終施工效果。所以施工人員必須尋找橋梁施工中產(chǎn)生混凝土裂縫的原因，并制定相應(yīng)的控制措施。本文將會(huì)對(duì)道路橋梁施工中混凝土裂縫成因及控制措施進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】道路橋梁施工;混凝土裂縫;成因;控制

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.09.060

引言：

在道路橋梁的實(shí)際施工過(guò)程中，容易因?yàn)槭┕べ|(zhì)量和外界因素的影響，降低混凝土的耐久性和強(qiáng)度，從而造成其出現(xiàn)裂縫。若不及時(shí)對(duì)裂縫進(jìn)行相應(yīng)的修補(bǔ)，則會(huì)影響道路橋梁的使用效果，當(dāng)裂縫出現(xiàn)在道路橋梁的關(guān)鍵部位，將會(huì)嚴(yán)重影響道路橋梁的整體結(jié)構(gòu)，從而造成混凝土出現(xiàn)嚴(yán)重的碳化鋼筋保護(hù)層掉落，誘發(fā)道路橋梁塌陷等嚴(yán)重的交通事故。所以，為了杜絕此類現(xiàn)象的出現(xiàn)，施工人員必須對(duì)混凝土裂縫采取針對(duì)性的控制手段。

1、混凝土裂縫簡(jiǎn)述

混凝土是建設(shè)道路橋梁的主要材料，其具有較強(qiáng)的耐火性、穩(wěn)固性以及彈性，同時(shí)還可以抗震、抗輻射。但在混凝土的固化過(guò)程中，所使用原材料的質(zhì)量以及溫度等其他因素容易影響混凝土的質(zhì)量，由于混凝土的拉伸應(yīng)力以及初始應(yīng)力等容易影響自身的黏結(jié)表面，從而造成混凝土出現(xiàn)裂縫，一旦裂縫逐漸開(kāi)始變大，將會(huì)直接影響道路橋梁的整體施工質(zhì)量。所以在道路橋梁的施工過(guò)程中，工作人員應(yīng)加強(qiáng)力度來(lái)管理混凝土裂縫，盡量杜絕裂縫的出現(xiàn)，其中提升項(xiàng)目的管理質(zhì)量，可有效降低混凝土裂縫的數(shù)量。

2、道路橋梁施工中混凝土裂縫成因分析

2.1因道路橋梁設(shè)計(jì)不合適造成混凝土裂縫

通過(guò)分析以往出現(xiàn)過(guò)的道路橋梁裂縫情況可得知，造成混凝土出現(xiàn)裂縫的原因與最初的設(shè)計(jì)圖紙有關(guān)。在設(shè)計(jì)圖紙過(guò)程中造成混凝土裂縫的行為，為在設(shè)計(jì)道路橋梁時(shí)，外部壓力和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不夠合理，造成道路和橋梁中的結(jié)構(gòu)應(yīng)力不均衡，不均勻的力容易破壞內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成混凝土裂縫;另外，有部分設(shè)計(jì)人員在構(gòu)思和設(shè)計(jì)道路橋梁圖紙時(shí)沒(méi)有充分地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，對(duì)道路和橋梁工程的地理位置和周邊環(huán)境了解并不全面，所以造成在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有過(guò)多真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)做支撐，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)圖紙的可實(shí)用性不高，引起混凝土出現(xiàn)裂縫;因?yàn)樵O(shè)計(jì)工作人員所設(shè)計(jì)施工圖紙可操作過(guò)低，所以在實(shí)際的施工過(guò)程中，施工人員為了更加便捷地操作會(huì)私自調(diào)整方案，這樣也容易造成在施工過(guò)程中出現(xiàn)混凝土裂縫。

2.2因載荷的影響而造成混凝土裂縫

因?yàn)檩d荷而造成的混凝土裂紋主要，為二次應(yīng)力開(kāi)裂與直接應(yīng)力開(kāi)裂兩種。二次應(yīng)力裂紋主要是外部荷載所造成的二次應(yīng)力所產(chǎn)生的裂紋。根據(jù)相關(guān)資料顯示，當(dāng)受力構(gòu)建中被挖出一個(gè)孔后，該孔周圍會(huì)出現(xiàn)較大的應(yīng)力集中，從而造成混凝土開(kāi)裂;直接應(yīng)力開(kāi)裂的主要原因?yàn)榈缆窐蛄涸O(shè)計(jì)階段沒(méi)有正確的計(jì)算結(jié)構(gòu)，造成試驗(yàn)力和實(shí)際力的數(shù)值不符合，從而造成道路橋梁的安全系數(shù)較低。另外，在實(shí)際的施工過(guò)程中，沒(méi)有嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖開(kāi)展施工、沒(méi)有限制在施工過(guò)程中的材料運(yùn)輸、裝卸、安裝等環(huán)節(jié)，也會(huì)導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。

2.3因溫度不同而造成混凝土裂縫

混凝土自身帶有冷收縮和熱膨脹等特點(diǎn)，若混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度以及外部環(huán)境出現(xiàn)過(guò)大的溫度變化，容易出現(xiàn)變形等現(xiàn)象。當(dāng)變形遭到限制時(shí)，結(jié)構(gòu)會(huì)生成應(yīng)力，這時(shí)混凝土?xí)驗(yàn)闇囟榷_(kāi)裂。和其他裂縫以及裂紋作對(duì)比后，可以發(fā)現(xiàn)溫度裂紋的主要表現(xiàn)為其會(huì)根據(jù)溫度的變化而發(fā)生閉合或膨脹。在施工期間造成溫度變化的主要原因，為維護(hù)措施和水化熱。在具體施工階段，大體積的混凝土進(jìn)行澆筑之后，水泥會(huì)出現(xiàn)水化熱而造成內(nèi)部溫度升高，當(dāng)內(nèi)外部溫度差異過(guò)大時(shí)，混凝土表面就會(huì)開(kāi)裂。如果借助電加熱把預(yù)應(yīng)力部件進(jìn)行拉伸，預(yù)應(yīng)力剛的溫度可高達(dá)350攝氏度，嚴(yán)重時(shí)可造成混凝土部件出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。

2.4因材料質(zhì)量不合格而造成混凝土裂縫

混凝土的原材料主要為骨料、水泥、砂、水以及添加劑等構(gòu)成，若是礫石粒徑梯度較差，孔隙率比較大時(shí)將會(huì)提升水和水泥的用量，這樣容易影響混凝土自身的強(qiáng)度，同時(shí)提升混凝土的收縮率，若是違反規(guī)定選擇超細(xì)砂石，將會(huì)造成更加嚴(yán)重的后果。含量高的礫石和沙會(huì)降低骨料和水泥之間的結(jié)合力，并削弱混凝土的強(qiáng)度。礫石和沙之間的硫化物可以和水泥中的鋁酸三鈣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使其體積膨脹到二點(diǎn)五倍。

2.5因凝土砌塊之間產(chǎn)生收縮而造成混凝土裂縫

在如今新型的道路橋梁建設(shè)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)使用混凝土砌塊以及凝土砌塊，這是兩種含有水分的硅酸鹽制品，其會(huì)在使用過(guò)程中減少自身水分。另外，這兩種不同的磚塊內(nèi)都需要進(jìn)行帶水養(yǎng)護(hù)，當(dāng)含水量從一個(gè)較高的標(biāo)準(zhǔn)變成為含水量平衡時(shí)，其容易因?yàn)樗譁p少而出現(xiàn)收縮現(xiàn)象。除此之外，水化硅酸鹽屬于極其不穩(wěn)定的熱力學(xué)物質(zhì)，容易和空氣中的二氧化碳產(chǎn)生碳化反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中釋放的水也會(huì)造成磚塊收縮。所以道路橋梁在使用這兩種磚塊時(shí)，十分容易出現(xiàn)橋梁收縮造成在內(nèi)部產(chǎn)生硬拉力，從而導(dǎo)致中間橋梁的混凝土出現(xiàn)裂縫，若橋梁和橋柱之間的連接強(qiáng)度低于橋梁材料的抗拉能力時(shí)，會(huì)造成橋梁邊界的混凝土出現(xiàn)裂縫。

2.6因施工不當(dāng)而導(dǎo)致混凝土裂縫

在進(jìn)行道路橋梁施工時(shí)，若施工方法不合理，也十分容易造成混凝土開(kāi)裂。譬如當(dāng)應(yīng)力集中區(qū)沒(méi)有加強(qiáng)其拉結(jié)時(shí)，容易造成道路橋梁因撞擊振動(dòng)而出現(xiàn)混凝土裂縫;在磚塊的養(yǎng)護(hù)期沒(méi)有到達(dá)28天，或者在陰天進(jìn)行砌墻時(shí)，容易出現(xiàn)砌磚因大幅度地收縮變形而出現(xiàn)混凝土開(kāi)裂;若是頂層砌筑砂漿強(qiáng)度沒(méi)有達(dá)到相關(guān)高度時(shí)，會(huì)為層面熱膨脹誘發(fā)推力而造成混凝土裂縫。

3、道路橋梁施工中混凝土裂縫控制措施

3.1嚴(yán)格審查道路橋梁的設(shè)計(jì)圖紙

在開(kāi)展道路橋梁施工前，施工方需要仔細(xì)且全面的檢查道路橋梁設(shè)計(jì)圖，結(jié)合自身的施工經(jīng)驗(yàn)，尋找容易出現(xiàn)施工裂縫的環(huán)節(jié)，以此保障圖紙的時(shí)效性，避免因道路橋梁設(shè)計(jì)不合理而造成混凝土裂縫以及其他問(wèn)題。設(shè)計(jì)道路橋梁圖紙是極為復(fù)雜的工作，設(shè)計(jì)與施工存在時(shí)間差，現(xiàn)場(chǎng)地形地貌可能與設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)生改變，所以需設(shè)計(jì)人員熟悉現(xiàn)場(chǎng)變化，以此確保設(shè)計(jì)人員能夠全面了解道路橋梁的基本情況以及實(shí)地現(xiàn)象，進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。只有這樣才可確保設(shè)計(jì)圖紙具有可操作性，能順利推進(jìn)后續(xù)的施工工作。

3.2全面監(jiān)管并測(cè)試混凝土結(jié)構(gòu)

在道路橋梁建設(shè)過(guò)程中，需要嚴(yán)格檢測(cè)混凝土的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)以及生產(chǎn)質(zhì)量，只有這樣才可確保各項(xiàng)指標(biāo)為合格。而且對(duì)混凝土進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，可以得出變形與收縮數(shù)據(jù)，有利于施工人員選擇消除混凝土裂縫的具體方法。因?yàn)榛炷羶?nèi)含有水分，當(dāng)水分減少時(shí)，容易造成混凝土出現(xiàn)收縮，所以檢測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)并分析其收縮數(shù)據(jù)，有助于降低混凝土砌塊因?yàn)槭湛s而造成裂縫的現(xiàn)象。另外，道路橋梁在建設(shè)過(guò)程中使用最多的材料為鋼筋混凝土，所以道路橋梁的最終施工質(zhì)量和鋼筋混凝土的質(zhì)量有較為密切的聯(lián)系，只有全面確保鋼筋混凝土的質(zhì)量過(guò)關(guān)，并使其滿足道路橋梁施工的相關(guān)要求，才能避免道路橋梁混凝土出現(xiàn)開(kāi)裂的現(xiàn)象。如果道路橋梁已經(jīng)出現(xiàn)了混凝土裂縫現(xiàn)象，負(fù)責(zé)維護(hù)的工作人員應(yīng)立刻尋找容易造成裂縫的相關(guān)數(shù)據(jù)，找到造成混凝土裂縫的真正原因，從而針對(duì)性地采取防護(hù)措施修補(bǔ)裂縫，盡可能地降低道路橋梁的潛在風(fēng)險(xiǎn)，減少因混凝土裂縫而造成交通事故的現(xiàn)象，保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)。

3.3提升對(duì)溫度變化的控制

當(dāng)混凝土的溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)混凝土裂縫，所以為了減少道路橋梁在施工中出現(xiàn)混凝土裂縫則必須提升對(duì)溫度變化的控制。在制作混凝土?xí)r，必須使用攪拌機(jī)使其充分均勻攪拌，確保混凝土內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)凝結(jié)成塊等現(xiàn)象，以此增加混凝土的工作性與和易性。為了預(yù)防道路橋梁施工中的混凝土出現(xiàn)開(kāi)裂和變形，確保其工作性和易性，可以有效降低混凝土出現(xiàn)裂縫的可能性。在制作混凝土?xí)r，需要將其充分混合并確保其沉降，在進(jìn)行混合攪拌時(shí)，適當(dāng)添加一些水能有效預(yù)防混凝土出現(xiàn)溫度過(guò)高等其他現(xiàn)象。使用這種一邊攪拌一邊加水的方法，可以有效地控制混凝土溫度，降低道路橋梁施工中混凝土產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象。

3.4確保材料質(zhì)量合理控制比例

為了控制道路橋梁施工中出現(xiàn)混凝土裂縫的現(xiàn)象，在施工時(shí)應(yīng)確保材料合格且符合相關(guān)要求。在選擇制作混凝土的材料時(shí)，應(yīng)根據(jù)道路橋梁建筑的地理環(huán)境以及地質(zhì)條件等其他內(nèi)容，選擇適合且高質(zhì)量、高性價(jià)比的材料，同時(shí)需要根據(jù)材料的質(zhì)量要求進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，只有這樣才可確保材料的質(zhì)量能夠符合相關(guān)規(guī)定。譬如在道路橋梁的施工過(guò)程中，可選擇硅酸鹽水泥、低熱礦渣水泥以及減小水泥細(xì)度，并添加粉灰煤等其他材料，達(dá)到降低水化熱的目的。在選擇混凝土攪拌材料時(shí)，選擇的粗骨料應(yīng)首先選擇顆粒稍大一些的;在選擇細(xì)骨料時(shí)，則應(yīng)首先選擇頂級(jí)材料比如中砂和中粗砂，其中中粗砂需要確保潔凈;同時(shí)也可以在水泥中適量加入一些添加劑，以此改良混凝土的特征。譬如，增加引氣劑可有效提升混凝土的持久度和可泵性;加入減水劑可以提高其強(qiáng)度，并增加混凝土的和易性;而添加適當(dāng)?shù)幕炷齽┛梢杂行а舆t混凝土放熱峰值的出現(xiàn)時(shí)間。另外，混凝土材料的配合比控制不當(dāng)，也會(huì)造成混凝土的抗拉強(qiáng)度降低，從而導(dǎo)致道路橋梁出現(xiàn)混凝土裂縫?；炷敛牧系呐浜媳炔划?dāng)，主要為水灰比例過(guò)大、骨料種類質(zhì)量較低、水泥用量過(guò)小或過(guò)大、含砂率過(guò)高以及選擇的添加劑不符合實(shí)際需求等。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)材料可得知，當(dāng)添加的水分不變時(shí)，加入10%的水泥量，最終的混凝土收縮會(huì)增加5%;加入的水泥用量不變時(shí)，增加10%的水分強(qiáng)度則會(huì)降低20%，同時(shí)鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力還會(huì)下降10%。所以在選擇混凝土材料并對(duì)其進(jìn)行配料時(shí)應(yīng)科學(xué)且合理的挑選骨料徑粒，減少其中的針片狀碎石含量，在可以確保其強(qiáng)度的情況下，降低混凝土單方的用水量以及水泥用量;在選擇混凝土摻和料以及外加劑時(shí)必須得當(dāng)，只有這樣才可以確?；炷恋氖湛s情況不嚴(yán)重。另外，根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況，應(yīng)對(duì)集料顆粒級(jí)配開(kāi)展優(yōu)化設(shè)計(jì)，讓級(jí)配曲線能夠符合相關(guān)規(guī)定要求;在選擇混凝土的等級(jí)和品種時(shí)，需注意當(dāng)混凝土的等級(jí)和早強(qiáng)越高以及細(xì)度越細(xì)時(shí)，都會(huì)影響道路橋梁施工中的混凝土裂縫。隨著混凝土的等級(jí)逐漸增高，其脆度也會(huì)因此提升，這時(shí)越容易出現(xiàn)裂縫。所以在選擇混凝土材料時(shí)，不用過(guò)于追求混凝土等級(jí)和水泥等級(jí)，在能夠符合強(qiáng)度等其他設(shè)計(jì)的相關(guān)要求下，應(yīng)盡量選擇低標(biāo)號(hào)的混凝土和水泥。

3.5做好后續(xù)維護(hù)道路橋梁工作

道路橋梁施工結(jié)束之后的時(shí)期，被稱之為裂縫頻率周期。在這一階段，若是不做好后面的維護(hù)工作，則容易造成道路橋梁出現(xiàn)較多的混凝土裂縫。做好道路橋梁的后續(xù)維護(hù)工作，可有效確保其質(zhì)量，因此必須嚴(yán)格控制管理后面的維護(hù)工作。在道路橋梁開(kāi)展維護(hù)工作時(shí)，工作人員應(yīng)注意其溫度以及濕度，預(yù)防因?yàn)橥獠繚穸群蜏囟劝l(fā)生變化而造成混凝土裂縫，當(dāng)?shù)缆窐蛄旱臏囟扔兴邥r(shí)，工作人員應(yīng)及時(shí)進(jìn)行灑水降溫以及覆蓋保濕棉布。另外，為了確保道路橋梁不會(huì)因荷載而產(chǎn)生混凝土裂縫，需要嚴(yán)格把控過(guò)往車輛的重量，確保實(shí)際力能夠符合試驗(yàn)力。

3.6使用科學(xué)正確的施工手段

最后，為了有效減少道路橋梁施工中的混凝土裂縫，應(yīng)使用科學(xué)的施工技術(shù)和方法。在具體工作時(shí)，應(yīng)注意以下內(nèi)容：

第一，在攪拌混凝土?xí)r，應(yīng)科學(xué)準(zhǔn)確的配備材料，精準(zhǔn)地在攪拌過(guò)程中添加材料，嚴(yán)格把控初級(jí)口的溫度;

第二，在澆筑和拆除相應(yīng)模型時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照時(shí)間澆筑與拆除，保證澆筑的最終質(zhì)量;

第三，選擇科學(xué)的方式開(kāi)展表層隔熱保護(hù)工作，確保其不會(huì)因溫度過(guò)高而出現(xiàn)混凝土裂縫;

第四，通水和冷卻的時(shí)間要科學(xué)合理化;

第五，在安排道路橋梁的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，適應(yīng)跟實(shí)際情況相結(jié)合，確保施工道路橋梁的保養(yǎng)工作為有效保養(yǎng);

第六，提高道路橋梁的抗裂性能，并增加配構(gòu)造筋，在選擇配筋時(shí)應(yīng)確保其為小間距、小直徑的，將全截面的配筋率控制在0.4%左右;

第七，在建造道路橋梁的過(guò)程中，應(yīng)杜絕因?yàn)橥蛔兌斐傻膽?yīng)力集中現(xiàn)象，在容易出現(xiàn)應(yīng)力集中的地方，增加相應(yīng)的防護(hù)措施;

第八，在施工過(guò)程中把容易出現(xiàn)裂紋的部分安裝暗梁，提升本部分的配筋率，同時(shí)提高此處混凝土的拉伸極限;

第九，在設(shè)計(jì)圖紙時(shí)，應(yīng)將施工時(shí)出現(xiàn)的氣候因素融入其中，科學(xué)設(shè)計(jì)后澆縫，在一般施工條件作用下，澆縫的間距應(yīng)保持在25米左右，保留時(shí)間應(yīng)大于65天。如果不能得到施工時(shí)的具體氣候特征，則需要設(shè)計(jì)多條變更計(jì)劃，以此確保在施工過(guò)程中，道路橋梁的治療沒(méi)有問(wèn)題。

結(jié)語(yǔ)：

總而言之，道路橋梁的建設(shè)是一個(gè)極其復(fù)雜而龐大的工程。在施工過(guò)程中任何一個(gè)缺陷都容易影響整體的施工進(jìn)度和過(guò)程，也會(huì)容易導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。所以，為了確保道路橋梁建設(shè)的質(zhì)量，施工人員應(yīng)在施工前應(yīng)分析本工程中會(huì)產(chǎn)生混凝土裂縫的因素，針對(duì)具體現(xiàn)象選擇有效地防治措施，以此避免混凝土裂縫的出現(xiàn)。如果在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了已經(jīng)存在的混凝土裂縫，則必須第一時(shí)間尋找產(chǎn)生原因并制定相應(yīng)的解決方案，嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和操作流程開(kāi)展后續(xù)工作，確保道路橋梁的整體施工質(zhì)量。

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