高速公路橋梁施工中出現(xiàn)混凝土裂縫的原因及處理分析

夏陽(yáng)

摘 要：在高速公路橋梁建設(shè)過(guò)程中，混凝土作為一項(xiàng)重要材料，其施工質(zhì)量對(duì)高速公路橋梁建設(shè)施工產(chǎn)生了重要影響。文章以某高速公路橋梁建設(shè)為研究對(duì)象，深入探討了高速公路橋梁施工中出現(xiàn)混凝土裂縫的原因，并提出相應(yīng)的治理措施，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作者提供借鑒。

關(guān)鍵詞：高速公路橋梁;混凝土裂縫;原因;處理措施

一、工程概況

雙河特大橋位于巧家縣金塘鎮(zhèn)，匯入金沙江的入口處1km，橋梁起于蒙姑側(cè)山坡，起點(diǎn)里程為K38+077.2，離線向北延伸，在K38+295附近跨越昭巧公路，在K38+420附近跨越雙河，終于巧家側(cè)半山腰，終點(diǎn)里程為K38+783.8，全長(zhǎng)705.6m，是本項(xiàng)目的控制性工程。本橋?yàn)楦叩退崩瓨?，雙河兩岸索塔高度不同。2號(hào)（東川側(cè)）索塔塔頂高程為980.411m，承臺(tái)頂高程為751.411m，索塔自承臺(tái)頂起的高度為229m，自橋面起的高度為110.48m。本橋索塔（見(jiàn)圖1）采用折H形結(jié)構(gòu)，包括塔座、水下塔柱、下塔柱、中塔柱、上塔柱、下橫梁、上橫梁及塔冠。水下塔柱、中塔柱、下塔柱為普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，上塔柱索塔錨固區(qū)內(nèi)設(shè)置鋼錨梁、塔柱內(nèi)設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼束，上、下橫梁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。由此可以看出混凝土施工是本工程的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，也是工程施工控制重點(diǎn)。

圖1：雙河特大橋橋型總體布置圖

二、水文地質(zhì)條件

本項(xiàng)目地處云貴低緯高原，金沙江河谷深切割地帶，海拔高差大，地形地貌復(fù)雜，構(gòu)成了典型的山區(qū)氣候特點(diǎn)，屬南亞熱帶到寒溫帶均有分布的高原立體氣候。巧家縣最熱月出現(xiàn)在七月，最冷月出現(xiàn)在一月，極端最高氣溫44.4℃（出現(xiàn)在2014年6月3日），最低氣溫-0.4℃（1977年2月8日），最高日平均溫度37.3℃，最低日平均溫度5.4℃，多年平均氣溫21.9℃。由于海拔高差大，造成氣溫隨高度的升高而降低，氣溫立體差異大，形成了“一山分四季，十里不同天”的立體氣候特點(diǎn)。橋址區(qū)降水量分布特點(diǎn)是：多年平均降雨量714.6mm，雨季（5—10月）多年平均為735.5mm，占全年降水量的89.5%，干季（11—4月）多年平均降水為85.2mm，占全年降水量的10.5%，最大一日降水量達(dá)109.9 mm;多年蒸發(fā)量達(dá)2528.3 mm。

三、混凝土裂縫出現(xiàn)原因

（一）荷載裂縫

在高速公路橋梁施工過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)由荷載引起的裂縫，而造成荷載裂縫出現(xiàn)原因主要由兩個(gè)方面，一方面是施工人員在實(shí)際施工過(guò)程中，未嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)要求，隨意進(jìn)行施工，導(dǎo)致混凝土施工環(huán)節(jié)不符合施工要求，例如鋼筋綁扎不合格、混凝土強(qiáng)度達(dá)不到規(guī)定要求等，從而使得混凝土構(gòu)件荷載能力較為薄弱，當(dāng)受到一定的外力時(shí)，會(huì)出現(xiàn)裂縫。另一方面混凝土橋梁預(yù)制構(gòu)件隨意起吊、運(yùn)輸以及安裝，使得混凝土預(yù)制構(gòu)件受力不正確，從而導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。

（二）溫度裂縫

溫度裂縫主要是由于其混凝土自身特性引起的，混凝土受外部和和內(nèi)部溫度差的影響，使得混凝土出現(xiàn)熱脹冷縮，引發(fā)混凝土構(gòu)件出現(xiàn)變形，并且產(chǎn)生結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力，當(dāng)超過(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度，就會(huì)造成混凝土出現(xiàn)裂縫。具體溫度裂縫在整個(gè)澆筑時(shí)期都可能出現(xiàn)，澆筑初期，水泥灰?guī)?lái)大量水化熱反應(yīng)，且其彈性模量會(huì)隨著時(shí)間推移發(fā)生變化，應(yīng)力會(huì)在混凝土內(nèi)部進(jìn)行積聚，引起混凝土裂縫。澆筑中期，受溫度差異影響，引起熱脹冷縮，產(chǎn)生殘余應(yīng)力，這樣就使得殘余應(yīng)力進(jìn)一步增加，直到超過(guò)混凝土所承受的應(yīng)力，混凝土出現(xiàn)裂縫。澆筑中期，內(nèi)部溫度冷卻，主要受外界溫度的影響，如果外界溫度變化較大，且與混凝土內(nèi)部溫度差較大，也會(huì)造成裂縫。

（三）凍脹裂縫

凍脹裂縫主要出現(xiàn)在一些施工溫度較低的地區(qū)，混凝土處于零度以下的環(huán)境中，水分子會(huì)固結(jié)成冰，會(huì)造成混凝土增大，而混凝土本身具有較強(qiáng)的約束力，會(huì)使得混凝土產(chǎn)生凍脹應(yīng)力。與此同時(shí)水分子遷移和重分布的過(guò)程會(huì)引起滲透壓，會(huì)使得混凝土強(qiáng)度降低，造成裂縫產(chǎn)生。凍脹裂縫的產(chǎn)生也主要是因?yàn)楣橇霞?jí)配不符合要求，骨料之間存在較大的空隙，出現(xiàn)較多的水分，與此同時(shí)混凝土振搗出現(xiàn)漏搗情況，在零度以下環(huán)境中，就會(huì)引起混凝土出現(xiàn)凍脹應(yīng)力，從而使得裂縫出現(xiàn)。

（四）銹蝕裂縫

銹蝕裂縫主要是因?yàn)槟０逯尾坏轿?，使得鋼筋表面保護(hù)層厚度未達(dá)到要求，甚至直接與空氣接觸，這樣鋼筋長(zhǎng)期暴露在外，就會(huì)導(dǎo)致鋼筋受到腐蝕，鋼筋出現(xiàn)碰撞，從而使得混凝土出現(xiàn)裂縫。銹蝕裂縫的產(chǎn)生能夠縮小鋼筋承載斷面面積，同時(shí)會(huì)引起其它形式的裂縫，嚴(yán)重混凝土的質(zhì)量。

四、混凝土裂縫防治措施

（一）嚴(yán)格控制混凝土材料

從上述混凝土裂縫產(chǎn)生原因分析，混凝土原材料對(duì)其質(zhì)量具有直接影響。為此在橋梁工程混凝土施工之前，嚴(yán)格控制混凝土材料，應(yīng)保證混凝土材料中水泥、骨料、外加劑等質(zhì)量符合施工要求。例如應(yīng)選擇收縮性能較低的水泥，且強(qiáng)度等級(jí)要比混凝土級(jí)別要高;對(duì)于細(xì)骨料，不能采用細(xì)砂、海砂，對(duì)于粗骨料，應(yīng)控制針片石數(shù)量，同時(shí)還應(yīng)注意骨料中的含泥量。同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格設(shè)計(jì)混凝土配合比，并要求施工人員嚴(yán)格按照混凝土配合比要求進(jìn)行施工，保證每個(gè)混凝土施工環(huán)節(jié)質(zhì)量，保證混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求，

（二）嚴(yán)格控制溫度環(huán)境

在混凝土施工過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制溫度環(huán)境，避免混凝土澆筑過(guò)程中出現(xiàn)較大溫度差異。為此施工人員應(yīng)選擇中熱或者低熱水泥，例如礦渣水泥、粉煤灰水泥等，同時(shí)為了減少水泥的用量，還可以適當(dāng)?shù)奶砑右恍┩饧觿?，包括引氣劑、塑化劑等。為?減少拌和過(guò)程中產(chǎn)生的水化熱反應(yīng)，則應(yīng)適當(dāng)?shù)奶砑訙p水劑。在具體澆筑過(guò)程中，應(yīng)采用分層澆筑的方式，這樣可以使得混凝土內(nèi)部熱量得到及時(shí)的散出。在大體積混凝土施工過(guò)程中，在混凝土內(nèi)部溫度較高時(shí)，可以通過(guò)注入冷水的方式進(jìn)行降溫，如果外部溫度較低，則可以覆蓋保溫，保持適宜的溫差。

（三）加強(qiáng)混凝土裂縫修補(bǔ)

當(dāng)混凝土裂縫產(chǎn)生后，施工人員應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，首先應(yīng)對(duì)出現(xiàn)的施工裂縫進(jìn)行分析，對(duì)施工裂縫出現(xiàn)的原因、狀態(tài)進(jìn)行判斷和分析，然后對(duì)出現(xiàn)裂縫及時(shí)的進(jìn)行處理。例如對(duì)于鋼筋銹蝕引起的裂縫、裂縫數(shù)量小且寬度大裂縫，可以采用鑿槽法，或者也可以采用填充法。對(duì)于荷載引起的裂縫，確定產(chǎn)生的原因后，進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。應(yīng)選擇合適的補(bǔ)強(qiáng)材料，如玻璃布以及膠黏劑等，封閉裂縫。對(duì)于溫度或者沉降引起的裂縫，修補(bǔ)方式可以采用灌漿方法，或者也可以采用噴漿的方式進(jìn)行。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，文章主要結(jié)合工程實(shí)例，首先對(duì)高速公路橋梁工程施工中出現(xiàn)的裂縫原因進(jìn)行了深入的分析，并根據(jù)裂縫，提出相應(yīng)的預(yù)防措施以及處理方案，為施工人員在今后的混凝土施工過(guò)程中把握混凝土施工質(zhì)量提供借鑒，通過(guò)科學(xué)、合理的質(zhì)量控制技術(shù)以及方案，盡可能的避免混凝土施工過(guò)程中出現(xiàn)裂縫，保證混凝土施工質(zhì)量滿足要求，從而促進(jìn)高速公路橋梁工程建設(shè)質(zhì)量的有效提升。

參考文獻(xiàn)：

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