道路橋梁施工中混凝土裂縫的成因及應(yīng)對措施分析

曾曉輝

（蘭州建投房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 混凝土裂縫的成因

1.1 混凝土材料未能合理控制質(zhì)量

混凝土材料為脆性材料，通常包括水泥、骨料和外加劑。不同的道路橋梁工程，對混凝土的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求雖略有差異，但需要控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，否則很容易出現(xiàn)混凝土裂縫?；炷敛⒉痪邆漭^高的抗拉強(qiáng)度，其極限拉伸值會(huì)受混凝土強(qiáng)度的影響，影響因素包含水灰比、骨料大小、含水量、配料材質(zhì)等。舉例來說，若混凝土的骨料質(zhì)量未達(dá)標(biāo)，則極易降低混凝土的強(qiáng)度。在攪拌混凝土的環(huán)節(jié)，若未能科學(xué)控制含水量，同樣也會(huì)破壞混凝土的收縮性，增加后續(xù)施工環(huán)節(jié)產(chǎn)生塑性裂縫的概率。一些單位在混凝土材料入場時(shí)，未能檢驗(yàn)各類摻和料與外加劑的質(zhì)量，也很容易因化學(xué)反應(yīng)生成混凝土裂縫。

1.2 外部荷載施加作用力

直接應(yīng)力裂縫和次應(yīng)力裂縫都屬于荷載裂縫。具體來說，直接應(yīng)力裂縫的形成，主要是因?yàn)樵O(shè)計(jì)環(huán)節(jié)未能正確確定模型剛度，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。與此同時(shí)，對工程施工階段可能出現(xiàn)的鑿槽所帶來的影響，也被設(shè)計(jì)人員忽略，這同樣會(huì)產(chǎn)生較大的荷載沖擊力，促使混凝土裂縫的形成。次應(yīng)力裂縫同樣和工程設(shè)計(jì)階段相關(guān)，設(shè)計(jì)人員可能出現(xiàn)漏預(yù)算的現(xiàn)象，因而無法滿足荷載預(yù)算的要求。除此之外，如果地表出現(xiàn)次應(yīng)力，或者施工階段在孔洞周圍鉆孔，也極有可能導(dǎo)致該處產(chǎn)生集中應(yīng)力，形成混凝土裂縫。

具體來說，第一，混凝土的振搗需要持續(xù)振動(dòng)，在振動(dòng)相對劇烈處或承受剪應(yīng)力較強(qiáng)的位置，通常容易出現(xiàn)混凝土裂縫。施工階段可能會(huì)因?yàn)槿藶椴忍?，增加鋼筋混凝土保護(hù)層的承受力，降低構(gòu)件的高度。此時(shí)，構(gòu)件支撐邊緣也會(huì)出現(xiàn)裂縫，裂縫的方向會(huì)和受力筋垂直。

第二，施工階段未能合理控制混凝土的水灰比。當(dāng)振搗混凝土成型后，混凝土泌水可能下沉，也會(huì)有較大概率出現(xiàn)裂縫。

第三，混凝土澆筑速度未能得到合理控制。在混凝土澆筑過程中，如果的澆筑速度超過規(guī)定，那么一旦澆筑的混凝土面積較大，就很可能令混凝土趨于沉降和收縮，降低模板的承受力，產(chǎn)生混凝土裂縫。

第四，混凝土振搗階段未能保證振搗的密實(shí)性，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部出現(xiàn)大量孔洞，一旦遭遇外部應(yīng)力，就容易產(chǎn)生裂縫。

第五，如果橋梁墩身屬于雙柱結(jié)構(gòu)，且荷載超出平行力，也會(huì)有一定概率出現(xiàn)裂縫。

第六，在彎矩的最大截面處，如果施工受力較大，也可能產(chǎn)生垂直類型的裂縫，若不加處理，也可能向軸向方向進(jìn)一步發(fā)展。

第七，若施工階段未能合理設(shè)置主鋼筋和抗剪筋，箍筋緊度過大也會(huì)產(chǎn)生混凝土裂縫。

1.3 溫度原因?qū)е铝芽p

混凝土在澆筑終凝前，內(nèi)、外溫度的溫差較大，再加上水泥和各類集料都有熱脹冷縮的特性，因此遇到氣溫驟降或混凝土內(nèi)、外溫差過大的情況時(shí)，就可能引發(fā)混凝土裂縫。舉例來說，在混凝土凝結(jié)期間，水泥中的水分能起到降低熱度的效果，若此時(shí)外部溫度升高，混凝土就會(huì)受熱膨脹，增加體積，產(chǎn)生由內(nèi)向外的拉應(yīng)力。若拉應(yīng)力超過混凝土的抗裂強(qiáng)度，就會(huì)產(chǎn)生裂縫，對后續(xù)混凝土承載力造成較大影響。另外，混凝土施工后的養(yǎng)護(hù)工作至關(guān)重要，養(yǎng)護(hù)是降低混凝土內(nèi)、外溫差的重要環(huán)節(jié)，若養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，很容易令混凝土內(nèi)部因高溫?zé)崦浝淇s，進(jìn)而增加混凝土的內(nèi)部孔隙，引發(fā)較大應(yīng)力，在表面生成裂縫。這種現(xiàn)象在道路橋梁施工中并不鮮見，值得施工單位高度重視。

2 混凝土裂縫對道路橋梁工程的負(fù)面影響

2.1 影響最終工程質(zhì)量

眾所周知，道路橋梁工程最終的作用是通車。若混凝土出現(xiàn)裂縫，就很容易對路基路面質(zhì)量造成較大影響，使其無法承受較大載荷，對正常通車的安全性構(gòu)成潛在威脅。從長遠(yuǎn)來看，還可能影響工程的使用壽命。

2.2 增加施工經(jīng)濟(jì)成本

混凝土裂縫是工程重要的質(zhì)量病害，一旦出現(xiàn)，必須要返修，才能通過后續(xù)驗(yàn)收，保障工程的使用安全。為了修補(bǔ)混凝土裂縫，需要施工單位投入人力物力成本，同時(shí)還需要監(jiān)理人員進(jìn)行驗(yàn)收，這不僅會(huì)影響后續(xù)工序的正常進(jìn)行，而且也可能對其他交叉施工的人員帶來較大影響，影響工程整體的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 社會(huì)影響相對惡劣

道路橋梁工程的質(zhì)量是決定該區(qū)域交通水平的重要因素，與民生水平息息相關(guān)，若出現(xiàn)混凝土裂縫等質(zhì)量問題，容易降低人們對整個(gè)工程的信任，對工程建設(shè)相關(guān)單位的社會(huì)效益產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。

3 混凝土表面裂縫的處理思路

3.1 合理修補(bǔ)

混凝土表面的裂縫，極有可能是混凝土外部水分不足導(dǎo)致的。因此，應(yīng)當(dāng)重視施工環(huán)節(jié)對混凝土的保護(hù)，同時(shí)在混凝土施工后，科學(xué)覆蓋混凝土，防止受到陽光直射。為避免其施工后開裂，應(yīng)合理控制混凝土表面的灑水量，保證養(yǎng)護(hù)工作的質(zhì)量。針對已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫，可以通過合理的修補(bǔ)方式實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的提升。修補(bǔ)材料主要為水泥漿或環(huán)氧膠泥，修補(bǔ)時(shí)應(yīng)盡量均勻，以達(dá)到更好的修補(bǔ)效果。針對發(fā)生在混凝土內(nèi)部的開裂現(xiàn)象，可以通過摻入骨料拌和并合理控制比例的方式進(jìn)行控制，避免水化熱持續(xù)釋放，從而對混凝土的內(nèi)部溫度進(jìn)行有效控制。

3.2 表面處理

混凝土裂縫問題同樣可以通過表面處理的方法達(dá)到修補(bǔ)的目的，通常會(huì)將樹脂膠涂抹在混凝土表面的裂縫處。正式施工前，工作人員會(huì)通過鋼絲刷對混凝土裂縫表面進(jìn)行充分刷洗，處理完畢后，在裂縫處涂刷樹脂，保證涂刷均勻性的同時(shí)，令混凝土的裂縫內(nèi)均勻充滿油狀樹脂。樹脂風(fēng)干后，再利用刮板鏟平處理過的位置，避免裂縫造成較大影響。

3.3 填充法

若混凝土裂縫寬度超過0.3mm，則可以通過填充法達(dá)到修補(bǔ)目的。首先，通過切割機(jī)繼續(xù)加深裂縫深度，切割出“V”字形溝槽，尺寸不低于20mm。其次，應(yīng)用高壓水槍，對裂縫進(jìn)行持續(xù)沖洗，避免裂縫中存在雜物。雜物全部清除完畢后，在裂縫處放置灌漿嘴并完成灌漿處理，灌漿時(shí)應(yīng)合理控制灌漿速度。當(dāng)灌漿高度超過裂縫深度的2/3 時(shí)，可通過膠體進(jìn)行密封。裂縫修補(bǔ)完成后，應(yīng)對修補(bǔ)的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，如果質(zhì)量未通過檢驗(yàn)，或者發(fā)現(xiàn)修補(bǔ)不完全的現(xiàn)象，應(yīng)再進(jìn)行一次填充。

4 道路橋梁工程混凝土裂縫問題的解決對策

4.1 加強(qiáng)對原材料質(zhì)量的控制

施工原材料是影響混凝土施工質(zhì)量的重要元素，值得施工單位引起高度重視。依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，施工單位應(yīng)合理控制水泥質(zhì)量，令水泥的強(qiáng)度達(dá)到要求。同時(shí)，施工中選用的水泥品種，應(yīng)具備較低的水化熱值，初凝時(shí)間應(yīng)維持在45min 以上。水泥用量同樣應(yīng)進(jìn)行科學(xué)控制，避免混凝土內(nèi)、外溫差過大，增加裂縫生成的概率。選擇細(xì)集料時(shí)，其含泥量應(yīng)低于2%，細(xì)度模數(shù)不能超過2.6。粗骨料以碎石為主，在保證碎石質(zhì)地堅(jiān)硬的同時(shí)，其含泥量應(yīng)在1%以下，針片狀顆粒含量不應(yīng)超過總體的5%。

對于進(jìn)場的施工材料，施工單位應(yīng)核對材料的廠家、規(guī)格、型號、數(shù)量等，同時(shí)驗(yàn)收廠家提供的材料試驗(yàn)證明，明確材料質(zhì)量是否符合工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。對于質(zhì)量不符合要求的材料，應(yīng)退回至廠家，要求更換新的材料。材料在存儲(chǔ)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持分類存放的原則，避免發(fā)生腐蝕或潮濕的現(xiàn)象。以水泥為例，應(yīng)準(zhǔn)備單獨(dú)的庫房，且?guī)旆康孛娌荒艹睗?，防止增加水泥中的含水量，影響材料的質(zhì)量。

4.2 科學(xué)控制施工中的溫度

混凝土材料具有熱脹冷縮的性質(zhì)，因此對其溫度的控制是施工中的重中之重，以防止混凝土產(chǎn)生裂縫。因此，施工前應(yīng)當(dāng)結(jié)合工期要求，盡量選在非極端天氣環(huán)境中施工，防止施工質(zhì)量受溫度的影響。與此同時(shí)，由于混凝土振搗和澆筑環(huán)節(jié)溫度較高，為避免超出溫度標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)加強(qiáng)對溫度變化實(shí)施情況的監(jiān)測，若內(nèi)、外溫差較大，應(yīng)第一時(shí)間調(diào)整澆筑溫度。需要注意的是，溫度不能出現(xiàn)驟升或驟降的情況，無論如何控制溫度，都需要依照階段性要求逐步進(jìn)行。

通常情況下，施工會(huì)采取三階段冷卻法，令混凝土內(nèi)、外溫差逐漸降低，以達(dá)到控制施工整體質(zhì)量的目的。具體來說，一期冷卻的目標(biāo)溫度為21～23℃，降溫預(yù)期幅度在5～6℃之間，每天的降溫幅度應(yīng)控制在0.5℃，降溫時(shí)間超應(yīng)過20 天；二期冷卻的目標(biāo)溫度通常在18℃左右，降溫預(yù)期幅度在3～5℃之間，每天的降溫幅度應(yīng)控制在0.3℃，降溫時(shí)間應(yīng)超過30 天；三期冷卻的目標(biāo)溫度通常為12～14℃，降溫預(yù)期幅度在3～6℃之間，每天的降溫幅度應(yīng)控制在0.3℃，降溫時(shí)間應(yīng)超過45 天。

除此之外，依照混凝土入模溫度的要求，混凝土溫度應(yīng)介于25～30℃之間，超過35℃即屬于高溫操作。不過，如果在冬季施工，混凝土的澆筑溫度則應(yīng)控制在5℃及以上，在澆筑細(xì)薄截面時(shí)，應(yīng)將其溫度控制在10℃以上。施工階段，混凝土澆筑、振搗工作需持續(xù)進(jìn)行，不能隨意停機(jī)。如果遇到特殊情況，停機(jī)時(shí)間應(yīng)控制在半小時(shí)以內(nèi)。

4.3 重視載荷的設(shè)計(jì)分布

施工過程中，施工縫的設(shè)置應(yīng)成為混凝土質(zhì)量控制的重點(diǎn)。在分塊時(shí)，應(yīng)當(dāng)依照溫度裂縫的要求進(jìn)行，這樣才能平分施工階段混凝土所受的荷載應(yīng)力。在布置鋼筋時(shí)，應(yīng)盡量減小間距，并以小直徑的鋼筋為主，在變截面的位置增加鋼筋的數(shù)量。同時(shí)，還應(yīng)注意在混凝土中添加一定量的外加劑，提升其耐久性，防止鋼筋銹蝕。

4.4 加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)

混凝土初凝和終凝時(shí)間間隔往往比較長，在此期間，若未能加強(qiáng)對混凝土的養(yǎng)護(hù)，則很容易令混凝土表面出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致質(zhì)量事故。通常情況下，養(yǎng)護(hù)階段應(yīng)先由施工人員修復(fù)已經(jīng)出現(xiàn)的質(zhì)量問題，在拆除模板后，作業(yè)人員檢查混凝土，令混凝土的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。可采用纖維布粘貼、在開裂位置填充漿液等方式，達(dá)到修復(fù)目的，后續(xù)再進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作。一般在拆除模板之后的12 小時(shí)內(nèi)，即可落實(shí)養(yǎng)護(hù)工作。若工程在冬季，天氣寒冷，則可采用暖棚法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

4.5 設(shè)置冷卻水管

一般在混凝土施工中，會(huì)以HDPE 管為主要的冷卻水管材質(zhì)。該管材的適用性較強(qiáng)，可用于眾多關(guān)鍵位置的混凝土澆筑。HDPE 管的主管外徑應(yīng)在40mm以上，內(nèi)徑應(yīng)超過32.6mm，厚度應(yīng)超過3.7mm；支管外徑應(yīng)在32mm 以上，內(nèi)徑應(yīng)超過28mm，厚度應(yīng)超過2mm。焊接鋼管的主管外徑應(yīng)在48mm 以上，厚度應(yīng)超過3.5mm；支管外徑應(yīng)超過25mm，內(nèi)徑應(yīng)超過20.4mm，厚度應(yīng)超過2.3mm。

管道的安裝布設(shè)，應(yīng)遵循以下原則：首先，依照技術(shù)的相關(guān)要求，合理控制管道的水平和垂直方向間距；其次，進(jìn)出水口應(yīng)在混凝土澆筑面之上，布設(shè)環(huán)節(jié)應(yīng)以質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為原則；再次，應(yīng)將水流調(diào)節(jié)閥門和測流設(shè)備安裝在出水口的位置，布設(shè)時(shí)應(yīng)錯(cuò)位和垂直布設(shè)；最后，應(yīng)緊密固定鋼筋骨架和冷卻水管，防止水管出現(xiàn)脫落的情況。布設(shè)完成的水管應(yīng)進(jìn)行通水和通球試驗(yàn)，避免水管堵塞，確保安裝質(zhì)量。

4.6 混合料壓實(shí)

混凝土用料應(yīng)充分壓實(shí)，但在壓實(shí)過程中，應(yīng)合理控制壓實(shí)力度，防止力度過大。壓實(shí)后，應(yīng)保證其含水量接近2%，振動(dòng)壓路機(jī)應(yīng)采取初壓、靜壓等方式，保障混凝土的壓實(shí)度。壓路過程中，機(jī)械設(shè)備不能出現(xiàn)隨意停止、轉(zhuǎn)向的情況，同時(shí)還應(yīng)合理控制壓實(shí)速度，以達(dá)到更優(yōu)的質(zhì)量。

5 結(jié)語

綜上所述，混凝土裂縫會(huì)對道路橋梁工程產(chǎn)生較大危害，原因是多方面的，與材料質(zhì)量、施工載荷、溫度控制等因素息息相關(guān)。施工單位應(yīng)結(jié)合施工質(zhì)量要求，嚴(yán)格檢查進(jìn)場材料的質(zhì)量情況，加強(qiáng)混凝土施工過程中的溫度控制，排除混凝土振搗和澆筑的各項(xiàng)影響因素，重視養(yǎng)護(hù)工作，從而實(shí)現(xiàn)施工質(zhì)量的進(jìn)一步提升。