路橋施工中裂縫防治技術(shù)措施研究

王興龍 山東省路橋集團(tuán)有限公司

1 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的穩(wěn)步提升，建筑工程行業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也在隨之推進(jìn)。當(dāng)人們的基本居住與生活需求得到滿足的同時(shí)，會(huì)更加關(guān)注日常交通出行的便利性與多樣性。從這一角度出發(fā)，為了能夠保證交通系統(tǒng)各項(xiàng)功能的發(fā)揮，重視路橋工程的施工水平至關(guān)重要。但不容忽視的是，由于路橋工程項(xiàng)目的規(guī)模較大且持續(xù)周期較長，因此在各個(gè)施工環(huán)節(jié)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些不同類型的病害問題，其中最為嚴(yán)重的要數(shù)裂縫病害。如果不能夠及時(shí)處理，不僅會(huì)威脅到道路橋梁本身的承載能力，同時(shí)還會(huì)縮短路橋工程的使用壽命，導(dǎo)致后期的養(yǎng)護(hù)與維修費(fèi)用大幅度增加。

2 路橋施工中的裂縫危害

2.1 滲漏

如果路橋工程在施工過程中出現(xiàn)裂縫病害，將會(huì)引發(fā)不同程度上的滲漏現(xiàn)象。水會(huì)沿著路橋裂縫而進(jìn)入橋體內(nèi)部，導(dǎo)致路橋的混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)水解情況，進(jìn)而大幅度降低路橋結(jié)構(gòu)本身的承重力。除此之外，如果路橋處于低溫環(huán)境中，將會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入裂縫中的水出現(xiàn)凍脹情況，使得原有的裂縫進(jìn)一步加深和蔓延。因此，如果不能夠?qū)β窐蛄芽p進(jìn)行及時(shí)處理，不僅會(huì)對路橋主體結(jié)構(gòu)帶來負(fù)面影響，一旦水分進(jìn)入路橋裂縫中勢必會(huì)產(chǎn)生一定的重力和壓力。如果這部分壓力超過路橋本身的承載力，會(huì)導(dǎo)致裂縫逐步加大，使得路橋工程的整體質(zhì)量陷入惡性循環(huán)的境地。

2.2 碳化

在上文中有所提及，路橋裂縫本身會(huì)對路橋內(nèi)部的混凝土結(jié)構(gòu)帶來負(fù)面影響，使得混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)更為嚴(yán)重的碳化現(xiàn)象。當(dāng)混凝土材料與空氣和水結(jié)合之后將會(huì)產(chǎn)生碳化作用，形成不同數(shù)量的碳酸鈣，以此降低路橋本身的承重力。因此，如果在施工過程中出現(xiàn)路橋裂縫，在沒有對裂縫及時(shí)處理的情況下，碳化現(xiàn)象一旦出現(xiàn)將會(huì)對后續(xù)的施工環(huán)節(jié)設(shè)下重重阻力，影響最終的工程效益。

2.3 腐蝕

當(dāng)路橋裂縫出現(xiàn)之后，隨著空氣與水分的進(jìn)入，會(huì)導(dǎo)致各類雜質(zhì)不斷進(jìn)入工程的裂縫中。隨著時(shí)間的推移，這些雜質(zhì)將會(huì)逐步深入到路橋的內(nèi)部，產(chǎn)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)。此種腐蝕現(xiàn)象可能需要經(jīng)歷漫長的時(shí)間才能夠?qū)β窐蚪Y(jié)構(gòu)鋼筋與金屬構(gòu)件造成嚴(yán)重破壞，例如，路橋結(jié)構(gòu)中的金屬構(gòu)件表面會(huì)附有鈍化膜，如果鈍化膜被損壞，金屬表面則會(huì)出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，并隨著銹蝕面積的逐步擴(kuò)大，勢必會(huì)威脅到路橋工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與可靠性。

3 路橋施工裂縫的產(chǎn)生原因

3.1 溫度變化的影響

外界環(huán)境中的溫度變化會(huì)導(dǎo)致路橋結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生改變，在此處可以參考熱脹冷縮的原理，則可以精準(zhǔn)地解釋路面所產(chǎn)生的相應(yīng)變化。例如在北方的冬季，外界環(huán)境的溫度整體較低，路橋工程的混凝土溫度也會(huì)持續(xù)降低，而來自外界的濕度變化會(huì)使得混凝土處于吸水飽和狀態(tài)，如果溫度跌破冰點(diǎn)，將會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)結(jié)冰的現(xiàn)象。針對由溫度變化所引發(fā)的裂縫問題，貼片會(huì)處于拉伸應(yīng)力之下，貼片本身的體積也會(huì)隨之增加。此時(shí)，混凝土的性能會(huì)大幅度減弱，在拉伸應(yīng)力的作用下形成裂縫病害。

3.2 重型貨車的影響

在路橋工程項(xiàng)目的施工設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中會(huì)反復(fù)多次地開展各類實(shí)驗(yàn)，以此保證設(shè)計(jì)方案的合理性與可行性。但隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的持續(xù)加快，行駛在高速公路上的車輛數(shù)量也在持續(xù)增加，其中不乏存在一些大型的裝載車輛，這些重型貨車將會(huì)對路橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性帶來極大的負(fù)面影響。當(dāng)重型貨車在路橋表面上進(jìn)行行駛時(shí)，會(huì)對路橋地面產(chǎn)生極大的壓力，如果此時(shí)的貨車再處于超載狀態(tài)，其重量超過了路橋工程的壓力限制，將會(huì)對路面造成嚴(yán)重?fù)p壞，引發(fā)不同程度上的裂縫病害。

3.3 材料質(zhì)量的影響

在路橋工程項(xiàng)目的施工過程中，混凝土是應(yīng)用頻率最高的一種施工材料。混凝土主要是由水泥、骨料、砂石、摻合料、外加劑以及水所混合而成的。任意一項(xiàng)原材料如果出現(xiàn)質(zhì)量問題，勢必會(huì)對混凝土材料的最終質(zhì)量帶來負(fù)面影響。其中，如果水泥和砂石的材料性能不符合標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度與耐久性大幅度下降，更加容易出現(xiàn)混凝土裂縫病害；如果混凝土材料配合比不符合路橋工程項(xiàng)目的建設(shè)要求，并且在后續(xù)的施工環(huán)節(jié)中出現(xiàn)攪拌和振搗作業(yè)不充分的情況，同樣也會(huì)降低混凝土本身的收縮性能，引發(fā)收縮性裂縫、荷載裂縫等病害；如果混凝土內(nèi)的摻合料與外加劑選擇有誤，將會(huì)與內(nèi)部的水泥和骨料產(chǎn)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，同樣會(huì)威脅到混凝土材料的施工質(zhì)量，引發(fā)裂縫病害。

3.4 混凝土收縮影響

在路橋工程的施工過程中，混凝土的收縮現(xiàn)象出現(xiàn)頻率較高?？偨Y(jié)來看，混凝土的收縮形式大致可被分為縮水性收縮與塑性收縮這兩大類別。在混凝土工程的施工過程中，在進(jìn)入水化階段后，最為容易出現(xiàn)混凝土收縮現(xiàn)象的時(shí)間段為澆筑作業(yè)的4h～5h。此時(shí)，混凝土內(nèi)的水分會(huì)在短時(shí)間內(nèi)大量蒸發(fā)，而骨料下沉的現(xiàn)象則會(huì)愈發(fā)明顯。如果在這一環(huán)節(jié)中混凝土的硬化工作尚未完成，將會(huì)引發(fā)塑性收縮問題；反之，如果此時(shí)的混凝土已經(jīng)硬化完畢，外表的水分會(huì)逐漸流失，使得混凝土的體積逐步變小。

3.5 鋼材腐蝕影響

由于路橋工程項(xiàng)目長時(shí)間地暴露在外界環(huán)境中，因此路橋施工中所應(yīng)用到的鋼筋材料或多或少地會(huì)出現(xiàn)壽命問題。尤其是當(dāng)外界施工環(huán)境出現(xiàn)較大幅度的改變時(shí)，更加容易導(dǎo)致路橋內(nèi)部結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕病害，而路面的承載能力也會(huì)隨之降低。此外，隨著時(shí)間的推移，鋼筋腐蝕裂縫也會(huì)逐步擴(kuò)大，鋼筋與外部環(huán)境之間的接觸面積逐步增加，在與外界空氣發(fā)生反應(yīng)之后，會(huì)威脅到路橋工程的使用壽命。

4 路橋施工中裂縫防治技術(shù)的應(yīng)用措施

4.1 加強(qiáng)對混凝土原材料的質(zhì)量管控

在前文中有所強(qiáng)調(diào)，路橋工程的施工環(huán)節(jié)中應(yīng)用頻率最高的施工材料即為混凝土。混凝土本身是一種混合性材料，主要由水泥、骨料、水、外加劑以及各類摻合料配置而成。因此，如果想要確保后續(xù)施工環(huán)節(jié)的高效率開展，則必須從細(xì)節(jié)入手加強(qiáng)對混凝土原材料的質(zhì)量管控。

4.1.1 水泥

混凝土的水化熱現(xiàn)象主要是由水泥水化作用所產(chǎn)生的。為了能夠合理控制溫差，減少水化熱現(xiàn)象的出現(xiàn)，則需要在材料采購環(huán)節(jié)中優(yōu)先選擇水化熱較低的水泥。通過分析以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知，如果水泥中包含的硅酸三鈣與鋁酸三鈣的含量較高，將會(huì)使得水化熱增高。因此材料采購人員應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮礦渣硅酸鹽水泥、中熱或地?zé)峁杷猁}水泥等。

4.1.2 粗細(xì)骨料

粗細(xì)骨料也是路橋混凝土工程中的重要原材料組成，因此在選擇粗細(xì)骨料時(shí)，需要將材料質(zhì)量放到第一位，以此保證混凝土的性能可以達(dá)到路橋工程項(xiàng)目的建設(shè)要求。尤其是對于大體積混凝土而言，通過選擇適配的砂石料，一方面可以提高混凝土質(zhì)量，另一方面則能夠降低水化熱，避免在后續(xù)的施工環(huán)節(jié)中出現(xiàn)裂縫病害。材料采購人員在選擇粗骨料時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮自然連續(xù)級配的粗骨料，并將粗骨料的粒徑控制在40mm之內(nèi)；另外，在選擇細(xì)骨料時(shí)，則要優(yōu)先考慮中粗砂。相比較來看，中粗砂能夠有效降低水泥與水的用量，以此削弱水化作用。避免混凝土在施工過程中出現(xiàn)溫升和收縮現(xiàn)象，降低裂縫病害的發(fā)生率。

4.1.3 水

水是混凝土工程在進(jìn)行拌和作業(yè)中不可或缺的原材料之一。施工人員在對混凝土進(jìn)行拌和作業(yè)時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況，在其中加入適量的冰塊，以此有效控制混凝土的入模溫度。在這一環(huán)節(jié)中，施工人員應(yīng)當(dāng)及時(shí)測量溫度變化，確保溫度可以達(dá)到施工方案中的要求值。降低混凝土內(nèi)外的溫度差，減少裂縫病害的發(fā)生率。

4.1.4 外加劑與摻合料

在混凝土的配制過程中，施工人員需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案中的相關(guān)要求加入適量的外加劑，其中主要包括減水劑和緩凝劑，以此全面提高混凝土的施工質(zhì)量。在這一環(huán)節(jié)中，緩凝劑的加入可以有效推遲混凝土出現(xiàn)水化熱峰值的時(shí)間，進(jìn)而達(dá)到散失水化熱的目標(biāo)，將混凝土的凝結(jié)時(shí)間控制在合理范圍內(nèi)，減少在后續(xù)施工環(huán)節(jié)中出現(xiàn)裂縫病害；而減水劑的加入則能夠減少水泥用量。將水灰比控制在合理范圍內(nèi)，防止混凝土在施工過程中出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。此外，施工人員還可以根據(jù)實(shí)際的施工要求在混凝土內(nèi)加入適量的粉煤灰，同樣可以達(dá)到提高混凝土抗裂能力的作用。

4.2 合理選擇有效的裂縫預(yù)防措施

在路橋工程的施工過程中，施工人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)裂縫病害的類型，采用相對應(yīng)的預(yù)防措施，以達(dá)到防患于未然的作用，降低裂縫病害的出現(xiàn)概率。

4.2.1 荷載裂縫

首先，施工人員需要選擇適合的混凝土結(jié)構(gòu)形式。如果要提前留設(shè)水平施工縫，則應(yīng)嚴(yán)格按照溫度裂縫的控制要求做好分塊處理，并選擇好相對應(yīng)的連接方式。在這一環(huán)節(jié)中，如果橋梁上部分結(jié)構(gòu)運(yùn)用的是整體澆筑形式，在對梁板進(jìn)行施工時(shí)可單獨(dú)設(shè)置橫向受力鋼筋。

其次，在完成對鋼筋的合理布設(shè)任務(wù)之后，施工人員需要將鋼筋的間距控制在10cm之內(nèi)。同時(shí)還要在混凝土結(jié)構(gòu)的邊緣和變截面位置加強(qiáng)分布筋，并考慮是否要在結(jié)構(gòu)表面在加設(shè)鋼筋網(wǎng)片。

最后，在正式進(jìn)入施工環(huán)節(jié)后，施工人員務(wù)必要嚴(yán)格按照施工方案中的要求規(guī)范作業(yè)，切記不可將混凝土材料與機(jī)具進(jìn)行堆放處理，并判斷機(jī)具與材料重量是否超過范圍限定。

4.2.2 溫度裂縫

首先，需要優(yōu)先選擇低熱的礦渣硅酸鹽水泥。利用混凝土的后期強(qiáng)度來減少水泥的使用量，此種設(shè)置將會(huì)有效降低混凝土溫度。

其次，在對混凝土進(jìn)行拌制作業(yè)時(shí)，可以在其中加入適量的外加劑與粉煤灰。此項(xiàng)操作能夠合理控制水泥用量，并達(dá)到降低水化熱的目的。

第三，施工人員需要加強(qiáng)對混凝土的出倉與入模溫度的管控，同時(shí)還要兼顧砂石骨料的實(shí)際溫度。可以選擇在砂石堆場加設(shè)遮陽棚，如果施工季節(jié)處于炎熱的夏季，則需要對骨料的表面進(jìn)行噴霧降溫，或者在正式開始施工作業(yè)之前，利用冷水沖洗骨料。

最后，需要合理改進(jìn)振搗與養(yǎng)護(hù)工藝。當(dāng)混凝土在正式進(jìn)入終凝階段之前，施工人員可以考慮對其實(shí)施二次振搗密實(shí)，將混凝土中所包含的水分順利排出，提高混凝土粘結(jié)力與抗拉強(qiáng)度。除此之外，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)施工方案中的相關(guān)要求，對混凝土展開后續(xù)的養(yǎng)護(hù)工作。如果是大體積混凝土，整體的養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)當(dāng)高于14d。

4.2.3 收縮裂縫

首先，施工人員務(wù)必要控制好混凝土的攪拌作業(yè)時(shí)間，并判斷拌合物的均勻性。尤其是在對混凝土進(jìn)行澆筑作業(yè)時(shí)，切記要控制好下料節(jié)奏，避免出現(xiàn)振搗不充分與原材料堆積的現(xiàn)象。

其次，如果是在夏季施工，為了能夠避免混凝土內(nèi)部到水分散失過快，則應(yīng)當(dāng)在澆筑完畢后對混凝土的表面進(jìn)行覆蓋。

第三，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制好用水量。如果用水量過多，將會(huì)大幅度提高出現(xiàn)干縮裂縫的可能性。

最后，在對混凝土進(jìn)行拌制作業(yè)時(shí)，可以考慮在其中加入適量的膨脹劑，以此達(dá)到收縮補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

4.3 常用的裂縫修復(fù)技術(shù)

4.3.1 表面修補(bǔ)

表面修補(bǔ)是路橋施工中應(yīng)對裂縫病害的普遍方式，施工人員應(yīng)當(dāng)借助于水泥漿的施工特性，在混凝土表面進(jìn)行均勻涂抹，以此達(dá)到修補(bǔ)裂縫的目的。表面修補(bǔ)法的適用范圍較大，同時(shí)也不會(huì)對混凝土本身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與路橋的承載力帶來影響。

4.3.2 灌漿修補(bǔ)

灌漿修補(bǔ)法更加適用于裂縫深度較大，并且已經(jīng)對路橋工程的承載力帶來影響的裂縫。由于此種裂縫病害已經(jīng)無法利用表面修補(bǔ)來達(dá)到修復(fù)目標(biāo)，因此，為了能夠避免裂縫病害的進(jìn)一步擴(kuò)大，則要立即運(yùn)用灌漿修補(bǔ)法恢復(fù)橋梁工程的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。目前，灌漿修補(bǔ)法比較常用的修補(bǔ)材料為環(huán)氧聚合物和水泥漿，施工人員可以根據(jù)實(shí)際要求來靈活選擇。

4.3.3 嵌縫修補(bǔ)

嵌縫修補(bǔ)主要是對裂縫病害進(jìn)行開槽處理，并向槽內(nèi)填補(bǔ)一定數(shù)量的材料，再經(jīng)過后續(xù)的壓實(shí)作業(yè)來修補(bǔ)裂縫。相比較來看，嵌縫修補(bǔ)法具有更高的施工成本，但最終的修補(bǔ)效果要優(yōu)于前面兩種方式，不僅可以保證修補(bǔ)外觀的平整性和美觀性，并且不會(huì)對路橋工程的使用壽命帶來負(fù)面影響。

5 結(jié)束語

綜上所述，在我國的路橋工程施工環(huán)節(jié)中，混凝土裂縫病害是影響路橋工程項(xiàng)目整體質(zhì)量的重大技術(shù)問題。通過了解上述內(nèi)容可知，在路橋工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與施工階段，均存在著造成裂縫病害的隱患因素。因此為了能夠確保路橋工程的使用壽命，為廣大人民群眾打造出更加安全、舒適的交通環(huán)境，必須要根據(jù)不同類型的裂縫病害，制定出相應(yīng)的預(yù)防管控與修補(bǔ)方案。隨著我國建筑工程行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，相信在未來將會(huì)有更多新材料、新工藝與新技術(shù)的出現(xiàn)，路橋建設(shè)單位要積極創(chuàng)新管理理念，整合多方資源來提高自身的技術(shù)水平。