道路橋梁裂縫溯因與防治管理分析

朱宇ZHU Yu

（合肥市濱湖新區(qū)建設(shè)投資有限公司，合肥230000）

0 引言

研究背景：道路橋梁建設(shè)中，致使裂縫的因素較多，比如：原材料質(zhì)控問題，氣候因素，工藝原因等，這些都有可能致使裂縫情況。一旦產(chǎn)生裂縫，就會(huì)給路橋質(zhì)量帶來(lái)不好的影響。研究目的：為了有效裂縫問題，處理問題的方法：應(yīng)該加大對(duì)其的防治力度，充分把控工藝、原料以及設(shè)計(jì)等，同時(shí)切實(shí)強(qiáng)化管理質(zhì)量，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開展施工活動(dòng)，盡可能降低裂縫危害。

1 路橋裂縫分類及其危害

在道路工程中包含著較多的成分，尤其是橋梁工程，在公路建設(shè)方面，這屬于重要的內(nèi)容。就很多的橋梁而言，均為混凝土結(jié)構(gòu)所構(gòu)成，這通常由于混凝土有著諸多顯著的優(yōu)勢(shì)，即：難以被風(fēng)化、便于選取原材料、抗壓能力較強(qiáng)、所需成本較低、耐火性理想等，事實(shí)上，在此結(jié)構(gòu)建設(shè)中，常常會(huì)發(fā)生裂縫情況，這會(huì)極大降低施工質(zhì)量，同時(shí)也會(huì)約束工程耐久性?；趯?duì)施工裂縫的分析，通常情況下，可分成兩種，一種是結(jié)構(gòu)性的，另一種就是非結(jié)構(gòu)性的。

①裂縫的分類。路橋施工中所發(fā)生的裂縫一般可分成兩種，一是結(jié)構(gòu)性的，二是非結(jié)構(gòu)性的，前者根據(jù)形態(tài)不同又可以分成多種，如：八字以及水平裂縫，后者根據(jù)形成機(jī)理的差異，也可以分成多種，即：收縮以及溫度裂縫。路橋建設(shè)中所形成的裂縫，出現(xiàn)幾率較大的是收縮及八字裂縫。施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，或者搭配不夠合理，在被變形以及沉降所影響之后，極有可能發(fā)生八字裂縫；而致使收縮裂縫的因素，也許是含沙量等配制不科學(xué)，引起混凝土凝固，體積減小，由此形成收縮裂縫（圖1）。對(duì)于溫度以及垂直裂縫來(lái)講，致使二者的因素一般處于施工環(huán)節(jié)，所形成的水化熱，容易造成混凝土溫度變高，從而形成較大的溫差。這樣會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，在其超過(guò)約束值時(shí)，容易產(chǎn)生這兩種裂縫；當(dāng)澆筑混凝土?xí)r，坍落度與密實(shí)度缺乏一致性時(shí)，會(huì)形成不均質(zhì)性，從而引起水平裂縫[1]。②裂縫的危害。在內(nèi)外因素作用之下，使得路橋施工裂縫變得更為普遍，這屬于一大因素，會(huì)對(duì)路橋施工造成影響。裂縫的出現(xiàn)，顯著降低了路橋質(zhì)量，有的時(shí)候，還會(huì)造成坍塌，從而對(duì)正常出行造成影響，總而言之，有礙于交通業(yè)以及現(xiàn)代化的進(jìn)步。

圖1 收縮裂縫

2 道路橋梁裂縫溯因分析

橋梁工程建設(shè)中，混凝土屬于非常重要的成分，一旦出現(xiàn)施工裂縫，就可能會(huì)降低施工質(zhì)量，有的時(shí)候，還會(huì)引起坍塌與事故。對(duì)此，路橋建設(shè)中，應(yīng)該落實(shí)好預(yù)防以及控制，以便能夠確保建設(shè)質(zhì)量。結(jié)合以往的實(shí)踐得出，具體施工建設(shè)中，若實(shí)施合理、可行的施工方式，就能夠防止一定的裂縫問題。對(duì)于道路橋梁裂縫溯因，本文主要從以下方面進(jìn)行分析，即：次應(yīng)力裂縫、直接應(yīng)力裂縫、施工中形成的裂縫、材料質(zhì)量造成的裂縫、溫度的因素、載重量對(duì)橋梁影響、工藝過(guò)于粗糙、缺乏檢測(cè)與裂縫修復(fù)，希望能為有關(guān)人士提供參考。

2.1 次應(yīng)力裂縫 隨著荷載的作用，會(huì)形成一定的次生應(yīng)力，隨之而導(dǎo)致的裂縫，即為次應(yīng)力裂縫?；诤奢d作用，就混凝土結(jié)構(gòu)而言，因?yàn)槠渚唧w工作情況和常規(guī)計(jì)算不一致，這個(gè)時(shí)候，有的部位會(huì)形成次應(yīng)力，造成結(jié)構(gòu)開裂；發(fā)生開洞以及設(shè)計(jì)牛腿，選擇一般計(jì)算方式，無(wú)法借助精準(zhǔn)圖式來(lái)開展模擬，因此，往往結(jié)合經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定受力鋼筋。當(dāng)開展挖孔作業(yè)時(shí)，力流出現(xiàn)繞射情況，同時(shí)集中于孔洞周邊，會(huì)形成較大的應(yīng)力，這樣發(fā)生裂縫的幾率較大。總而言之，這屬于一種荷載裂縫。

2.2 直接應(yīng)力裂縫 同樣基于荷載作用，會(huì)形成直接應(yīng)力，隨之導(dǎo)致的裂縫，即為這一種裂縫。致使其的因素有：設(shè)計(jì)缺乏科學(xué)性，計(jì)算模型不夠精準(zhǔn)；沒有充分掌握設(shè)計(jì)意圖，私自調(diào)整受力模式；結(jié)構(gòu)剛度有待提高；安裝沒有根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開展；計(jì)算精準(zhǔn)性較低等。

2.3 施工中形成的裂縫 針對(duì)混凝土，在其加工、輸送以及澆筑等中，所采取的施工方式不規(guī)范、工藝不夠科學(xué)，均能引起混凝土形成裂縫。施工中主要的問題是：沒有認(rèn)真做好初期養(yǎng)護(hù)作業(yè)，致使收縮裂縫的發(fā)生；因?yàn)檎駬v沒有做到位，形成空洞，隨之形成荷載裂縫，還有一種情況是：造成鋼筋生銹；較早進(jìn)行拆模作業(yè)、模塊剛度較低等，都有可能引起表面發(fā)生裂縫；在輸送以及攪拌方面，所經(jīng)歷的時(shí)間較久，造成很多水分被蒸發(fā)，從而降低塌落度；在提高水灰比的情況下，導(dǎo)致收縮裂縫。

2.4 材料質(zhì)量造成的裂縫 在混凝土中包含著多個(gè)成分，比如水泥、拌合水等，若這些質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，則可能引起開裂的情況。若水泥長(zhǎng)時(shí)間受潮，會(huì)導(dǎo)致含堿量偏大；存在較多雜質(zhì)、級(jí)配不科學(xué)等，也會(huì)影響到混凝土強(qiáng)度，隨之引發(fā)收縮裂縫；若選擇氯化物、含堿外加劑等，均容易引起混凝土形成裂縫[2]。

2.5 溫度的因素 路橋施工需使用到混凝土，其存在著熱脹冷縮特點(diǎn)，因此，在由于溫度的改變時(shí)，會(huì)促使橋梁產(chǎn)生形變，從而造成危險(xiǎn)的發(fā)生，在被別的部分阻礙時(shí)，會(huì)形成拉應(yīng)力，在其大于抗拉極限的情況下，容易形成裂縫，這即為溫度裂縫，并且在具體建設(shè)中，難以預(yù)測(cè)具體溫度的改變狀況，因此相對(duì)難以考慮。

2.6 載重量對(duì)橋梁影響 路橋施工中未根據(jù)施工順序開展，沒有科學(xué)利用、堆放原材料以及器具，操作上存在著隨意性，缺乏充分掌握受力特點(diǎn)，跨度持續(xù)變大，在超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，會(huì)引起狀態(tài)失穩(wěn)，造成載重量缺乏均勻性，隨之產(chǎn)生裂縫，這即為荷載裂縫。

2.7 工藝過(guò)于粗糙 對(duì)于制造工藝來(lái)講，其和路橋質(zhì)量息息相關(guān)，事實(shí)上，對(duì)于此問題，一些施工者與施工隊(duì)伍沒有正確認(rèn)知其意義。就道路橋梁建設(shè)而言，其任務(wù)相對(duì)繁重，不易開展，然而，施工周期卻較短，一些施工隊(duì)伍為趕工期，提高建設(shè)速度，沒有注重制作工藝，造成工藝過(guò)于粗糙，從而致使一定的施工質(zhì)量問題，這一點(diǎn)充分體現(xiàn)于施工裂縫。除此之外，路橋建設(shè)中，綜合養(yǎng)護(hù)也是非常關(guān)鍵的，若缺乏定期養(yǎng)護(hù)作業(yè)，也可能會(huì)引起裂縫。具體工作中，需要根據(jù)施工的具體狀況，合理養(yǎng)護(hù)橋梁，引入先進(jìn)的技術(shù)與養(yǎng)護(hù)方式，切實(shí)強(qiáng)化養(yǎng)護(hù)效果，推動(dòng)施工有效完成。

2.8 缺乏檢測(cè)與裂縫修復(fù) 當(dāng)制作混凝土?xí)r，與之有關(guān)的制作規(guī)范與過(guò)程，沒有認(rèn)真開展質(zhì)量檢測(cè)，或者缺少檢測(cè)，造成難以根據(jù)變形與收縮數(shù)據(jù)信息，進(jìn)一步來(lái)開展分析；路橋建設(shè)中，沒有采取定期的形式，來(lái)檢查施工項(xiàng)目，完成作業(yè)之后，在發(fā)生裂縫的情況下，一些工作者難以第一時(shí)間開展裂縫修復(fù)，造成事態(tài)擴(kuò)大化，有的時(shí)候，可能還會(huì)引起較大事故。

3 道路橋梁裂縫的防治

橋梁施工建設(shè)中，充分把控材料質(zhì)量、工藝，同時(shí)加以注重施工管理，結(jié)合有關(guān)的因素，比如：材料特征、溫度等，實(shí)施科學(xué)、有效的措施，這樣有助于避免裂縫的形成，有力保障施工質(zhì)量。在某一路橋工程施工建設(shè)中，當(dāng)開展挖孔作業(yè)時(shí)，力流出現(xiàn)繞射現(xiàn)象，同時(shí)集中于孔洞周邊，形成了較大的應(yīng)力，隨之造成了施工裂縫的形成；另外在施工中，沒有認(rèn)真做好初期養(yǎng)護(hù)作業(yè)，致使了收縮裂縫的發(fā)生；此外，施工中未根據(jù)順序開展，沒有科學(xué)利用、堆放原材料，操作上存在著隨意性，未充分掌握受力特點(diǎn)，跨度持續(xù)變大，引起狀態(tài)失穩(wěn)，造成載重量缺乏均勻性，隨之產(chǎn)生了裂縫等，為了有效防治這些問題，本文給出了以下方面的建議，也就是：合理設(shè)置荷載，科學(xué)規(guī)劃道路橋梁；嚴(yán)控材料；關(guān)注溫度的改變，避免溫度改變?cè)斐闪芽p；摻雜合成纖維；落實(shí)好布局設(shè)置與工藝制造；強(qiáng)化監(jiān)測(cè)施工，落實(shí)好裂縫養(yǎng)護(hù)作業(yè)，以供參考。

3.1 合理設(shè)置荷載，科學(xué)規(guī)劃道路橋梁 處于工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)該按照工程的實(shí)際狀況，合理規(guī)劃與布局路橋，并且針對(duì)所需使用的鋼筋，實(shí)行有效的布局，對(duì)于機(jī)械荷載，應(yīng)該提高重視程度，對(duì)于設(shè)計(jì)荷載，要保證其超過(guò)實(shí)際荷載，促使后者處于合理的范圍，由此在路橋建設(shè)中，方可防止混凝土裂縫形成。

3.2 嚴(yán)控材料 施工中需要根據(jù)規(guī)定來(lái)開展活動(dòng)，采取抽樣的方式，完成對(duì)原材料的選取，盡可能考慮符合規(guī)定的材料，若條件允許的話，應(yīng)該選擇收縮能力較低的材料。砂石（圖2）大小不科學(xué)，配比無(wú)序，均可能會(huì)降低材料性能，造成收縮情況突出，若在其中含有很多的泥土，會(huì)給拌合作用帶來(lái)不好的影響，并且也能弱化材料防凍性[3]。針對(duì)收縮工藝，應(yīng)該確定其利用步驟，正式開工前，需要開展多次測(cè)試，以便能夠保證比例的科學(xué)。另外，需要走進(jìn)場(chǎng)地，有效督導(dǎo)有關(guān)的活動(dòng)，保證坍落度科學(xué)，根據(jù)具體情況，仔細(xì)地調(diào)整配比。

圖2 砂石

3.3 關(guān)注溫度的改變，避免溫度改變?cè)斐闪芽p 當(dāng)開展攪拌作業(yè)時(shí)，應(yīng)該充分把控水量的添加，旨在能夠更好減小混凝土溫度。處于炎熱的季節(jié)，若需要開展施工，應(yīng)該全面把控混凝土溫度。如：當(dāng)夏天施工時(shí)，應(yīng)該降低澆筑厚度，以便使混凝土可以更好散熱，若情況較為特別，需要采取增設(shè)降溫的方式，以便可以有著較好的抗裂性[3]。質(zhì)量越高，抗裂能力就越理想，因此，路橋工程建設(shè)中，與混凝土有關(guān)的內(nèi)容應(yīng)該加以關(guān)注，比如攪拌方法、澆筑作業(yè)，另外，在溫度偏高的情況下，應(yīng)該強(qiáng)化澆水措施，在溫度偏低的情況下，應(yīng)該強(qiáng)化保溫措施，由此方可提高抗裂性，防止出現(xiàn)裂縫的情況。

3.4 摻雜合成纖維 同其它纖維進(jìn)行對(duì)比，合成纖維價(jià)格較低，因此，得到了大力的推廣。通常情況下，有著很多種合成纖維，如：相對(duì)普遍的聚丙烯纖維（圖3）。通過(guò)利用其阻裂效應(yīng)，可以很好消除裂縫的形成，切實(shí)減少塑性收縮。在混凝土結(jié)構(gòu)中引入這一種纖維，能夠有效阻止裂縫的形成。在合理添加合成纖維的基礎(chǔ)上，能讓混凝土更加穩(wěn)定，減小形成裂縫的幾率。

圖3 聚丙烯纖維

3.5 落實(shí)好布局設(shè)置與工藝制造 為有效處理由于工藝較為粗糙，從而致使的種種問題，比如：路橋裂縫與安全事故，需要處于前期環(huán)節(jié)，充分掌握工程的具體狀況與附近的環(huán)境，據(jù)此，開展總體布局、合理規(guī)劃與設(shè)置。對(duì)于一些有關(guān)人員來(lái)講，需要主動(dòng)改變工作意識(shí)，加以注重制造工藝，并且在這一方面，應(yīng)該加大技術(shù)與經(jīng)濟(jì)投入力度，推動(dòng)工藝革新，有效處理裂縫問題，切實(shí)強(qiáng)化路橋質(zhì)量，推動(dòng)交通業(yè)的進(jìn)步。

3.6 強(qiáng)化監(jiān)測(cè)施工，落實(shí)好裂縫養(yǎng)護(hù)作業(yè) 當(dāng)對(duì)混凝土進(jìn)行制作時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格監(jiān)測(cè)與之有關(guān)的內(nèi)容，比如制作標(biāo)準(zhǔn)與過(guò)程，針對(duì)變形、收縮數(shù)據(jù)，在有效分析二者的基礎(chǔ)上，第一時(shí)間找到問題，實(shí)施有關(guān)的處理措施。另一方面，當(dāng)已發(fā)生裂縫時(shí)，需要第一時(shí)間做出反應(yīng)，落實(shí)好對(duì)裂縫的修復(fù)，防止事態(tài)被進(jìn)一步擴(kuò)大，盡可能降低隱患，保證可以正常出行。

4 裂縫處理研究

路橋的布局、裂縫的防治等，涉及橋梁施工的全程，就其質(zhì)量控制而言，不但與使用有關(guān)，也能夠直接決定經(jīng)濟(jì)效益。為進(jìn)一步處理裂縫問題，應(yīng)該充分掌握致使裂縫的因素，參考先進(jìn)的技術(shù)理念與經(jīng)驗(yàn)，尋找更為高效的防治方式，有力保障整體施工質(zhì)量，高效完成施工任務(wù)，推動(dòng)交通行業(yè)的持續(xù)進(jìn)步。對(duì)于裂縫的處理，本文主要從以下方面進(jìn)行探究，即：表面修補(bǔ)、置換混凝土、化學(xué)防護(hù)等，以供參考。

①補(bǔ)強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)。在裂縫嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)該開展補(bǔ)強(qiáng)處理，對(duì)此，可供選擇的方式較多，尤其是以下幾種：1）噴射混凝土，基于不斷噴射，實(shí)現(xiàn)加固的目標(biāo)，同時(shí)有效提升強(qiáng)度；2）預(yù)應(yīng)力加固，促使截面面積變大，適當(dāng)添加支點(diǎn)，由此促使結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定；3）通過(guò)對(duì)鋼板的使用，進(jìn)一步來(lái)加固構(gòu)件，促使其更加穩(wěn)定與可靠。②表面修補(bǔ)。這一種方式經(jīng)常被使用到，無(wú)論是深層次裂縫，還是淺層次裂縫，都能夠獲取良好的應(yīng)用效果[5]。以下為實(shí)際的操作：先找到裂縫，并且對(duì)其實(shí)行涂抹，這一過(guò)程中可考慮水泥漿，在此之后，選擇防腐能力理想的材料，將其涂刷于表面，此過(guò)程可考慮油漆，最終通過(guò)對(duì)玻璃纖維的使用，進(jìn)一步來(lái)覆蓋裂縫，如此，可以有效避免裂縫再開裂。③置換混凝土。以下為其操作方式：認(rèn)真對(duì)混凝土進(jìn)行清除，于原始處，灌進(jìn)新混凝土，在裂縫相對(duì)嚴(yán)重時(shí)，可以考慮這一方式。圖4 所示，為混凝土置換示意圖。④化學(xué)防護(hù)。根據(jù)電化學(xué)原理，促使環(huán)境因素發(fā)生變化，或讓鋼材慢慢鈍化，充分體現(xiàn)其防腐作用，這樣的方式有很多，比如：堿性復(fù)原法，而且處理效果都不錯(cuò)。⑤填充封堵。具體而言，針對(duì)一些膠結(jié)物，將其壓進(jìn)裂縫里，比如水泥漿，以充分體現(xiàn)其加固作用。當(dāng)然，還能夠朝著裂縫方向，實(shí)行開槽處理，在此之后，向其中添加一些防水能力理想的材料，比如：丁基橡膠，這樣能夠獲取良好的加固填充效果。

圖4 混凝土置換示意圖

5 結(jié)論

當(dāng)開展工程質(zhì)量管理時(shí)，在諸多的過(guò)程中，比如項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建設(shè)，數(shù)據(jù)管理有著不可忽視的地位，而通過(guò)強(qiáng)化裂縫防治，對(duì)于路橋質(zhì)量提升來(lái)講，它為一種行之有效的途徑。對(duì)此，應(yīng)該進(jìn)一步分析裂縫成因，第一時(shí)間實(shí)施科學(xué)合理的措施，有效處理裂縫，最大程度防止發(fā)生裂縫的情況，確保工程可以正常進(jìn)行。總而言之，通過(guò)加大對(duì)裂縫的防治力度，落實(shí)好布局設(shè)置與工藝制造，強(qiáng)化監(jiān)測(cè)施工，落實(shí)好裂縫養(yǎng)護(hù)作業(yè)，充分把控工藝、原料以及設(shè)計(jì)等，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開展施工活動(dòng)，這樣有助于避免裂縫問題的產(chǎn)生。