公路工程施工中混凝土裂縫成因與施工對策研究

朱文華，王自選

（民樂縣交通運輸局，甘肅 張掖 734500）

0 引言

近年來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，各個城市之間在政治、經(jīng)濟(jì)以及文化等方面的往來越發(fā)頻繁，這也在很大程度上推動了各種公路工程的建設(shè)。而在公路工程建設(shè)中，混凝土裂縫是影響公路工程正常使用的主要問題，基于此，為了能夠提升我國公路工程整體建設(shè)成效，必須對公路混凝土裂縫成因和施工對策展開深層次的探究。

1 案例分析——甘肅某環(huán)山公路水泥混凝土路面工程

該公路工程混凝土路面施工主要集中在7—8月，在施工的過程中，該地區(qū)基本上都是晴天，晝夜溫差較大，白天最高氣溫和晚上最低氣溫相差達(dá)到25℃。早在前期施工過程中，受到工期緊迫的影響，施工人員在進(jìn)行混凝土澆筑時并沒有避開高溫時段，這導(dǎo)致烈日暴曬產(chǎn)生了表面裂縫，所以正式進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)工作之前便已經(jīng)出現(xiàn)了微裂縫。為了能夠及時止損，避免太陽直接暴曬板塊表面，施工人員第一時間采用塑料布以及編織布等遮蓋混凝土版塊表面，然而混凝土在塑料布下受到水化熱和氣溫的雙重作用，進(jìn)而使其內(nèi)部溫度迅速升高。與此同時，工作人員未綜合考慮混凝板的實際情況及時采取切縫的措施，這導(dǎo)致在完成養(yǎng)護(hù)工作之后，在將覆蓋物揭開并對路面清掃時發(fā)現(xiàn)了諸多橫向裂縫[1]。

2 公路工程施工影響混凝土裂縫產(chǎn)生的因素及應(yīng)對措施

2.1 影響因素

2.1.1 材料選用

對于公路工程施工來說，混凝土是其至關(guān)重要的施工材料，施工人員在制作混凝土的過程中若是沒有把控好砂石、水泥等材料的配合比，便會嚴(yán)重影響材料質(zhì)量，進(jìn)而增加路面出現(xiàn)裂縫的可能性。但結(jié)合實際情況來看，部分公路工程在實際開展施工的過程中并沒有充足的資金，這便在一定程度上影響了材料本身的質(zhì)量。具體表現(xiàn)在對材料進(jìn)行選擇時往往會從成本控制的角度出發(fā)，而非將重點放在材料質(zhì)量方面。盡管選擇成本更低的材料能夠幫助公路工程控制建設(shè)費用，進(jìn)而提升工程的經(jīng)濟(jì)效益，但從長遠(yuǎn)的角度來看，材料質(zhì)量直接關(guān)系到工程整體的質(zhì)量，若是所采購的材料未符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，便會嚴(yán)重影響混凝土的強度，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫問題。

2.1.2 溫度變化

混凝土結(jié)構(gòu)在很大程度上會受到溫度變化的影響，其原理便是熱脹冷縮，若工程在夏季高溫天氣進(jìn)行施工，那么混凝土結(jié)構(gòu)便有可能會發(fā)生膨脹，但到了冬天之后，氣溫逐漸降低又會使得混凝土出現(xiàn)收縮，這一現(xiàn)象的存在會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)形狀出現(xiàn)一定程度的變化，并會嚴(yán)重影響其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，最終產(chǎn)生一系列的裂縫問題。公路工程的水泥混凝土由水、水泥、砂子、碎石骨料等組成，當(dāng)水和水泥在不斷混合之后會產(chǎn)生大量熱量，使其內(nèi)外部出現(xiàn)較大的溫差，若不采取有效措施控制溫差，最終改變水泥混凝土原有的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。若公路工程選擇在寒冷的冬季進(jìn)行施工，降雪和路面結(jié)冰會增加公路所承擔(dān)的壓力，同樣會對其結(jié)構(gòu)造成影響，增加裂縫出現(xiàn)的可能性[2]。

2.1.3 混凝土收縮

混凝土收縮也是公路混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的重要原因，如果工作人員沒有科學(xué)把控混凝土的水和水泥使用量，在混凝土凝結(jié)初期或硬化過程中出現(xiàn)較大的體積收縮現(xiàn)象，便會使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一定的收縮裂縫，如圖1所示。

圖1 收縮裂縫

收縮裂縫產(chǎn)生的原因主要是水分所在位置不同會有不同的蒸發(fā)流失速度，通常情況下，混凝土表面的水分比內(nèi)部的水分蒸發(fā)流失更快，因此結(jié)構(gòu)表面所產(chǎn)生的變形較大，外部結(jié)構(gòu)的收縮變形會在一定程度上對其結(jié)構(gòu)內(nèi)部變形起到一定的約束作用，使其整體結(jié)構(gòu)遭到破壞進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。收縮裂縫基本上產(chǎn)生于混凝土結(jié)構(gòu)表面，其裂縫的形狀大多為網(wǎng)狀，其一旦出現(xiàn)收縮裂縫會導(dǎo)致混凝土抗?jié)B性遭到嚴(yán)重破壞，使混凝土內(nèi)部的鋼筋暴露在空氣中而遭到侵蝕，難以保障公路混凝土路面應(yīng)有的承載力及耐久力。

2.1.4 操作不當(dāng)

在公路工程施工的過程中，若作業(yè)人員本身沒有嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，也會使混凝土出現(xiàn)裂縫問題。例如，在分層澆筑階段，如果施工人員沒有按照標(biāo)準(zhǔn)施工流程對每一個細(xì)節(jié)進(jìn)行把控，僅僅根據(jù)施工人員自身經(jīng)驗對澆筑的厚度和時間進(jìn)行把控，忽視混凝土材料的配比、混凝土路面的溫度控制，便有可能造成混凝土路面出現(xiàn)裂縫，為后續(xù)的施工和運行埋下安全隱患。

2.2 應(yīng)對措施

2.2.1 把控施工材料的選用

為了能夠有效解決公路工程裂縫問題，保障其施工質(zhì)量，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)在正式施工前落實材料質(zhì)量的把控，這樣便能夠為后續(xù)施工奠定堅實的基礎(chǔ)。工作人員按要求從原材料采購入手，嚴(yán)格管控材料的質(zhì)量，從根本上提升工程質(zhì)量。在此過程中，工作人員還可以通過應(yīng)用相關(guān)信息技術(shù)，對施工材料進(jìn)行全方位的監(jiān)控，以免劣質(zhì)材料進(jìn)入施工現(xiàn)場影響后續(xù)的施工建設(shè)[3]。

2.2.2 加強溫度控制

為了有效應(yīng)對溫度變化導(dǎo)致公路混凝土路面出現(xiàn)裂縫的問題，施工人員應(yīng)該在公路建設(shè)的過程中加強對于溫度的控制。從溫度裂縫產(chǎn)生的原因來看，該類裂縫的出現(xiàn)基本上是受到溫度差的影響。因此，工作人員需要加大力度實現(xiàn)對混凝土內(nèi)外部溫度的合理控制，確保其能夠始終維持在相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。公路混凝土路面在振搗、運輸、攪拌以及澆筑等環(huán)節(jié)會造成材料之間的摩擦，這不可避免地使混凝土內(nèi)部的溫度升高。為了有效應(yīng)對這一問題，工作人員應(yīng)當(dāng)合理使用冷卻水管道，對混凝土采取相應(yīng)的降溫處理措施。例如，在進(jìn)行大體積混凝土施工的過程中，可以通過冷卻水管道合理控制混凝土的溫度，以免其在澆筑階段產(chǎn)生變形損壞，進(jìn)而對混凝土整體的穩(wěn)定性和安全性造成負(fù)面影響。冷卻水管道如圖2所示。

圖2 冷卻水管道

在混凝土澆筑環(huán)節(jié)，可以使用冷卻水管中的冷卻水降低混凝土溫度，具體來講，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)在綜合考慮各方面因素的基礎(chǔ)上合理選擇測溫點，實時動態(tài)監(jiān)測混凝土內(nèi)部的溫度，確保其內(nèi)外部的溫度差能夠始終維持在25℃以內(nèi)，這樣便可以盡量減少溫度裂縫的產(chǎn)生。要想充分發(fā)揮冷卻水管在溫度控制方面的實質(zhì)性作用，工作人員應(yīng)當(dāng)合理控制進(jìn)水口以及出水口的具體位置處在混凝土的上層，以保障其科學(xué)運行，為了減緩混凝土表面溫度的降低速度，工作人員可以在上面覆蓋毛氈等，為混凝土高效實現(xiàn)凝固創(chuàng)造良好的條件。

2.2.3 合理添加外加劑

為了能夠減少混凝土收縮所造成的裂縫，施工人員在開展施工的過程中需要合理使用外加劑，此舉可以在一定程度上提升混凝土施工的質(zhì)量。對于部分大體積混凝土施工而言，如果施工人員所選用的外加劑本身存在一定問題，便會直接降低混凝土的施工質(zhì)量，難以支撐工程整體的高質(zhì)量建設(shè)及運行。因此，工作人員應(yīng)當(dāng)注重外加劑的合理使用，以便于切實發(fā)揮出外加劑本身的作用，推動工程的高效建成和投入使用。要想保障大體積混凝土施工的質(zhì)量，施工人員可以結(jié)合實際情況將適量的堿水防裂外加劑添加到混凝土當(dāng)中，水灰比出現(xiàn)變化時會直接影響混凝土的收縮情況，而靈活使用堿水防裂外加劑能夠?qū)崿F(xiàn)對于水灰比的高效控制。以甘肅某環(huán)山公路水泥混凝土路面工程為例，施工人員在添加堿水防裂添加劑之后，其混凝土產(chǎn)生了明顯的變化，在水泥用量和用水量方面，較之以往分別減少了15%和25%，這便在極大程度上減少了不必要的材料投入，在原有的基礎(chǔ)上提升了公路工程的有效性，由此可見外加劑的重要作用[4]。

2.2.4 規(guī)范施工和養(yǎng)護(hù)

操作行為不規(guī)范是公路工程混凝土施工出現(xiàn)裂縫的重要原因之一，所以工作人員在施工過程中需要強化對技術(shù)的合理控制，以免其產(chǎn)生質(zhì)量和安全問題，在此過程中，建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)綜合考慮各方面的影響因素持續(xù)制定相應(yīng)的技術(shù)要求和施工標(biāo)準(zhǔn)，確保工作人員能夠始終按照施工方案和技術(shù)要求開展施工作業(yè)。同時，建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)加強對施工人員的培訓(xùn)，確保其具有扎實的專業(yè)知識，在施工階段能夠始終按照相關(guān)要求，在工作中落實技術(shù)方案，進(jìn)而推動工程整體綜合效益的進(jìn)一步提升。

除此以外，施工人員還應(yīng)當(dāng)提高對養(yǎng)護(hù)工作的重視程度，要是養(yǎng)護(hù)工作存在不足會增加其出現(xiàn)裂縫的可能性。在公路工程進(jìn)入竣工驗收階段之后，工作人員應(yīng)當(dāng)從工程本身的技術(shù)要求出發(fā)編制具體的養(yǎng)護(hù)方案，為后續(xù)養(yǎng)護(hù)工作提供指導(dǎo)。在養(yǎng)護(hù)工作中，工作人員應(yīng)根據(jù)公路的具體運行狀況，綜合當(dāng)?shù)氐募竟?jié)變化對合理選擇適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)方案。以甘肅某環(huán)山公路水泥混凝土路面工程為例，當(dāng)工程在8月完成公路混凝土路面施工之后，便要嚴(yán)格開展養(yǎng)護(hù)工作，加強控制其混凝土溫度的濕度，以免由于水分不足產(chǎn)生裂縫。在養(yǎng)護(hù)階段，施工人員需要適當(dāng)采取覆膜或噴水等措施進(jìn)行保濕處理，如圖3所示。

圖3 混凝土覆膜

3 結(jié)語

綜上所述，混凝土裂縫的存在會嚴(yán)重影響公路施工其運行的安全性和穩(wěn)定性，針對裂縫成因采取有效的解決措施能夠最大限度地避免裂縫的產(chǎn)生，降低裂縫對公路工程所造成的負(fù)面影響，對交通基礎(chǔ)建設(shè)領(lǐng)域的持續(xù)平穩(wěn)發(fā)展有積極的促進(jìn)作用。因此，工作人員應(yīng)當(dāng)提高對公路工程混凝土裂縫治理的重視程度，并從材料、溫度以及操作等方面著手采取相應(yīng)的措施，從源頭上杜絕混凝土裂縫的出現(xiàn)，為公路工程的高質(zhì)量運行奠定堅實的基礎(chǔ)。