公路橋梁施工中裂縫的成因及防治對策

張學民

（秦皇島路橋建設(shè)開發(fā)有限公司，河北 秦皇島 066000）

混凝土是公路橋梁工程中主要的施工材料，其裂縫問題嚴重影響著施工質(zhì)量，混凝土在公路橋梁施工過程中的裂縫現(xiàn)象主要表現(xiàn)為收縮裂縫、溫度裂縫、沉降裂縫、變形裂縫和結(jié)構(gòu)裂縫等，每一種裂縫問題的發(fā)生，都會存在著各種各樣的引發(fā)原因。但是它們最終形成的危害是一樣的，在混凝土初凝時，裂縫現(xiàn)象時有發(fā)生，有的裂縫可能顯現(xiàn)在混凝土表面，其長度、深度一旦延伸，就會產(chǎn)生較為嚴重的質(zhì)量問題，它的影響是多方面的，例如，公路橋梁工程外形的美觀、使用性能、耐久性等，因此，施工單位對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題要引起高度的重視。

1 公路橋梁施工中裂縫產(chǎn)生的原因

公路橋梁施工中混凝土裂縫有如下幾種情況：溫度引起的裂縫、收縮引起的裂縫、鋼筋銹蝕引起的裂縫、沉降引起的裂縫、凍脹引起的裂縫、施工材料質(zhì)量引起的裂縫及施工裂縫等，本文按照不同類型的裂縫分析其產(chǎn)生的原因。

1.1 溫度變化引起的裂縫

熱脹冷縮是混凝土所具有的特性，如果外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土也將隨之發(fā)生變化，如果混凝土變形受阻，其拉應(yīng)力會在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生?；炷量估瓘姸炔荒艹惺芾瓚?yīng)力情況下，就會產(chǎn)生溫度裂縫，在一些大跨徑橋梁中，溫度應(yīng)力一般能夠達到或超出活載應(yīng)力。

1.2 收縮引起的裂縫

混凝土因收縮發(fā)生體積變化后產(chǎn)生了裂縫，混凝土裂縫一般分為塑性收縮裂縫和干縮裂縫兩種。塑性收縮裂縫發(fā)生原因是，在混凝土初凝開始，進行養(yǎng)護之前。因為水泥水化反應(yīng)較強烈，泌水和水分產(chǎn)生了快速的蒸發(fā)，混凝土因為水分是缺失而收縮。其表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，造成表面混凝土承受拉力，當表面混凝土受到的拉應(yīng)力超過其抗拉強度時，收縮裂縫就形成了。

1.3 沉降引起的裂縫

由于基礎(chǔ)產(chǎn)生豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力。當其超過混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強度時結(jié)構(gòu)就會開裂。

1.4 鋼筋銹蝕引起的裂縫

由于混凝土質(zhì)量較差或保護層厚度不足，混凝土保護層受二氧化碳侵蝕碳化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入。鋼筋中鐵離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞。結(jié)構(gòu)承載力下降，并將誘發(fā)其他形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。

1.5 凍脹引起的裂縫

混凝土構(gòu)件是非勻質(zhì)密實構(gòu)件，其內(nèi)部存在各種空隙，當處于吸水飽和狀態(tài)的混凝土溫度低于0℃時，內(nèi)部水份凍結(jié)，體積膨脹9%，使混凝土因膨脹而產(chǎn)生拉應(yīng)力導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。因而如需要在冬季施工應(yīng)采取有效的保溫措施，否則將會導(dǎo)致混凝土早期受凍，結(jié)構(gòu)強度達不到設(shè)計要求，且產(chǎn)生凍脹裂縫。

2 公路橋梁施工中裂縫的防治對策

公路橋梁混凝土裂縫的防治應(yīng)以預(yù)防為主，防治結(jié)合，具體可采取以下措施。

2.1 強化溫度控制

一些小型公路橋梁工程施工時，多采用現(xiàn)場攪拌混凝土的方式，這種做法能夠有效節(jié)約施工成本和縮短工期，然而公路橋梁工程為露天作業(yè)，在施工現(xiàn)場進行混凝土的攪拌難以對環(huán)境條件進行控制，尤其是混凝土的攪拌溫度難以控制。針對這種情況，應(yīng)強化對混凝土攪拌溫度的實時監(jiān)測，隨時觀察攪拌過程中溫度的變化，當攪拌過程中發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部溫度過高時，要及時采取降溫措施，夏季施工尤其要如此。另外，混凝土裂縫的產(chǎn)生還受澆筑溫度、養(yǎng)護溫度的影響，因而應(yīng)強化混凝土施工的全程溫度檢測，一旦溫度過高立即采取降溫對策。此外，減小混凝土的澆筑厚度對于避免較大的溫度應(yīng)力效應(yīng)也有著顯著的效果，然而澆筑厚度影響著混凝土的結(jié)構(gòu)強度，澆筑厚度的減小幅度應(yīng)結(jié)合施工條件和工程設(shè)計要求、設(shè)計等級而定。另外，合理使用減水劑等外加劑，對于提升混凝土結(jié)構(gòu)強度和減少裂縫的產(chǎn)生也有著重要的意義。

2.2 強化施工控制

規(guī)范的施工操作、合理的混凝土配合比、嚴格的養(yǎng)護和監(jiān)測等對混凝土裂縫的預(yù)防有著重要的意義，強化施工控制應(yīng)做到以下幾點：a）嚴格控制混凝土配合比。根據(jù)公路橋梁設(shè)計要求、混凝土設(shè)計強度制定科學的混凝土配合比，尤其是控制好水灰比，并選擇級配合格、品質(zhì)優(yōu)良的砂石作為混凝土集料，尤其是控制好集料的粒徑，以確?；炷辆哂休^好的抗裂性能；b）強化混凝土的養(yǎng)護，強化混凝土的養(yǎng)護工作，避免混凝土在硬化過程中水分散失過多而產(chǎn)生裂縫，或因溫度變化而產(chǎn)生裂縫，對此要強化混凝土表面的保濕工作、合理澆水，并結(jié)合環(huán)境條件對混凝土進行覆蓋，避免溫度下降過快或水分蒸發(fā)嚴重。

2.3 合理修補裂縫

當施工中發(fā)現(xiàn)裂縫時，要及時采取修補措施，避免混凝土裂縫進一步加深，公路橋梁混凝土裂縫的修補可采取以下三種方法：a）表面修補法，表面修補法對于混凝土表淺裂縫以及深層裂縫有著良好的修補效果，表面修補法一般通過在混凝土表面涂抹水泥漿來實現(xiàn)，由于這種修補方法對混凝土的承載力沒有明顯的影響，因而應(yīng)用較為廣泛；b）灌漿修補法，當施工中發(fā)現(xiàn)深度較深，對混凝土的結(jié)構(gòu)完整性或者結(jié)構(gòu)強度有著嚴重危害的裂縫時，表面修補法已經(jīng)不能滿足修補需要，無法改善混凝土結(jié)構(gòu)強度，此時必須采取深層的修補措施，灌漿修補法值得是將灌漿材料壓入混凝土裂縫，漿液硬化從而達到修補效果的做法，公路橋梁施工中常以環(huán)氧聚合物或者水泥漿作為灌漿材料，當裂縫程度十分嚴重時，還可采用甲基丙烯酸酯以及聚氨酯進行灌漿修補；c）嵌縫法，在混凝土的裂縫處開槽，向槽內(nèi)填充封堵材料的修補方法叫做嵌縫法，這種做法具有良好的修補效果，而且修補后的裂縫外觀平整，有利于提升公路橋梁工程外觀質(zhì)量；d）結(jié)構(gòu)加固法，在很多橋梁工程中，有些混凝土裂縫的產(chǎn)生，不但影響工程外觀，更會改變混凝土結(jié)構(gòu)性能，削弱其結(jié)構(gòu)強度，對公路橋梁的使用壽命以及使用性能產(chǎn)生嚴重的影響，結(jié)構(gòu)加固法一般包括增加混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積、預(yù)應(yīng)力加固、支點加固以及混凝土補強加固。

3 結(jié)語

對混凝土裂縫的防治是公路橋梁施工質(zhì)量控制的重要工作之一。由于公路橋梁為露天工程，施工過程中難以避免溫度的變化，加之混凝土自身性質(zhì)問題，裂縫是難以完全避免的。而只要在施工中采取合理的溫度控制措施、施工控制措施，并對施工中發(fā)現(xiàn)的裂縫進行及時修補，就能有效減少裂縫的產(chǎn)生，并有效控制混凝土裂縫的深度和規(guī)模，進而保障公路橋梁工程施工質(zhì)量，提升公路橋梁工程的服務(wù)性能并延長其使用壽命。

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