路橋施工過程中裂縫的產(chǎn)生與應對技術(shù)分析

賈 彬

(山西運城路橋有限責任公司，山西運城 044000)

在混凝土路橋工程中普遍存在裂縫的問題。路橋工程施工中應該采取各種措施盡量避免裂縫問題的產(chǎn)生。由于混凝土自身特性等問題，即使在施工當中小心謹慎，裂縫問題仍會時常出現(xiàn)。裂縫問題對混凝土路橋工程有著致命的傷害。如果裂縫存在和發(fā)展會使混凝土路橋的內(nèi)部鋼筋等材料裸露，由于自然因素等因素對鋼筋產(chǎn)生腐蝕，必然會降低鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的性能，路橋工程的承載能力和使用年限，自身的抗?jié)B能力等方面都會受到影響。

1 裂縫產(chǎn)生的原因

路橋施工過程中產(chǎn)生裂縫的原因之一是由靜荷載所引起的裂縫和動荷載的應力引起的裂縫。這兩種原因都屬于結(jié)構(gòu)性裂縫，主要是由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載力不足所引起的。如果發(fā)生結(jié)構(gòu)性裂縫說明橋梁的強度不足，在橋梁運營中潛藏巨大的結(jié)構(gòu)性危險。路橋施工過程中也會產(chǎn)生由于變形引起的非受力性裂縫。非受力性裂縫主要是由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部自身應力發(fā)生形變。從目前的工程實踐經(jīng)驗來說，非受力性裂縫約占路橋施工過程中產(chǎn)生裂縫的80%以上，結(jié)構(gòu)性裂縫只占20%左右。裂縫產(chǎn)生的原因為原材料配比，混凝土化學反應，溫度等外部自然環(huán)境的影響，施工的影響，地基礎(chǔ)變形五個方面產(chǎn)生。

1．1 原材料配比不合理

混凝土主要材料是水泥、拌和骨料、水、砂及外加劑按特定比例混合組成。如果混凝土所采用的原材料品質(zhì)不合格，會導致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)裂縫。在選擇粗細集料時，必須確保含泥量的標準。如果含泥量過高會造成混凝土澆筑后收縮增大，混凝土強度降低，還會使混凝土發(fā)生滲水等問題。保含泥量過高主要體現(xiàn)在混凝土干燥后，表面會產(chǎn)生無規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫。拌和用水的選擇，外加劑的添加都要結(jié)合工程實際情況。拌和用水和外加劑一般都含有一定比例的氯化物等雜質(zhì)，這些化學物質(zhì)會銹蝕鋼筋，降低橋梁的承載能力。如果拌和用水和外加劑的堿含量過高就會與骨料發(fā)生反應，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。水泥的等級也是影響裂縫的原因之一，一般水泥的等級、細度、早強都會影響混凝土結(jié)構(gòu)。

1．2 混凝土發(fā)生化學反應

混凝土收縮裂縫的主要表現(xiàn)為表面出現(xiàn)裂縫，裂縫的寬度一般較為細小，無規(guī)則的龜裂狀。混凝土在不受外力的情況下，會發(fā)生收縮這種自發(fā)變形。當受到外部約束作用時，混凝土就會產(chǎn)生拉應力導致其開裂。這種體積變形主要發(fā)生在硬化初期和后期，硬化初期的水泥在凝固結(jié)硬過程中體積發(fā)生變化，后期是內(nèi)部自由水分蒸發(fā)導致的干縮變形。

水泥水化熱也是發(fā)生混凝土收縮裂縫原因之一。水泥在水化過程中會放出大量的熱，由于散熱不均勻，使混凝土內(nèi)部的溫度一般比表面高很多。尤其對于大型的混凝土結(jié)構(gòu)來講，溫差會更加嚴重?；炷羶?nèi)部和表面的散熱導致的溫度梯度，使混凝土內(nèi)部發(fā)生壓應力，表面卻是拉應力，當作用力超過混凝土承受的極限時，表面就會產(chǎn)生裂縫。

1．3 溫度等外部自然環(huán)境的影響

混凝土也具有熱脹冷縮的性質(zhì)。外界氣候的變動會促使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。橋梁部分主體結(jié)構(gòu)受到太陽曝曬后，曝曬部分和陰涼部分呈非線形的溫度梯度。橋梁本身的約束作用和溫度導致的局部拉應力，都促使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫?；炷两Y(jié)構(gòu)內(nèi)部受到澆筑溫度，水泥水化釋放的溫度和自然條件對其產(chǎn)生的溫度的影響，如果外界環(huán)境溫度發(fā)生巨大變動就會增大混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫度梯度，產(chǎn)生溫度應力，引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)局部開裂。嚴冬天氣引起的凍脹裂縫。在大氣氣溫低于0℃的情況下，游離在混凝土結(jié)構(gòu)中的水轉(zhuǎn)變成冰，混凝土體積膨脹不均勻，并且由于混凝土未完全粘合強度較低，就會有裂縫出現(xiàn)。

1．4 不正確的施工的影響

混凝土在施工過程中過分振動攪拌，模板、墊層未吸收足夠的水分，這些原因都會引起凝縮裂縫?；炷猎跐矒v到建筑體后，抹干壓光時間過久會使細骨料浮至表面，形成水泥漿層。水泥漿含有大量的氫氧化鈣會與空氣中二氧化碳發(fā)生化學反應，導致混凝土板面體積收縮出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象。由于一般施工都是露天作業(yè)，鋼筋都會發(fā)生一定的銹蝕，這會導致混凝土結(jié)合部充分發(fā)生裂縫。由于施工是分段進行的，混凝土結(jié)構(gòu)一般會分段進行澆筑，如果處理不好接頭部位的澆筑，在新舊混凝土之間比較容易出現(xiàn)裂縫。

1．5 地基沉降引起的裂縫

橋梁的地基豎向受力不均發(fā)生沉降，混凝土結(jié)構(gòu)間產(chǎn)生額外應力，當超出其自身的抗拉能力，裂縫就會產(chǎn)生。

2 施工過程裂縫的防治措施

優(yōu)化混凝土材料的配合比例，對其主要材料水泥的用量要嚴格控制。從目前的施工實踐技能可以得出合理原材料配合比例是防止裂縫出現(xiàn)的關(guān)鍵。針對混凝土要求的強度等級，充分考慮材料質(zhì)量會引發(fā)結(jié)構(gòu)變動，按照施工條件的差異，設(shè)計出一份合理的混凝土材料的配合比例。由于施工現(xiàn)場材料使用，環(huán)境變化會和計劃量出現(xiàn)不一致，施工單位要根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況，及時調(diào)整混凝土材料的配合比例，有效地防止裂縫的產(chǎn)生。

鋼筋施工質(zhì)量好壞直接影響到整個工程質(zhì)量。確保鋼筋施工質(zhì)量，首先得確保鋼筋在排布時的間距合理均勻，設(shè)計好鋼筋接頭位置排布。合理設(shè)置保護層墊塊位置和間距，用統(tǒng)一墊塊有效固定。應根據(jù)負筋直徑設(shè)置足夠的鋼筋馬蹬，以防止負筋踩下不能上提復位。審核支架和模板等專項方案，確保支架和模板的拉伸剛度，應力強度，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性符合要求。模板的接縫處要嚴密焊接，不能出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。標示澆筑后的立柱高度，確保混凝土結(jié)構(gòu)的整體高度和平整度。澆筑前，對支架結(jié)構(gòu)、模板、鋼筋結(jié)構(gòu)、保護層墊進行認真檢查，確保它們符合設(shè)計要求后才可澆筑。

在混凝土的澆筑期間，必須要求專人檢查確保支架、模板、鋼筋是否穩(wěn)固。結(jié)合設(shè)計圖紙，規(guī)范澆筑工藝，在施工過程中澆筑混凝土時，確保混凝土的厚度，注入順序，澆筑方向的正確實施。對需要振動的部位操作時，施工人員必須確保振動后該部位密實不動。密實主要表現(xiàn)為混凝土停止下沉，表面不再冒出氣泡呈現(xiàn)泛漿。在混凝土初凝后和終凝前都應該對裸露部分及時進行必要的修理，用鐵抹子對表面進行壓抹，將表面拉毛增強混凝土表面的密實程度，防止收縮裂縫的出現(xiàn)。

施工中加強鋼筋、模板的質(zhì)量檢查的力度，確保鋼筋的合理擺放位置，預防應力變化發(fā)生裂縫。嚴格把握混凝土結(jié)構(gòu)的拆模時間，防止混凝土還未完全凝結(jié)，在缺乏內(nèi)部約束時混凝土結(jié)構(gòu)的表面引起溫度裂縫。

在拆模時，需要工作經(jīng)驗豐富的施工人員來操作。避免敲擊、振動使表面產(chǎn)生裂縫。加強混凝土澆筑成型后初期保濕養(yǎng)護工作。養(yǎng)護的目的是使其表面維持適當?shù)臐穸?，確?；炷羶?nèi)部充分水化。合理的養(yǎng)護可以提高結(jié)構(gòu)強度，對于混凝土后期的質(zhì)量控制有重要意義。養(yǎng)護的具體操作是在混凝土完成澆筑后，對表面及時覆蓋和灑水，確?；炷恋臏囟?、保濕穩(wěn)定，緩解由于溫差產(chǎn)生的應力，防止裂縫的產(chǎn)生。嚴格控制施工過程中荷載使用，不得使混凝土澆筑成型過程中受行人、運輸工具等荷載的影響?？刂剖┕み^程中施工縫的預留，確?；炷恋牟糠种匾Y(jié)構(gòu)的澆筑連貫性。

3 結(jié)語

由于橋梁裂縫產(chǎn)生的原因比較復雜，要對裂縫處結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)全面的分析，研究整體混凝土結(jié)構(gòu)，總結(jié)出橋梁病害產(chǎn)生的原因，并通過合理的實驗進行驗證。在對橋梁裂縫的分析和研究時，要找出裂縫形成原因，評定橋梁裂縫危害，為今后橋梁裂縫的設(shè)計施工，維修加固提供技術(shù)現(xiàn)實依據(jù)。就目前而言，橋梁結(jié)構(gòu)普遍存在裂縫問題。只要在橋梁圖紙設(shè)計充分考慮橋梁裂縫產(chǎn)生的機理，在施工中不斷完善設(shè)計，并采取相應的橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，盡可能的避免裂縫問題的出現(xiàn)。

[1] 李小慧．路橋施工技能實訓指導[M］．北京:北京理工大學出版社，2010．

[2] 魏道升．路橋施工組織設(shè)計范例[M］．北京:人民交通出版社，2008．