公路工程施工中混凝土裂縫問(wèn)題出現(xiàn)的原因及解決對(duì)策

李業(yè)龍

(中鐵十七局集團(tuán)第三工程有限公司,河北 石家莊 050200)

引言

近年來(lái)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)和民用建筑中混凝土的應(yīng)用越來(lái)越多。而混凝土施工過(guò)程中，混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的裂紋問(wèn)題日益突出，給建筑工程帶來(lái)了嚴(yán)重的安全問(wèn)題和潛在危險(xiǎn)。因此在分析和使用混凝土裂縫原因時(shí)，使用者對(duì)這些問(wèn)題提出了相應(yīng)的對(duì)策，對(duì)實(shí)際業(yè)務(wù)中產(chǎn)生的裂痕控制有很重要的意義?；炷两Y(jié)構(gòu)具有良好的耐久性、耐火性、可塑性和整體性，在施工材料中占有巨大的優(yōu)勢(shì)，在當(dāng)?shù)亟ㄖ课?、道橋方面有很多?yōu)點(diǎn)。但是在硬度、強(qiáng)度低的環(huán)境下，脆弱性材料在形成時(shí)，材料質(zhì)量、施工工藝、施工過(guò)程的等諸多因素都容易受到影響，一旦環(huán)境溫度發(fā)生變化、地基沉降等問(wèn)題，結(jié)構(gòu)將更加不穩(wěn)定，非常被動(dòng)，而且容易產(chǎn)生裂紋龜裂的問(wèn)題。

1 國(guó)內(nèi)公路工程施工中混凝土裂縫的現(xiàn)狀及分類

1.1 國(guó)內(nèi)公路工程施工中混凝土裂縫的現(xiàn)狀

我國(guó)的公路工程施工中，裂縫問(wèn)題是一個(gè)比較嚴(yán)重的問(wèn)題，在實(shí)際的施工中，裂縫問(wèn)題的產(chǎn)生會(huì)對(duì)整個(gè)工程的質(zhì)量造成非常大的影響和損失。在公路的建設(shè)過(guò)程中，由于受到各種因素的綜合作用，導(dǎo)致公路的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了一定程度的破壞和變形，最終使得公路的使用年限大大的降低了。所以說(shuō)，如果要想保證道路工程能夠安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，就必須要重視裂縫這一問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)大部分地區(qū)都采用的是粗放型混凝土澆筑方式，這種澆筑方法主要是利用鋼筋來(lái)完成，但是因?yàn)榇址判突炷翝沧⒘坎蛔?，因此?huì)使其抗拉強(qiáng)度以及承載力都有所下降，從而使其抗裂性能變差，甚至還會(huì)發(fā)生開裂現(xiàn)象。

1.2 混凝土裂縫的分類

按照裂縫的成因，可以將其分為以下四類:第一類是結(jié)構(gòu)性裂縫，主要是由混凝土自身的收縮和溫度變化所引起的裂縫;第二類是由混凝土的原材料質(zhì)量所引發(fā)的裂縫;第三類則是從施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境因素和施工材料本身的性質(zhì)等方面來(lái)進(jìn)行分析，從而導(dǎo)致的裂縫;第四類則屬于外界的條件下產(chǎn)生的裂紋，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)往往會(huì)對(duì)工程的整體造成影響，所以要在施工前對(duì)這些問(wèn)題做好預(yù)防工作。根據(jù)不同的情況，采取相應(yīng)的措施來(lái)避免這類問(wèn)題的發(fā)生以及減少損失。如果在施工中的外部環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，就需要及時(shí)調(diào)整混凝土的配合比，使其達(dá)到最佳的效果以保證公路工程的正常運(yùn)行。因此，在公路工程的建設(shè)中，要嚴(yán)格的控制好水灰比，并對(duì)水灰的使用量加以限制，防止因?yàn)樗冶冗^(guò)大而使路面的承載力下降，進(jìn)而破壞整個(gè)公路的功能與美觀。

2 混凝土裂縫的原因

2.1 混凝土材料本身的原因

注入混凝土后，建筑結(jié)構(gòu)的硬化是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程。在混凝土硬化的過(guò)程中，水泥會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，從而影響內(nèi)外溫度導(dǎo)致溫差較大，這些熱量將會(huì)積聚，從而導(dǎo)致內(nèi)部溫度迅速上升，一般都會(huì)有很大的熱量，在自然冷卻條件下，建筑物的混凝土表面迅速散熱，從而導(dǎo)致內(nèi)外溫度差距大，這類斷裂通常發(fā)生在混凝土施工的中后期。

2.2 混凝土具有伸縮的特點(diǎn)

通常工程材料都具有熱脹冷縮的性能，混凝土也是如此，混凝土?xí)驗(yàn)閮?nèi)外環(huán)境溫度變化而發(fā)生改變，當(dāng)其附加應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗壓強(qiáng)度時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫在施工過(guò)程中顯而易見(jiàn)，如果這種裂縫不采取措施加以控制的話，裂縫會(huì)擴(kuò)大造成變形甚至是損壞建筑物，比如一些常見(jiàn)的水泥路開裂，導(dǎo)致路基大部分下陷?；炷恋牧芽p會(huì)導(dǎo)致部分路段或房屋的不美觀，甚至使建筑物成為危險(xiǎn)結(jié)構(gòu)，所以我們應(yīng)該重視混凝土在澆筑中的特點(diǎn)。從而克服混凝土的熱脹冷縮，最大限度地減少損失。

2.3 施工方面的因素

混凝土是一種人工拌和材料，其質(zhì)量的關(guān)鍵在于成型后的拌和，混凝土拌和、運(yùn)輸、灌溉等各個(gè)實(shí)際過(guò)程中的缺陷和疏漏，除此之外，現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)不好的也是混凝土龜裂的重要原因，所以要及時(shí)保養(yǎng)。而且還存在大部分施工沒(méi)有修繕，最終在復(fù)合物表面出現(xiàn)了裂痕。縫隙都是人為原因造成的，要加強(qiáng)施工方面的管理，消除可能發(fā)生龜裂的原因。其次，其張力低，普通的混凝土一般是由人造材料和填充骨料之間的材料組成，常用到的有沙礫、沙子、水泥和水組成的，將其混合后會(huì)發(fā)生硬化，其中沙子和石頭等人工材料起到骨架的作用，水泥漿補(bǔ)充骨架之間的空間，一般在潤(rùn)滑的作用下，混凝土?xí)兴嗍湛s作用和良好的工作性能。但除水外，所有的混合表面都是脆性的，拉力很小?；旌贤猎谛误w發(fā)生變化時(shí)，盡管量不多，但也會(huì)出現(xiàn)相同問(wèn)題。

2.4 混凝土的缺點(diǎn)

混凝土在建筑結(jié)構(gòu)中的牽引力低，一般由礫石、砂、水泥和水組成，人工材料在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中形成，其中砂、石等材料已達(dá)到承載骨骼的能力?？刂瓶蚣艿淖饔煤退嗍湛s效應(yīng)，它覆蓋集料的表面，厚而小，填充集料之間的空間，水泥水復(fù)合泥漿可在泥漿養(yǎng)護(hù)前潤(rùn)滑混凝土拌合物?；炷镣饧觿┚哂辛己玫墓ぷ餍阅?。養(yǎng)護(hù)后，骨料可凝結(jié)成整體，但除水外，所有材料都是易碎的，當(dāng)拉力較小時(shí)，混凝土受力變形，過(guò)大的壓力會(huì)引起破壞，普通的混凝土的彈性材料具有高抗壓強(qiáng)度的特點(diǎn)。由于低彈性，路面和橋梁上的荷載過(guò)大。當(dāng)受力不足時(shí)，加載力不均勻，產(chǎn)生了無(wú)法承受的力量情況所以就有了裂痕。隨著橋梁建設(shè)的發(fā)展，混凝土應(yīng)用出現(xiàn)的問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。目前研究結(jié)果表明，通過(guò)對(duì)混凝土的澆筑過(guò)程進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)混凝土的耐久性達(dá)不到工程預(yù)計(jì)目標(biāo)。

耐久性表現(xiàn)在防凍和防止侵蝕等方面，通過(guò)《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的研究，發(fā)現(xiàn)混凝土本身的不透明度很強(qiáng)，而抵抗寒冷和侵蝕性很弱。冷凍防止性是指混凝土在使用環(huán)境中多次結(jié)冰，但仍然保持自身強(qiáng)度和完整性，一般情況下，當(dāng)氣溫低于零度時(shí)，混凝土的膨脹力增大，混凝土本身的強(qiáng)度降低，裂縫增大。耐蝕城堡混凝土在酸堿鹽等腐蝕性環(huán)境中也能保持良好的抗擾性，但它是根據(jù)環(huán)境的不斷惡化摻合而成的。混凝土質(zhì)量下降或保護(hù)層厚度不足，土壤保護(hù)層被二氧化碳侵蝕，混凝土強(qiáng)度耐久性下降。

2.5 施工質(zhì)量的影響

混凝土在道路橋梁施工過(guò)程中，其中混凝土結(jié)構(gòu)的鑄件、結(jié)構(gòu)材料的制作、建模、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)進(jìn)行施工時(shí)，工程不合理、施工工藝質(zhì)量不良等情況也同樣會(huì)造成混凝土結(jié)構(gòu)的龜裂等問(wèn)題。

3 混凝土出現(xiàn)裂縫后預(yù)防措施及對(duì)策

3.1 混凝土溫度裂紋的控制

因?yàn)榛炷恋膬?nèi)外溫度差存在較大的差距，所以可能會(huì)導(dǎo)致混凝土的裂紋，我們可采取利用微型水泥的措施，如塔明水泥等，降低混凝土的溫度差，從而達(dá)到降低抗壓強(qiáng)度的目標(biāo)，符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。所以在建筑房屋時(shí)，需要測(cè)量水泥的濕度和溫度，從而確定混凝土的標(biāo)準(zhǔn)，避免混凝土的裂縫出現(xiàn)，進(jìn)而減少工程誤差，降低水泥的使用，提高比例，降低混凝土的破損程度[2]。

3.2 混凝土施工方案控制

合理施工方案對(duì)防裂控制起決定性作用，要確定幾個(gè)重要工程，避免在變化斷面產(chǎn)生應(yīng)力集中，應(yīng)力集中部位需采取強(qiáng)化措施。在易裂邊緣設(shè)置鋼筋燈，提高混凝土的拉伸應(yīng)力，需充分考慮施工時(shí)的氣候特點(diǎn)和合理安裝后的修補(bǔ)工件。調(diào)節(jié)混凝土的水和材料，減少混凝土的塌陷度，攪拌適量塑膠等。在施工的過(guò)程中，為了防止混凝土產(chǎn)生裂縫應(yīng)該采取相應(yīng)的保護(hù)措施，嚴(yán)格調(diào)整混凝土的內(nèi)外溫度差，采取合理的施工方案，避免裂縫的產(chǎn)生，保障施工的質(zhì)量。鑄件面冷卻或者在混凝上填埋管道，利用冷水通過(guò)內(nèi)部下降和混凝土入模溫度等手段調(diào)節(jié)時(shí)間工作溫度。裂縫產(chǎn)生的主要原因是溫度的變化，特別是東北地區(qū)冬夏溫差的變化，使得混凝土結(jié)構(gòu)更容易發(fā)生裂縫。為了防止混凝土表面開裂，保溫是防止開裂的重要手段，目前，保溫是防止混凝土內(nèi)外溫度不平衡引起的溫度變化而產(chǎn)生裂縫的重要手段。

3.3 混凝土管理控制

維修技術(shù)的關(guān)鍵是使混凝土內(nèi)部的溫度越來(lái)越相近，用溫度計(jì)測(cè)量溫度下降過(guò)程的溫差，減少溫差引起的內(nèi)部反應(yīng)力，減少裂紋的產(chǎn)生，其目的是使混凝土逐漸正?；L(zhǎng)，受外部環(huán)境影響較少。目前普通的管理方法是澆水保濕，這樣的話混凝土結(jié)構(gòu)可以減少表面的收縮、防止裂縫、減少損失。然而，體積大的混合應(yīng)力土根據(jù)內(nèi)外的溫度而不同，有強(qiáng)度增大的傾向。當(dāng)出現(xiàn)緩慢地表面破裂時(shí)，保護(hù)混凝土僅用一般的方法是不夠的。拆完模型后，避免外部氣候的影響，保護(hù)期應(yīng)以混凝土強(qiáng)度最快增加的階段為準(zhǔn)?；炷猎跐仓蟮?～8日是進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的最好時(shí)間，只有合理保護(hù)，才能減少龜裂的可能性。

3.4 加強(qiáng)澆筑前后的管理

根據(jù)實(shí)際情況，可以從以下四個(gè)方面來(lái)進(jìn)行預(yù)防混凝土裂縫的措施:(1)在施工過(guò)程中，要嚴(yán)格控制混凝土的配合比，保證混凝土的強(qiáng)度和耐久性。(2)在澆筑前，應(yīng)該先對(duì)模板的位置做好標(biāo)記，防止出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，并將其放置于潮濕的地方。(3)在澆筑完成后，應(yīng)先用砂漿抹平然后再做接縫處理，要對(duì)其表面的平整度、含水量、含泥量等指標(biāo)及時(shí)的檢查和校正，確保其符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，還要對(duì)鋼筋的保護(hù)層厚度及間距等都有一定的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。(4)如果發(fā)現(xiàn)混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了問(wèn)題，應(yīng)立即停止施工后繼續(xù)下工，待混凝土達(dá)到規(guī)定的抗?jié)B性能之后，再重新做水泥砂漿的配制。若是有的混凝土中含有較多的骨料，則需要采取相應(yīng)的措施來(lái)修補(bǔ)，使之具有足夠的抗壓性。

3.5 施工條件控制

通過(guò)對(duì)混凝土的試驗(yàn)研究可以確定影響混凝土的因素有:溫度變化、水泥的用量、外加劑的用量以及施工的條件等。這些因素的綜合作用，對(duì)工程的質(zhì)量和安全起到了決定性的作用;同時(shí)，還能有效地控制裂縫的發(fā)展和擴(kuò)大。在進(jìn)行實(shí)際的混凝土配合時(shí)，需要注意以下四個(gè)方面:(1)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，選擇合適的原材料;(2)要嚴(yán)格的按照設(shè)計(jì)要求，保證混凝土的強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn);(3)在澆筑完成后，應(yīng)及時(shí)的做好養(yǎng)護(hù)工作，防止由于天氣原因造成的砼收縮變形，從而引起裂縫的產(chǎn)生;(4)如果采用的材料是砂石，那么就要加強(qiáng)對(duì)砂石的保護(hù)措施，避免因?yàn)樗療釋?dǎo)致的砼內(nèi)部的水分蒸發(fā)，進(jìn)而使其內(nèi)外部的溫差過(guò)大，最終出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象發(fā)生。

3.6 混凝土中溫度條件的控制

在施工過(guò)程中，混凝土澆筑的溫度和濕度都會(huì)影響到其質(zhì)量，如果在澆筑時(shí)沒(méi)有控制好澆注的溫差，就會(huì)使混凝土的內(nèi)外部產(chǎn)生較大的溫差，從而使其出現(xiàn)裂縫。所以要對(duì)混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和調(diào)整，保證其具有足夠的強(qiáng)度、剛度，同時(shí)還要對(duì)外部環(huán)境的熱輻射情況做好相應(yīng)的預(yù)防措施，以防止因?yàn)橥饨绲囊蛩囟鴮?dǎo)致的混凝土開裂。在不同條件下以下三個(gè)方面：(1)在冬季的時(shí)候需要注意，要避免陽(yáng)光直射，盡量減少太陽(yáng)的照射; (2)氣溫較低的地區(qū)可以采用保溫和覆蓋的方法來(lái)降低水化熱，以達(dá)到降溫和保護(hù)凍土的目的;(3)當(dāng)寒冷的氣候條件下，還應(yīng)該考慮到風(fēng)的作用來(lái)減小冰凍的發(fā)生概率，采取保濕的辦法來(lái)提高建筑的抗冷性。例如:用水泥砂漿或石粉等材料代替部分的水化反應(yīng)，這樣就能有效改善建筑物的抗冷性，也能延長(zhǎng)使用壽命。

4 結(jié) 語(yǔ)

近幾年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市建設(shè)中建筑工程量也越來(lái)越多，大部分作業(yè)中都要用混凝土，但混凝土自身強(qiáng)度較大容易在澆筑作業(yè)中產(chǎn)生裂縫，而且很容易影響正常使用，為了防止混凝土裂縫，需要采用合理設(shè)計(jì)和先進(jìn)設(shè)計(jì)的施工方案，同時(shí)也十分需要良好的維修措施，并需要以專業(yè)化生產(chǎn)的方式安排工程的全部工序才能取得良好的效果。隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新和發(fā)展，提高施工技術(shù)和專業(yè)知識(shí)素養(yǎng)、技術(shù)范圍和人員規(guī)模，這些不足之處終會(huì)得到完美解決，推動(dòng)中國(guó)道路橋梁的施工建設(shè)，從而達(dá)到巔峰。