道路橋梁混凝土開(kāi)裂原因及其施工質(zhì)量控制

■歐 強(qiáng)，周 偉 ■貴州路橋集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550018

1 道路橋梁混凝土開(kāi)裂的原因

1.1 溫度的原因

橋梁道路建設(shè)最基本的材料就是混凝土本身有著熱脹冷縮的特性，不論是因?yàn)橥獠凯h(huán)境的溫度變化，還是內(nèi)部結(jié)構(gòu)的溫度的變化，都會(huì)使得橋梁的本身發(fā)生形變，這樣，在形變過(guò)程中又會(huì)受到各個(gè)部位變形的阻力，導(dǎo)致危險(xiǎn)產(chǎn)生，當(dāng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的拉應(yīng)力積累到一定程度就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種現(xiàn)象，我們常稱為溫度裂縫。而在實(shí)際施工中，溫度的變化無(wú)法預(yù)測(cè)和控制，所以實(shí)際工程中比較難以考慮。

1.2 材料質(zhì)量不合格導(dǎo)致的裂縫

材料這里主要是指混凝土材料，混凝土材料由水泥，骨料，拌合水，外加劑，砂，水泥等成分組成，如果質(zhì)量不合格，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。所選砂石的粒徑過(guò)小，會(huì)使得混凝土空隙率過(guò)大，級(jí)配不良，從而所使用的水泥和拌合水也逐漸增加，這會(huì)導(dǎo)致混凝土的性能發(fā)生改變，當(dāng)然若使用特細(xì)的砂，問(wèn)題會(huì)更加明顯。因?yàn)樯笆卸歼€有云母成分，云母成分越多，水泥和骨料的粘接力越小，混凝土強(qiáng)度減弱;若砂石中泥量的成分很高，會(huì)增加水泥和拌合水的用量，可能會(huì)降低混凝土材料的抗?jié)B能力，抗凍結(jié)性能力等;而若砂石中有機(jī)質(zhì)和輕物質(zhì)過(guò)多又會(huì)延緩水泥的硬化過(guò)程，從而改變水泥的性能。

1.3 載重量對(duì)橋梁影響

施工中如果沒(méi)有按照嚴(yán)格的順序進(jìn)行，施工人員對(duì)原材料的堆放的不注意，對(duì)施工器具的使用不善，又或者是隨意使用吊機(jī)，車輛安裝運(yùn)輸?shù)炔僮?，在?duì)原來(lái)的道路橋梁受力特點(diǎn)不了解，跨度變化也不了解情況下，當(dāng)外力累積到一定程度，就會(huì)使得原有的穩(wěn)定狀態(tài)不再穩(wěn)定，道路橋梁結(jié)構(gòu)的載重量會(huì)發(fā)生不均勻現(xiàn)象，容易形成裂縫，這樣的裂縫被稱為荷載裂縫。

2 道路橋梁混凝土開(kāi)裂的施工質(zhì)量控制措施

2.1 施工材料的控制

2.1.1 水泥

道路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的施工屬于大體積混凝土施工，大體積混凝土施工中水泥水化熱產(chǎn)生的內(nèi)外溫差是導(dǎo)致出現(xiàn)溫度應(yīng)力裂縫的主要原因。因此水泥的質(zhì)量控制是控制是大體積混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。大體積混凝土所用水泥應(yīng)采用低水化熱、后期強(qiáng)度高的水泥，同時(shí)在施工過(guò)程中有必要采用相應(yīng)的外加劑輔助施工。另外，大體積混凝土施工中嚴(yán)禁使用安定性不良的水泥，防止養(yǎng)護(hù)和使用中產(chǎn)生膨脹性裂縫，影響工程質(zhì)量。

2.1.2 粗細(xì)骨料

橋梁混凝土施工中選用的砂石骨料應(yīng)據(jù)施工條件和在保證質(zhì)量的前提下，盡量選擇減少水泥用量，不僅可節(jié)省成本，還可以減少混凝土材料的收縮。若是在相同配合比的條件下，使用碎石的混凝土強(qiáng)度高，抗裂性能也較卵石的高。所以為達(dá)到大體積混凝土工程中抗裂的高要求，施工時(shí)宜采用碎石作為粗骨料。

2.1.3 外加劑

混凝土外加劑的使用可以改善混凝土和提升混凝土的性能，加入一種或多種外加劑復(fù)合使用，能有效提升混凝土性能的同時(shí)盡可能減低不利因素的作用。如減水劑可在保證混凝土滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的同時(shí)減少水泥用量等，通過(guò)多種方法防止混凝土產(chǎn)生開(kāi)裂。

2.1.4 摻和料

攪拌混凝土常用的摻和料常用的用粉煤灰、硅灰、磨細(xì)礦渣、燒粘土等，其中粉煤灰的應(yīng)用最為普遍。加入摻和料可以改善混凝土的部分性能，同時(shí)可降低成本，節(jié)約水泥用量。粉煤灰的添加對(duì)于大體積混凝土施工有著重要意義，特別是可以有效減少混凝土中水泥水化熱的產(chǎn)生中，從而減少裂縫出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 施工工藝的控制

2.2.1 拌和與振搗過(guò)程

在混凝土攪拌過(guò)程中，投料可采用二次投料工藝，可有效提升拌合效果，增加混凝土的均勻性和粘結(jié)性，從而提高強(qiáng)度。在大體積混凝土基礎(chǔ)的垂直施工縫施工時(shí)，應(yīng)盡可能采用二次振搗，一般宜在混凝土澆注后1 小時(shí)左右進(jìn)行。

2.2.2 澆注過(guò)程

大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工應(yīng)在施工條件允許的情況下，盡可能采取分層多次澆注，施工層的結(jié)合部應(yīng)按施工縫進(jìn)行處理以減少水化熱的產(chǎn)生和不利影響。每層澆筑的厚度可視具體情況而定，一般可在0.5-2.0m 范圍內(nèi)，兩層澆筑時(shí)間的選擇宜在下層溫度有明顯下降，上層混凝土的熱量不會(huì)明顯影響到下層為準(zhǔn)。

2.2.3 溫度控制

混凝土攪拌中要注意水量的添加，尤其是在天氣炎熱的季節(jié)中，目的是為了降低或者控制混凝土的溫度。比如，夏季施工時(shí)要注意減少混凝土的澆筑厚度，方便混凝土的散熱。特殊情況下要注意在混凝土內(nèi)部增設(shè)降溫辦法，可確?；炷恋目沽研浴Ｒ?yàn)榛炷恋馁|(zhì)量越好，其抗裂性就越強(qiáng)，所以為保證道路橋梁施工中混凝土質(zhì)量，我們也不能忽視混凝土的堆放、攪拌方式，或混凝土澆筑過(guò)程。

2.2.4 特殊部位的施工

橋梁施工中應(yīng)十分注意審查工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙，復(fù)核板厚、鋼筋等參數(shù)。施工中注意檢查鋼筋的直徑和間距、上下層鋼筋之間的有效高度、鋼筋的錨固長(zhǎng)度、下層鋼筋的保護(hù)層墊板厚度及分布等是否符合設(shè)計(jì)、施工規(guī)范要求?；炷翝仓r(shí)，應(yīng)有專任施工技術(shù)人員進(jìn)行過(guò)程控制，專人負(fù)責(zé)呵呵管理，嚴(yán)格按照施工規(guī)范規(guī)定，嚴(yán)禁在現(xiàn)澆混凝土未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度之前拆模，重視事前控制，加強(qiáng)鋼筋工程的隱蔽驗(yàn)收。

2.2.5 加強(qiáng)混凝土早期養(yǎng)護(hù)

經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐證明，混凝土常見(jiàn)的裂縫大都是由于溫度梯度造成的表面不同深度的裂縫，寒冷地區(qū)溫度驟降，非常容易形成裂縫，因此保溫對(duì)混凝土表面的早起裂縫有防止作用，從溫度角度來(lái)看，應(yīng)有以下要求:(1)防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面產(chǎn)生梯度;(2)防止混凝土超冷，應(yīng)盡量設(shè)法使混凝土施工期間的最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度;(3)防止老混凝土面過(guò)冷，以減少新老混凝土間約束。

3 施工混凝土裂縫處理的措施

3.1 對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行有目的的加強(qiáng)

當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)受到施工裂縫的影響，穩(wěn)定性能受到干擾時(shí)就要有針對(duì)的進(jìn)行加強(qiáng)，方法主要有常見(jiàn)的以下三種:(1)通過(guò)預(yù)應(yīng)力加固法增大橋梁結(jié)構(gòu)截面面積，增加支點(diǎn)數(shù)量來(lái)達(dá)到提高穩(wěn)定性的目的;(2)利用鋼板等部件對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行加固處理的方法;(3)通過(guò)繼續(xù)噴射混凝土的噴射法來(lái)達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)加固，提高混凝土強(qiáng)度效果。

3.2 表面修補(bǔ)

表面修補(bǔ)法始終簡(jiǎn)單也最常用的方法，適用于表面淺層次裂縫處理，當(dāng)然一些影響不到整體承載力的深層次裂縫也可以采用此方法。操作具體如下:在找到裂縫位置后，可選用環(huán)氧膠泥或者是水泥等材料進(jìn)行表面涂抹處理，然后再用防腐性能的優(yōu)良材料在混凝土表秒涂刷，例如:瀝青，油漆。最后進(jìn)行覆蓋，可選用玻璃纖維布進(jìn)行裂縫處的黏貼覆蓋。這種方法可防止裂縫繼續(xù)開(kāi)裂。

3.3 置換混凝土

置換混凝土顧名思義，就是把原有的開(kāi)裂處混凝土清除掉，再灌入新的混凝土方法，這種方法適用于裂縫較嚴(yán)重的情況。

3.4 化學(xué)防護(hù)

化學(xué)防護(hù)采用的是電化學(xué)的相關(guān)原理，通過(guò)改變環(huán)境中的相關(guān)因素或者是使鋼材鈍化來(lái)發(fā)揮其良好的防腐功效。效果比較好的化學(xué)防護(hù)法有陰極防護(hù)法、氯鹽提取法以及堿性復(fù)原法。

3.5 填充封堵法

這種方法是將水泥漿及樹(shù)脂等膠結(jié)物壓入到裂縫中來(lái)達(dá)到加固效果。另外還可沿裂縫方向進(jìn)行開(kāi)鑿槽位，之后再將丁基橡膠等防水性能好的材料置入到槽位中去來(lái)發(fā)揮良好的填充加固作用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，據(jù)對(duì)橋梁混凝土工程常見(jiàn)裂縫原因分析，我們應(yīng)在施工過(guò)程及養(yǎng)護(hù)過(guò)程中多方控制，預(yù)防各類裂縫出現(xiàn)，保證橋梁質(zhì)量和安全使用。如裂縫已產(chǎn)生，則要通過(guò)對(duì)裂縫產(chǎn)生原因深入分析并采取對(duì)應(yīng)措施。

［1］王武田.淺談公路橋梁產(chǎn)生裂縫的原因與防治［J］.價(jià)值工程，2011(30).

［2］顧慶，伍金華，董晴.關(guān)于橋梁施工裂縫原因和防治措施的研究［J］.交通標(biāo)準(zhǔn)化，2011(Z1).