路橋施工中混凝土裂縫原因分析與解決措施

李業(yè)桂

（廣州協(xié)安建設(shè)工程有限公司，廣東 廣州 510075）

1 路橋施工中混凝土裂縫成因

混凝土裂縫是路橋工程施工中最常見的質(zhì)量問(wèn)題之一，裂縫的出現(xiàn)不僅會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性下降，如果處理不及時(shí)，裂縫會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展，導(dǎo)致橋梁的使用壽命縮短。橋梁混凝土裂縫成因較多，其中較具典型性和代表性的原因包括以下方面。

1.1 荷載

橋梁混凝土結(jié)構(gòu)在荷載的作用下會(huì)產(chǎn)生裂縫，這里的荷載包括靜荷載、動(dòng)荷載及次應(yīng)力等。荷載的不同引起的裂縫具有不同的特征，橋梁中的荷載裂縫在以下區(qū)域出現(xiàn)幾率較高：受剪區(qū)、受拉區(qū)、振動(dòng)區(qū)等。施工過(guò)程中，引起荷載裂縫的原因包括：在混凝土結(jié)構(gòu)上堆放大量的施工機(jī)具和材料，使結(jié)構(gòu)承受的荷載超限；施工人員對(duì)預(yù)制結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)不清楚，在其上進(jìn)行運(yùn)輸和安裝；未嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行施工，隨意改變施工順序和結(jié)構(gòu)的受力模式。中心受壓是荷載裂縫中最常見的類型，具體是指沿混凝土構(gòu)件出現(xiàn)平行于受力方向的裂縫，其特點(diǎn)是裂縫長(zhǎng)度較短，且非常密集，在墩柱中此類裂縫的出現(xiàn)幾率較高。

1.2 溫度

混凝土是一種較為特殊的工程材料，它是多種材料按照一定比例配制而成的混合料，熱脹冷縮是混凝土的基本性質(zhì)。由于路橋施工是在室外進(jìn)行，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)變形，如果變形受到約束，混凝土構(gòu)件內(nèi)部便會(huì)產(chǎn)生一定應(yīng)力，若是這部分應(yīng)力超出混凝土的極限抗拉強(qiáng)度，就會(huì)在混凝土表面形成溫度裂縫?；炷翗?gòu)件內(nèi)部與表面的溫差過(guò)大是造成溫度裂縫的主要原因之一，在對(duì)橋梁混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行澆筑的過(guò)程中，水泥在初期階段會(huì)產(chǎn)生大量的水化熱，混凝土構(gòu)件內(nèi)部的溫度在水化熱作用下會(huì)急劇升高。而混凝土構(gòu)件表面因散熱條件良好，所以熱量并不會(huì)聚集，從而導(dǎo)致內(nèi)外溫差過(guò)大，在大體積混凝土中這種情況更加明顯。除水泥水化熱之外，陽(yáng)光直射、溫度驟降等情況也容易引起混凝土的溫度裂縫。

1.3 收縮

在路橋施工中，收縮裂縫較為常見，引起此類列裂縫的原因主要是2方面：一方面是塑性收縮；另一方面是干縮。通常情況下，混凝土澆筑完畢后的4～5h，水泥會(huì)發(fā)生較激烈的水化反應(yīng)，由此會(huì)產(chǎn)生蒸發(fā)及泌水等現(xiàn)象，因水分大量散失，混凝土?xí)霈F(xiàn)快速收縮，而骨料則會(huì)在自重作用下下沉，由于此時(shí)混凝土尚未完全硬化，從而會(huì)形成塑性收縮，混凝土構(gòu)件表面則會(huì)出現(xiàn)裂縫，T梁、箱梁腹板等位置塑性裂縫發(fā)生幾率較高。干縮裂縫是指混凝土在固結(jié)硬化過(guò)程中，表面收縮大于內(nèi)部收縮，致使表面需承受一定的拉力，當(dāng)拉力超過(guò)混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)便會(huì)形成裂縫。

1.4 沉降

在路橋施工中，地基基礎(chǔ)會(huì)出現(xiàn)不均勻沉降，處于基礎(chǔ)上部的混凝土結(jié)構(gòu)在沉降作用下會(huì)產(chǎn)生附加應(yīng)力，當(dāng)這部分應(yīng)力超出混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，便會(huì)形成裂縫。橋梁薄弱部位沉降裂縫的發(fā)生幾率相對(duì)較高，如梁體受彎最大的跨中、剪力較大的支座附近、荷載較為集中的部位等。

1.5 施工質(zhì)量

在路橋工程中，混凝土的施工質(zhì)量是引起裂縫的重要原因之一，如果混凝土澆筑時(shí)，選用工藝不合理或未按規(guī)程要求進(jìn)行操作，都可能引起結(jié)構(gòu)裂縫。如混凝土振搗密實(shí)度不達(dá)標(biāo)、澆筑速度過(guò)快、混凝土坍落度過(guò)低、養(yǎng)護(hù)不及時(shí)、水灰比過(guò)大、拆模過(guò)早、骨料質(zhì)量不合格、質(zhì)控措施不到位等。

2 解決路橋施工中混凝土裂縫的有效途徑

2.1 采取有效的預(yù)防措施

在路橋施工中，可針對(duì)不同類型的裂縫采用不同的措施進(jìn)行預(yù)防，由此能夠降低裂縫的出現(xiàn)幾率。

2.1.1 預(yù)防荷載裂縫的有效方法

1）選用合理的混凝土結(jié)構(gòu)形式，若是留設(shè)水平施工縫，則應(yīng)按照溫度裂縫的控制規(guī)定進(jìn)行分塊，并采取相應(yīng)的連接方式，當(dāng)橋梁上部結(jié)構(gòu)采用整體澆筑的形式對(duì)梁板進(jìn)行施工時(shí)，可設(shè)置橫向受力鋼筋。

2）對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋進(jìn)行合理布設(shè)，鋼筋間距可控制在10cm以內(nèi)，并在結(jié)構(gòu)邊緣、變截面等位置處加強(qiáng)分布筋，同時(shí)可在結(jié)構(gòu)表面設(shè)置鋼筋網(wǎng)片。

3）施工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)上的機(jī)具及材料堆放進(jìn)行限制，不得集中堆放，保證堆放的機(jī)具和材料重量不超過(guò)允許范圍。

2.1.2 預(yù)防溫度裂縫的措施

1）在水泥選用上應(yīng)以低熱的礦渣硅酸鹽水泥作為首選，并借助混凝土的后期強(qiáng)度，減少水泥用量。隨著水泥用量的減少，使混凝土溫度降低。

2）在拌制混凝土?xí)r可摻入適量的粉煤灰和外加劑，從而減少水泥用量，降低水化熱，提高混凝土的抗裂性能。

3）對(duì)混凝土的出倉(cāng)和入模溫度進(jìn)行控制，并降低砂石骨料溫度，可在砂石堆場(chǎng)設(shè)置遮陽(yáng)棚，如果環(huán)境溫度過(guò)高，則可適當(dāng)向骨料進(jìn)行噴霧降溫，或是在使用前用冷水進(jìn)行沖洗。

4）優(yōu)化改進(jìn)振搗及養(yǎng)護(hù)工藝，混凝土終凝前可進(jìn)行二次振搗密實(shí)，這樣能夠使其中的水分有效排出，從而提高黏結(jié)力和抗拉強(qiáng)度，抗裂性能也會(huì)隨之進(jìn)一步提升。同時(shí)應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求，對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14d。

2.1.3 預(yù)防收縮裂縫的措施

1）要確?；炷恋臄嚢钑r(shí)間適當(dāng)，不宜過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短，以免影響拌合物的均勻性；在進(jìn)行混凝土澆筑過(guò)程中，下料速度不宜過(guò)快，以免造成堆積或振搗不充分的情況。

2）在夏季進(jìn)行混凝土施工時(shí)，為避免水分散失過(guò)快，應(yīng)當(dāng)在澆筑完畢后進(jìn)行及時(shí)覆蓋。

3）對(duì)單方用水量進(jìn)行嚴(yán)格控制，用水量越大越容易引起干縮裂縫，可通過(guò)合理的水灰比，預(yù)防干縮裂縫的產(chǎn)生。

4）可在混凝土拌制時(shí)加入適量膨脹劑，這樣能夠起到收縮補(bǔ)償?shù)淖饔茫梢员苊馐湛s裂縫的產(chǎn)生。需要注意的是，膨脹劑的摻入量應(yīng)當(dāng)適中，以免對(duì)混凝土的強(qiáng)度造成影響。

2.1.4 預(yù)防沉降裂縫的措施

1）橋梁的基礎(chǔ)形式應(yīng)當(dāng)以樁基礎(chǔ)為主，這樣可防止不均勻沉降現(xiàn)象的產(chǎn)生。在基礎(chǔ)施工時(shí)，可對(duì)基底進(jìn)行夯實(shí)處理，如果基底土體承載力不足，可進(jìn)行換填，若是基底存在凍土，則必須全部挖除。

2）基礎(chǔ)施工中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)橫向連接，適當(dāng)提高橋面鋪裝層的整體剛度，在上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，將基礎(chǔ)不均勻沉降作為靜荷載加以考慮。

2.2 裂縫修復(fù)技術(shù)

2.2.1 修補(bǔ)流程

在路橋施工中，如果發(fā)現(xiàn)混凝土裂縫，可以按照以下流程對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)：檢查混凝土結(jié)構(gòu)—分析裂縫原因—判斷修補(bǔ)的必要性—選擇修補(bǔ)方法—實(shí)施修補(bǔ)。

2.2.2 修補(bǔ)方法選擇

1）填縫 這是較為常用的一種修補(bǔ)方法，工藝較簡(jiǎn)單，具體操作時(shí)，只需將結(jié)構(gòu)裂縫清理干凈，然后將預(yù)先拌制好的修補(bǔ)材料，用勾縫刀和抹子填入縫隙，由此便可使裂縫得以修復(fù)。

2）表面粘貼 對(duì)于一些寬度較大的裂縫，可通過(guò)表面粘貼的方法進(jìn)行修補(bǔ)，具體做法是將相應(yīng)的材料用黏結(jié)膠粘貼在裂縫部位的混凝土表面，以此對(duì)裂縫進(jìn)行封閉，從而達(dá)到修復(fù)的目的。

3）噴漿 這是一種通過(guò)噴射水泥漿液對(duì)裂縫進(jìn)行封閉的修補(bǔ)方法，可按照裂縫出現(xiàn)的部位，采用相應(yīng)的噴漿方法，如掛網(wǎng)噴漿等。

3 結(jié)語(yǔ)

在路橋施工中，混凝土裂縫是最常見的質(zhì)量問(wèn)題，為減少并避免裂縫的產(chǎn)生，應(yīng)當(dāng)對(duì)裂縫的成因進(jìn)行分析，并采取合理可行的措施加以預(yù)防。同時(shí)對(duì)于已出現(xiàn)的裂縫，應(yīng)選用相應(yīng)的方法進(jìn)行及時(shí)修復(fù)，以免裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大，影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。