道路橋梁施工混凝土裂縫的研究

聶曉虎

摘? ? 要：道路橋梁施工過程中的混凝土問題主要有裂縫、麻面、蜂窩等，其中裂縫最為常見。當(dāng)裂縫較小時(shí)，通常不會(huì)引起太大問題，可一旦裂縫寬度超過0.05mm，就必須予以處理。否則裂縫會(huì)不斷擴(kuò)大，對(duì)道路橋梁質(zhì)量造成潛在危險(xiǎn)，基于此，本文對(duì)道路橋梁施工混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及其處理與控制策略進(jìn)行了探討分析。

關(guān)鍵詞：道路橋梁施工;混凝土裂縫;原因;處理;控制策略

1? 引言

城市化建設(shè)的不斷推進(jìn)，促進(jìn)了交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，尤其道路橋梁工程。并且當(dāng)前道橋施工中通常都采用混凝土施工，因此為了保障道路橋梁施工質(zhì)量，以下就道路橋梁施工混凝土裂縫及控制策略進(jìn)行了探討分析。

2? 道路橋梁施工混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析

道路橋梁施工混凝土裂縫產(chǎn)生的原因主要表現(xiàn)為：

2.1? 干縮原因

在澆筑結(jié)束逐漸硬化的過程中，或在養(yǎng)護(hù)階段，隨著外部溫度的升高，混凝土的水分會(huì)有所蒸發(fā)。導(dǎo)致干燥收縮值增加，發(fā)生變形，而內(nèi)外蒸發(fā)程度不同，變形程度也不同，最終產(chǎn)生干縮裂縫。

2.2? 溫度原因

主要是受外界環(huán)境溫度的影響而產(chǎn)生的裂縫。當(dāng)外界溫度過高時(shí)，其內(nèi)部也會(huì)聚集大量的熱量，因難以釋放而出現(xiàn)裂縫;混凝土澆筑時(shí)，內(nèi)外散熱情況不同，通常是外部散熱較快且明顯，而內(nèi)部因?yàn)闇囟冗^高難以釋放，會(huì)形成較大的溫度偏差，以至于內(nèi)部產(chǎn)生很大的壓應(yīng)力，同時(shí)外部會(huì)有拉應(yīng)力，而在初期，混凝土的抗拉性較弱，一旦溫度差達(dá)到一定值時(shí)，就會(huì)有溫度裂縫產(chǎn)生;混凝土受其自身熱脹冷縮性能的影響，澆筑工作結(jié)束后，在逐漸結(jié)硬時(shí)，由于溫度降低冷卻，其體積會(huì)有所減小，進(jìn)而出現(xiàn)裂縫。

2.3? 塑性收縮的原因

混凝土在未凝結(jié)硬化前，即尚處于塑性狀態(tài)時(shí)因收縮而產(chǎn)生的裂縫為塑性收縮裂縫。當(dāng)溫度升高時(shí)，水泥水化速度加快，混合物的水分蒸發(fā)愈來愈多。一旦水分蒸發(fā)速度超過泌水速度，會(huì)使得混凝土自身不斷收縮，并產(chǎn)生一定的應(yīng)力。此時(shí)混凝土的抗壓強(qiáng)度有限，小于收縮應(yīng)力，進(jìn)而引起塑性收縮裂縫。

2.4? 沉陷原因

地基土質(zhì)較差，呈松軟狀，或因回填密實(shí)度低，在水的長期浸泡下，會(huì)發(fā)生不均勻的沉降，引發(fā)裂縫;模板剛度達(dá)不到規(guī)定要求，支撐底部松動(dòng)或者支撐間距過大，易產(chǎn)生沉降。在冬季尤為明顯，支撐模板的土體多被凍結(jié)，當(dāng)凍土解化后，必將有所沉降，最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)有裂縫產(chǎn)生。

3? 道路橋梁施工混凝土裂縫處理的分析

道路橋梁施工的混凝土裂縫處理處理主要體現(xiàn)在：

3.1? 干縮引起裂縫的處理要點(diǎn)分析

第一、材料質(zhì)量要合格，選擇最佳的型號(hào)。以水泥為例，收縮量及用量都應(yīng)有所控制，可使用中低熱水泥、粉煤灰水泥等。第二、提前設(shè)置一定的收縮縫?；炷恋呐渲帽壤荒苓^高或過低，否則會(huì)影響其性能。對(duì)用水量進(jìn)行嚴(yán)格控制。第三、做好早期養(yǎng)護(hù)工作，盡量能將養(yǎng)護(hù)時(shí)間有所延長。對(duì)于在冬季施工的工程，還應(yīng)重視其保溫工作，涂抹養(yǎng)護(hù)劑加以養(yǎng)護(hù)，以減少裂縫發(fā)生率。

3.2? 溫度引起裂縫的處理要點(diǎn)

第一、首先應(yīng)保證材料質(zhì)量合格。一是溫度控制;二是裂縫控制。水泥的發(fā)熱量不能過高，石子粒徑應(yīng)滿足要求。為提高混凝土的抗裂性能，可加入一定的外加劑或抗裂劑。第二、水泥用量以及水灰比應(yīng)符合規(guī)定。在配置時(shí)還可摻加粉煤灰、減水劑等。第三、攪拌工作要嚴(yán)格按照要求開展，除了確保各項(xiàng)材料充分?jǐn)嚭?，還應(yīng)引進(jìn)新的攪拌工藝，如二次風(fēng)冷工藝等。第四、攪拌或澆筑時(shí)，應(yīng)實(shí)時(shí)觀察溫度的變化，并采取一定的冷卻策略。為進(jìn)一步控制溫度裂縫，也可在混凝土中加入高質(zhì)纖維材料。第五、對(duì)于大體積混凝土，其結(jié)構(gòu)大小與溫度應(yīng)力緊密相關(guān)，為了方便散熱，應(yīng)制定明確的施工程序，并分層分塊地進(jìn)行澆筑。也可在其內(nèi)部設(shè)置冷卻管道，縮小內(nèi)外溫度差距。

3.3? 塑性收縮引起裂縫的處理要點(diǎn)

第一、選擇材料時(shí)應(yīng)注重其強(qiáng)度和干縮值。如選擇早期強(qiáng)度較高的硅酸鹽水泥等。第二、調(diào)整水灰比，減少水的使用量，并嚴(yán)格控制水泥量，調(diào)高混凝土的和易性，以減小水灰比對(duì)隨性裂縫產(chǎn)生的影響。第三、在澆筑之前，保持模板及混凝土表面的潮濕，可通過灑水、覆蓋濕布等方法來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)還應(yīng)防止水分的蒸發(fā)，可噴灑養(yǎng)護(hù)劑，或用塑料薄膜包裹。為保持適宜的溫度，應(yīng)及時(shí)展開溫度測試。若是大體積混凝土，需埋設(shè)有測溫元件。第四、夏季溫度較高，為防止水分蒸發(fā)過快，盡量搭設(shè)遮陽板等。

3.4? 沉陷引起裂縫的處理要點(diǎn)

第一、若是軟土地基，可采用粉噴樁加固技術(shù)或強(qiáng)夯法進(jìn)行加固處理。第二、混凝土在水中浸泡的時(shí)間不能太長。第三、模板拆除工作時(shí)應(yīng)趁最佳時(shí)機(jī)開展，并制定合理的拆除順序。

4? 道路橋梁施工混凝土裂縫的控制策略

4.1? 優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

道路橋梁工程中的混凝土施工很少布置鋼筋或不布置鋼筋，但仍然會(huì)在容易發(fā)生裂縫的地方布置少許斜筋，利用鋼筋取代混凝土去承擔(dān)拉應(yīng)力，能有效控制混凝土裂縫的出現(xiàn)。因此，在設(shè)計(jì)混凝土的結(jié)構(gòu)時(shí)，盡量使用強(qiáng)度較低的水泥，并降低混凝土結(jié)構(gòu)的約束度，優(yōu)化混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而避免混凝土因溫度變化而出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。此外，由于混凝土中鋼筋保護(hù)層的厚度越大，則越容易發(fā)生裂縫，因此鋼筋保護(hù)層的厚度應(yīng)取較小值。

4.2? 嚴(yán)格水泥選擇

混凝土裂縫原因主要是由于水泥在水化過程中釋放出了許多熱量。因此選取水泥時(shí)，應(yīng)選取低熱硅酸鹽水泥或中熱硅酸鹽水泥。水泥內(nèi)的不同礦物質(zhì)成分決定了水泥釋放溫度的速度與大小，硅酸鹽水泥的礦物質(zhì)成分主要有硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣及鐵鋁酸四鈣[。其中發(fā)熱量最大且發(fā)熱速度最快的礦物是硅酸三鈣。因此，在使用混凝土的道路橋梁工程建設(shè)中，應(yīng)合理選用火山灰水泥或礦渣硅酸鹽水泥。

4.3? 摻入適量粉煤灰

道路橋梁工程建設(shè)的混凝土中加入適量粉煤灰，不僅能有效地增強(qiáng)混凝土的密實(shí)度，還可以提高防水混凝土的抗?jié)B能力與強(qiáng)度，改進(jìn)混凝土的澆筑性能，減小混凝土的收縮值，從而降低硅酸鹽水泥的使用量。合理使用粉煤灰作為混凝土的參合料，不僅能有效解決因硅酸鹽水泥水化熱而引起的混凝土內(nèi)部溫度升高的問題，還可以防止公路結(jié)構(gòu)發(fā)生溫度裂縫現(xiàn)象。此外，在混凝土中同時(shí)加入適量的粉煤灰與減水劑，還能有效降低混凝土的用水量及水灰比。

4.4? 加強(qiáng)骨料粒徑控制

由于粗骨料能有效約束混凝土的收縮量，并降低混凝土的裂縫可能性。因此，在配置混凝土?xí)r，應(yīng)盡量使用級(jí)配良好且骨料粒徑較大的粗骨料。粗骨料的配級(jí)越好、粒徑越大，混凝土的孔隙率就會(huì)越小，公路的總表面積也會(huì)越小。在混凝土中摻入總量低于百分之二十的石塊，不僅能減少每立方米硅酸鹽水泥的使用量與水泥砂漿量，而且還能促使水泥的水化熱降低，從而有效地防止混凝土發(fā)生裂縫。此外，由于中粗砂的孔隙率與總表面積都非常小，因此細(xì)骨料應(yīng)該選用配級(jí)良好的中粗砂或中砂，不僅能有效降低混凝土的水泥使用量與用水量，還能降低混凝土的水化熱，阻止裂縫的出現(xiàn)。

5? 結(jié)束語

綜上所述，混凝土在道路橋梁工程建設(shè)領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用，但是混凝土裂縫控制一直都是道路橋梁施工的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。因此為了保障道路橋梁工程質(zhì)量，必須加強(qiáng)對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行處理并控制，從而保障道路橋梁工程安全運(yùn)行。

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