道路橋梁施工中混凝土裂縫的成因及應(yīng)對(duì)分析

陳 飛

（上海三維工程建設(shè)咨詢有限公司合肥分公司，安徽 合肥 230000）

混凝土裂縫在道路橋梁工程中較為常見，它不但會(huì)導(dǎo)致混凝土的抗?jié)B性能下降，而且會(huì)導(dǎo)致鋼筋腐蝕、混凝土碳化，從而導(dǎo)致混凝土的耐用性下降，影響道路橋梁的承載力[1]?；诖耍仨殞?duì)混凝土裂縫問題進(jìn)行深入研究，并結(jié)合混凝土裂縫產(chǎn)生原因，采取針對(duì)、有效的處理措施，確保混凝土的施工質(zhì)量，使其發(fā)揮正常作用。總之，在道路橋梁工程中，混凝土抗裂是一項(xiàng)綜合性的、系統(tǒng)性的工程，其特點(diǎn)是復(fù)雜而持久的?；炷亮芽p的防治工作，需要各部門通力合作，共同努力。

1 混凝土裂縫的種類

1.1 表面裂縫

在道路橋梁工程施工中，混凝土表層裂縫問題多有存在，什么是表層裂縫，就是道路橋梁表面呈現(xiàn)的裂縫被稱為表層裂縫。表層裂縫形成于在混凝土凝結(jié)期間，因混凝土中水分占比失衡導(dǎo)致的。在實(shí)際施工中，在混凝土結(jié)構(gòu)中呈現(xiàn)該種裂縫后，會(huì)對(duì)鋼筋結(jié)構(gòu)與混凝土之間的融合產(chǎn)生一定影響，進(jìn)而嚴(yán)重影響著混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋結(jié)構(gòu)保護(hù)效用的發(fā)揮，這樣施工質(zhì)量就得不到保證。倘若在道路橋梁工程中呈現(xiàn)表層裂縫問題，便會(huì)造成鋼筋外露狀況，再通過一定時(shí)間與空氣的接觸后，便會(huì)呈現(xiàn)出不同程度的氧化狀況，最后會(huì)使道路橋梁工程的鋼筋結(jié)構(gòu)質(zhì)量遭到不同程度的損害。針對(duì)道路橋梁工程項(xiàng)目具體施工狀況而言，把鋼筋和混凝土進(jìn)行全面融合，可全面提高道路橋梁工程整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性與質(zhì)量性。[2]

1.2 微型裂縫

在道路橋梁工程項(xiàng)目施工中，微型裂縫一般是肉眼看不見的一種混凝土裂縫，鑒于縫隙小，同時(shí)裂縫通常均是在混凝土內(nèi)部呈現(xiàn)，倘若混凝土物料的應(yīng)用性能與綜合質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)水平，盡管混凝土結(jié)構(gòu)中有一定范圍的裂縫現(xiàn)象，也不會(huì)對(duì)道路橋梁工程結(jié)構(gòu)體的綜合質(zhì)量造成重要損害。倘若要準(zhǔn)確明辨微型裂縫的規(guī)格與實(shí)際位置，就需通過相對(duì)先進(jìn)的超聲波探測儀來對(duì)其實(shí)施定位，進(jìn)而為后期修補(bǔ)工作提供重要指導(dǎo)。

1.3 溫度裂縫

混凝土溫度裂縫是指因內(nèi)外部溫度梯度誘發(fā)的裂縫，其最為顯著的特征便是隨著水泥水化熱反應(yīng)的進(jìn)行，混凝土材料的凝固等產(chǎn)生。道路橋梁施工中混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的主要原因?yàn)椋海?）混凝土局部位置因陽光暴曬溫升過大，該位置與其他部分溫度差距較大，在溫度的影響下產(chǎn)生局部拉應(yīng)力進(jìn)而產(chǎn)生溫度裂縫；（2）在道路施工中忽視溫度控制，混凝土澆筑及振搗期間溫度變化幅度較大，尤其是溫度急劇降低的情況下混凝土表面溫度下降速度遠(yuǎn)高于內(nèi)部溫度下降速度，在溫度應(yīng)力的作用下很容易產(chǎn)生裂縫；（3）混合料初始溫度過高，澆筑成型后再加上水泥水化熱反應(yīng)放熱，混凝土內(nèi)部溫度可達(dá)80℃以上，巨大的溫度差距會(huì)加大混凝土養(yǎng)護(hù)難度，從而誘發(fā)混凝土裂縫問題。[3]

1.4 沉降裂縫

在道路橋梁施工中混凝土沉降裂縫是指因基礎(chǔ)豎向沉降不均勻、橫向位移等引發(fā)的裂縫。當(dāng)?shù)缆窐蛄旱鼗鶠檐浲恋鼗蛱烊换A(chǔ)承載力不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致地基失穩(wěn)、沉降量過大，在混凝土結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生附加應(yīng)力，當(dāng)附加應(yīng)力超過混凝土抗拉極限時(shí)便會(huì)誘發(fā)混凝土沉降裂縫。從施工層面來看，混凝土沉降裂縫產(chǎn)生的主要原因?yàn)椋海?）地質(zhì)勘察工作不到位，未能全面掌握各個(gè)路段地質(zhì)條件、土質(zhì)特征等，尤其是地質(zhì)變化較大的路段，若采用統(tǒng)一的施工技術(shù)，地基處理方法則會(huì)導(dǎo)致不同地質(zhì)條件下路基土體壓縮性不一，很容易造成地基不均勻沉降，引發(fā)混凝土沉降裂縫；（2）軟土地基處理不當(dāng)，原有土層變形壓縮會(huì)導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)位移或沉降。

2 道路橋梁施工中混凝土裂縫的成因分析

2.1 材料問題造成的混凝土裂縫

在材料配比工作中，由于粗骨料中含有過多雜質(zhì)，受環(huán)境和溫度等因素限制，易出現(xiàn)混凝土裂縫問題。在混凝土施工中需采用不同品種的集料，不同的集料類型收縮能力有所差異，若是使用相同的材料管理方法，則會(huì)造成混凝土裂縫問題。在選擇水泥材料過程中，需關(guān)注水泥的水灰比，若是材料配比出現(xiàn)問題，則無法保證材料使用質(zhì)量。在混凝土應(yīng)用過程中會(huì)出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，從而造成混凝土材料攪拌不均勻，增加了道路橋梁出現(xiàn)裂縫的概率。

2.2 施工不規(guī)范造成的混凝土裂縫

混凝土施工需匹配完善的養(yǎng)護(hù)方案，養(yǎng)護(hù)工作是解決裂縫問題的主要方法。從現(xiàn)實(shí)施工角度看，大部分施工人員對(duì)養(yǎng)護(hù)工作重視程度不夠，從而形成了混凝土裂縫問題。在混凝土使用過程中，由于施工環(huán)境較為干燥，混凝土內(nèi)部水分蒸發(fā)過快，混凝土內(nèi)部和外部溫度差異較大，從而造成混凝土裂縫。

2.3 溫度造成的混凝土裂縫

溫度裂縫形成的主要原因?yàn)闇囟瘸霈F(xiàn)急劇變化的情況，在施工開展的初始階段，需做好溫度測試工作，降低外部因素產(chǎn)生的影響。但是施工中無法避免晝夜溫差影響與四季溫差影響，溫度混凝土裂縫主要出現(xiàn)在施工完成后，因此需要通過施工維護(hù)的方法進(jìn)行解決。對(duì)于一些工期較長的施工項(xiàng)目而言，需注意道路橋梁的熱脹冷縮特點(diǎn)，匹配完善的養(yǎng)護(hù)措施，降低混凝土裂縫發(fā)生概率。[4]

2.4 設(shè)計(jì)問題與養(yǎng)護(hù)問題造成的混凝土裂縫

從施工設(shè)計(jì)角度看，施工單位將重點(diǎn)放在施工收益和設(shè)計(jì)外觀上，對(duì)于施工細(xì)節(jié)關(guān)注度不足，則會(huì)造成施工裂縫。在養(yǎng)護(hù)工作中，需關(guān)注混凝土材料是否出現(xiàn)離析和分層的狀態(tài)，養(yǎng)護(hù)工作需與工程需求相符，對(duì)存在問題的工作環(huán)節(jié)進(jìn)行處理，增加混凝土實(shí)際應(yīng)用性能，保證施工材料擁有標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用流程，降低施工裂縫發(fā)生概率。在維護(hù)工作開展中，需保證灑水工作的均勻度，水分不宜過多也不宜過少，降低裂縫發(fā)生的概率。

3 道路橋梁施工中混凝土裂縫的應(yīng)對(duì)措施

3.1 優(yōu)化混凝土配合比

混凝土材料能否順利成型，很大程度上取決于其配合比是否科學(xué)合理。在工作中，首先應(yīng)確?；炷敛牧吓浔鹊目茖W(xué)性。其次，需要對(duì)混凝土材料的干縮率、坍落度等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合工程施工需求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，在不影響道路橋梁工程施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，盡可能減小混凝土的坍落度。再次，要控制混凝土材料的用水量、水灰比和砂率等，盡可能降低水膠比，保證最佳砂率值，優(yōu)化混凝土材料的整體性可采用粉煤灰或礦粉替代部分水泥以達(dá)到優(yōu)化配合比的效果。最后，在確定混凝土材料配合比之前，工作人員要真正深入一線施工場所，根據(jù)施工單位的澆搗工藝以及操作水平等，適當(dāng)調(diào)整混凝土的設(shè)計(jì)坍落度等參數(shù)，為后續(xù)混凝土材料順利成型打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2 合理規(guī)劃混凝土施工程序

混凝土施工過程中包含多項(xiàng)程序，各項(xiàng)之間需要保持有效銜接，按照施工流程有序開展施工作業(yè)，能夠大大降低裂縫發(fā)生的概率。施工程序運(yùn)行期間還要做好作業(yè)規(guī)范監(jiān)管和質(zhì)量控制工作，主要包括以下方面：第一，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙確定混凝土各項(xiàng)參數(shù)，包括型號(hào)、強(qiáng)度、數(shù)量和應(yīng)用部位；然后對(duì)混凝土澆筑施工方案進(jìn)行完全交底，并對(duì)原材料進(jìn)行質(zhì)檢。第二，開展混凝土拌制、運(yùn)輸、澆筑與振搗施工程序。第三，合理留置混凝土試塊，及時(shí)開展養(yǎng)護(hù)處理。第四，開展混凝土各項(xiàng)結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)，包括現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)實(shí)體以及混凝土子分部等，完成工程驗(yàn)收。

3.3 做好混凝土的澆筑工作

為確?；炷两Y(jié)構(gòu)質(zhì)量，工作人員應(yīng)根據(jù)構(gòu)件種類、鋼筋數(shù)量等，確定最佳的混凝土澆筑施工方案?；炷翝仓譃榛A(chǔ)、柱和梁板3 部分，其中在基礎(chǔ)混凝土澆筑中，應(yīng)沿縱向進(jìn)行連續(xù)澆筑，使混凝土能夠流淌成斜坡狀，并通過提高泵送效率來優(yōu)化接縫的及時(shí)性，從而有效預(yù)防冷縫問題。在柱混凝土澆筑施工期間，需要根據(jù)實(shí)際情況合理控制振搗、澆筑方式以及間隔時(shí)間等。例如，對(duì)于小于3m 的柱，采用柱頂直接下灰的澆筑方法；對(duì)于大于3m 的柱，采用模板側(cè)面開門子洞安裝斜溜槽分段的澆筑方式。而墻體混凝土澆筑要保持連續(xù)性，每層澆筑完成后間隔時(shí)間應(yīng)控制在2h 內(nèi)。梁與板混凝土澆筑施工需同步進(jìn)行，但梁要稍早于板，即應(yīng)用趕漿法將梁分層澆筑形成階梯狀，澆筑至底板區(qū)域后再與板混凝土澆筑共同進(jìn)行。在各項(xiàng)混凝土澆筑期間要有效配合振搗處理，控制振搗頻率、時(shí)間和深度，保證振搗密實(shí)性，全面防控裂縫問題。在混凝土振搗施工期間按照《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T10-2011）的要求，一次振搗完成后間隔20min～30min 進(jìn)行復(fù)振。為了針對(duì)性防控收縮裂縫，在混凝土水平面應(yīng)用木抹子搓平搓毛至少兩遍，觀察樓板面混凝土結(jié)構(gòu)是否存在裂縫的可能性，若存在則應(yīng)用鐵滾子進(jìn)行壓實(shí)處理，同樣壓實(shí)至少兩次。

3.4 控制施工溫度

溫度是影響混凝土裂縫的關(guān)鍵性因素之一，包括外界環(huán)境溫度、混凝土材料初始溫度及因水泥水化熱反應(yīng)引發(fā)的溫升。在道路橋梁施工中，首先需確定每日最佳施工時(shí)間，通過對(duì)全天溫度的監(jiān)測找準(zhǔn)溫度適宜且變化幅度最小的時(shí)間段，盡量在該時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行混凝土施工，可以避免外界環(huán)境溫度變化誘發(fā)混凝土裂縫；其次，將集料溫度控制在50℃以內(nèi)，在材料拌和中可以通過灑水將材料溫度控制在合理范圍內(nèi)，或者借助冷風(fēng)機(jī)對(duì)集料進(jìn)行降溫，可以避免混凝土內(nèi)部溫度過高；最后，根據(jù)溫度變化控制混凝土澆筑厚度、澆筑速度，使水泥水化熱反應(yīng)產(chǎn)生的熱能可以在短時(shí)間內(nèi)消散，進(jìn)而降低混凝土裂縫產(chǎn)生概率。

3.5 注重混凝土養(yǎng)護(hù)

外界環(huán)境溫度、濕度會(huì)對(duì)混凝土質(zhì)量產(chǎn)生影響，在干燥環(huán)境下混凝土內(nèi)外部濕空氣交換頻發(fā)，可能誘發(fā)裂縫問題。因此，需結(jié)合混凝土凝結(jié)情況確定拆模時(shí)間，按照合理順序進(jìn)行拆模，避免拉應(yīng)力造成混凝土裂縫。同時(shí)，混凝土硬化過程中如果出現(xiàn)坍縮等質(zhì)量病害，現(xiàn)場施工人員需探明病害成因并采取補(bǔ)救措施，避免混凝土裂縫擴(kuò)大。此外，根據(jù)混凝土等級(jí)確定養(yǎng)護(hù)周期、養(yǎng)護(hù)起始時(shí)間，拆模后在混凝土表面噴灑適量的水并鋪設(shè)防水材料，使混凝土處于溫濕度適宜的環(huán)境下。同時(shí)在混凝土表面及四周鋪設(shè)防曬布、防水布等，避免局部溫度過高造成混凝土裂縫。

3.6 強(qiáng)化裂縫的修補(bǔ)

在修復(fù)道路橋梁混凝土裂縫時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的修補(bǔ)，其中最常用的方法有：第一，置換修補(bǔ)技術(shù)，是一種在施工中普遍采用的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫修復(fù)技術(shù)，適用于裂縫較大的區(qū)域。在施工中，這種技術(shù)將利用新材料代替裂縫部分。首先，工人從裂縫中取出水泥，并用高壓水槍沖洗，當(dāng)剩余部分全部清除后，在裂縫處填入新的混凝土。通過對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，可以獲得較好的修補(bǔ)效果，但是，該工藝十分復(fù)雜。在道路橋梁工程中，要根據(jù)工程建設(shè)的時(shí)間來進(jìn)行合理的分析與選取。第二，灌漿修補(bǔ)技術(shù)。對(duì)于某些滲漏型裂縫，可以采用灌漿修補(bǔ)技術(shù)，即先將材料混合，再利用高壓設(shè)備將其灌注到裂縫中，以達(dá)到填補(bǔ)裂縫的目的。在混凝土裂縫治理中，常用的方法有：水泥、化學(xué)灌漿。對(duì)于化學(xué)灌漿修補(bǔ)技術(shù)而言，其應(yīng)用效果較好，但由于所選用的化學(xué)灌漿材料較少，目前主要應(yīng)用于大型混凝土裂縫的治理工作中。水泥漿液具有較高的凝固性，能夠適應(yīng)潮濕條件下的凝結(jié)需要，并且能夠有效控制凝結(jié)時(shí)間，可以滿足混凝土結(jié)構(gòu)裂縫治理的需求，因此，應(yīng)用廣泛。第三，表面修補(bǔ)技術(shù)能夠?qū)δ承┥疃群蛯挾炔淮蟮牧鸭y進(jìn)行修復(fù)。在實(shí)際使用中，表面修補(bǔ)技術(shù)用于修復(fù)表面的裂縫。該方法可以有效地改善混凝土結(jié)構(gòu)的防水性能，并達(dá)到裂縫養(yǎng)護(hù)的需要。修補(bǔ)方法有騎縫修補(bǔ)和全部修補(bǔ)。在應(yīng)用表面修復(fù)技術(shù)時(shí)，整體工藝較為簡單，但對(duì)裂紋的修復(fù)效果卻不理想，所以在使用此類技術(shù)時(shí)，必須對(duì)道路橋梁混凝土裂縫情況進(jìn)行詳細(xì)的分析。

4 結(jié)語

在道路橋梁工程施工中，針對(duì)混凝土施工，裂縫問題是影響施工質(zhì)量的最大原因。在實(shí)際項(xiàng)目施工中，需要利用行之有效的應(yīng)對(duì)策略加以實(shí)施，以此呈現(xiàn)對(duì)混凝土裂縫問題的科學(xué)控制，盡量確保道路橋梁的完整性。并且，需要全面融合具體狀況，盡量對(duì)裂縫數(shù)量、裂縫寬度加以控制，以免造成重大裂縫呈現(xiàn)，讓道路橋梁工程綜合質(zhì)量得到全面保證。