公路建設(shè)中混凝土裂縫成因與處理方式分析

肖栓、王雪源、林元剛

（中國建筑第七工程局有限公司，江蘇 昆山 215300）

1 公路建設(shè)中混凝土裂縫的種類

1.1 干縮裂縫

公路工程建設(shè)完工、結(jié)束養(yǎng)護(hù)后一段時間，在外部因素的影響下，路面的水分很快消失，此時很容易出現(xiàn)變形。在混凝土內(nèi)部約束下，變形的表面極易產(chǎn)生比較大的拉應(yīng)力，進(jìn)而導(dǎo)致裂縫的發(fā)生。一般而言，干縮裂縫的寬度會處于0.05～0.2mm 之間，通常發(fā)生在大體積混凝土比較薄的平面梁板中?；炷恋母煽s與水灰比、水泥用量與成分、外加劑的使用等因素有關(guān)。

一般情況下，干縮裂縫產(chǎn)生后將對混凝土的抗?jié)B性造成不良影響，導(dǎo)致鋼筋銹蝕，嚴(yán)重影響混凝土的承載力與耐久性。

1.2 溫度裂縫

溫度裂縫是比較常見的一種裂縫類型，一般發(fā)生在溫差比較大的混凝土結(jié)構(gòu)中，或者一些大體積混凝土的表面。由于混凝土的體積比較大，大量的水在其內(nèi)部聚集，其內(nèi)部將很快升溫，表面散熱非常快，此時將形成較大溫差，較大溫差導(dǎo)致內(nèi)外體積的差異，從而在混凝土表面出現(xiàn)拉應(yīng)力。從實(shí)踐來看，內(nèi)外溫差如果達(dá)到了25C，其內(nèi)部的拉應(yīng)力將會達(dá)到10MPa，該力達(dá)到極限時，表面裂縫就會出現(xiàn)。

一般而言，此類裂縫出現(xiàn)在施工后期，裂縫的寬度、大小不一致，很容易受到溫度變化等因素的影響，通常情況下冬季的裂縫寬度要大一些，夏季的寬度則比較窄。

1.3 沉陷裂縫

由于結(jié)構(gòu)地基的土質(zhì)情況不同，填土或浸水不實(shí)，將會使地基出現(xiàn)不均勻沉降，進(jìn)而引發(fā)沉陷裂縫。模板剛度不夠、支撐的間距太大等，也容易引發(fā)沉陷裂縫。尤其是在冬季，模板需要在凍土上支撐，凍土化凍后將會有不均勻沉降產(chǎn)生，為沉陷裂縫的產(chǎn)生提供了前提。此類裂縫多表現(xiàn)為貫穿、深進(jìn)裂縫，走向通常與地面垂直，如果沉陷裂縫比較大，可能會造成錯位。沉陷裂縫的寬度往往與沉降量之間呈現(xiàn)正比例關(guān)系。此類裂縫一般不會受到溫度因素的影響，地基變形穩(wěn)定后，沉陷裂縫也處于穩(wěn)定狀態(tài)。

1.4 塑性收縮裂縫

收縮裂縫一般出現(xiàn)在混凝土凝結(jié)前，由于表面水分快速流失，收縮隨之產(chǎn)生。一般而言，收縮裂縫產(chǎn)生于大風(fēng)或干熱的天氣，裂縫的長度一般在20～30cm 之間，最長的裂縫甚至達(dá)到3m。水灰比、環(huán)境溫度、風(fēng)速、凝結(jié)時間以及相對濕度等因素都會影響混凝土收縮開裂。

混凝土凝結(jié)前，強(qiáng)度比較小，甚至幾乎沒有強(qiáng)度，在較大風(fēng)力或高溫等因素的影響下，混凝土表面的水分很快消失，在較大負(fù)壓的影響下造成混凝土體積收縮，此時期強(qiáng)度根本無法抵擋自身收縮，因此極易產(chǎn)生裂縫。

2 公路建設(shè)中混凝土裂縫的形成原因

2.1 澆筑技術(shù)有欠缺

與柏油鋪設(shè)的公路相比，混凝土施工工藝更加復(fù)雜，如果澆筑技術(shù)有欠缺，會對公路施工的整體質(zhì)量造成不良影響。如在原材料配比上存在不足，或者無法達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，混凝土強(qiáng)度就無法滿足實(shí)際需求，在后續(xù)公路施工中，或在工程投入使用后，也會導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。

另外，混凝土攪拌操作中，強(qiáng)度大小與各原材料是否可以充分混合直接相關(guān)，假如成品密度不均，那么混凝土的力學(xué)性能勢必受到影響，此時極易造成混凝土裂縫、斷裂等問題的發(fā)生。

2.2 溫度、濕度的影響

在公路混凝土澆筑施工中，溫濕度因素也會對混凝土澆筑施工的質(zhì)量造成一定影響。在澆筑階段，混凝土處于液態(tài)含水的狀態(tài)中，如果當(dāng)?shù)氐臏囟?、濕度發(fā)生了變化，混凝土含水量也會隨之發(fā)生變化，如果施工人員不注重溫度、濕度因素對混凝土施工的影響，可能出現(xiàn)混凝土含水量無法滿足建設(shè)要求的情況，導(dǎo)致混凝土凝固之后出現(xiàn)裂縫。

例如，在炎炎夏日，混凝土表面的溫度將快速提升，其內(nèi)部含水量將快速降低，含水量劇烈變化使混凝土的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生顯著改變，造成后期裂縫等質(zhì)量問題的發(fā)生。

2.3 施工材料引發(fā)裂縫問題

混凝土制作會用到很多原材料，水泥就是重要的組成部分。出于節(jié)省成本的目的，一些施工單位會采購強(qiáng)度較弱的水泥，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫、混凝土強(qiáng)度很難滿足施工標(biāo)準(zhǔn)要求。假如采購的砂石料沒有針對云母等礦物質(zhì)實(shí)施檢測，使用的砂石含量超標(biāo)，那么水泥、骨料之間的黏合力將會明顯降低，對混凝土強(qiáng)度造成嚴(yán)重影響。另外，假如采用的混凝土配比缺乏科學(xué)性，也會對混凝土強(qiáng)度造成不良影響，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。

2.4 公路養(yǎng)護(hù)工作不到位

混凝土是一種吸水性較強(qiáng)的工業(yè)材料，它可以吸收非常多的水，只有特定濕度的環(huán)境中，混凝土才可以固化。從這一角度來說，開展公路養(yǎng)護(hù)工作對混凝土固化具有非常大的幫助，特別是當(dāng)公路建設(shè)工作結(jié)束后，應(yīng)確保足夠的濕度環(huán)境，假如此時無法達(dá)到要求的濕度，那么極易出現(xiàn)混凝土裂縫問題。

3 公路建設(shè)中對混凝土裂縫問題的處理方式

3.1 恰當(dāng)選擇公路路線

在公路建設(shè)過程中，要想控制混凝土裂縫，選擇恰當(dāng)?shù)墓仿肪€很有必要。要從地方性規(guī)范著手，不僅要確保公路地基具備一定耐久性，同時還要設(shè)置出不同標(biāo)準(zhǔn)。在選擇公路路線時，有山坡的地方，應(yīng)該選擇干燥、平緩、向陽的地點(diǎn)建設(shè)公路；在積雪地區(qū)，應(yīng)該以填方的方法進(jìn)行施工，避免出現(xiàn)挖方等情況；如果存在條件限制，應(yīng)該縮短填挖路段的長度，減少工作量；如果需要在地下冰比較厚的地段施工，則要注意盡量避免挖方。

3.2 加強(qiáng)對原材料的檢驗(yàn)

混凝土路面建設(shè)中會用到多種原材料，如果選擇的原材料不達(dá)標(biāo)，將會對公路工程施工質(zhì)量造成不利影響。

因此，施工單位必須做好對原材料質(zhì)量的檢驗(yàn)工作，選擇的水泥要具備抗凍性與耐磨性，及時對水泥材料進(jìn)行抽檢，確保水泥材料合格。同時還要嚴(yán)格選擇集料，提升混凝土的耐久性，做好細(xì)集料、中粗砂的配比，細(xì)度模數(shù)不能超過3.0，粗集料應(yīng)具備耐磨性與堅固性，還要注意控制好集料的含泥量，才能避免因原材料質(zhì)量不合格引發(fā)裂縫問題。

3.3 采用科學(xué)配置方法與操作

公路建設(shè)中，混凝土都是由施工人員進(jìn)行配制與攪拌的，通過配置與攪拌，才能獲得滿足標(biāo)準(zhǔn)的混凝土。所以，用于制造混凝土的配料以及對攪拌方式的選擇，直接影響著混凝土質(zhì)量。

公路建設(shè)過程中，混凝土質(zhì)量與公路工程質(zhì)量存在很大關(guān)聯(lián)，同時混凝土質(zhì)量也是評估公路質(zhì)量的一項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)。在配置混凝土的過程中，應(yīng)該注意合理選擇配方比例，采用恰當(dāng)?shù)姆绞綌嚢杌炷?，確?；炷撩芏鹊木鶆蛐?。因此，要選用合格的混凝土材料，合理選擇水泥、砂石，然后以合理的配方實(shí)施攪拌操作，盡量減少攪拌過程中水泥、水的用量，或者加入一定量的減水劑、加氣劑，注意所選配料的雜質(zhì)不能過多，確?；炷临|(zhì)量。最后充分?jǐn)嚢杌炷?，確?；炷撩芏染鶆?，即可減少由于密度不均而造成的混凝土裂縫問題。

3.4 嚴(yán)格控制施工環(huán)境溫濕度

上文提到，溫度一旦發(fā)生變化，混凝土施工將會受到極大影響，由于混凝土的吸水性非常強(qiáng)，在外界溫度、濕度因素的影響下，其性能將發(fā)生明顯變化，溫度變化是造成混凝土裂縫問題的重要原因。所以，在公路建設(shè)過程中，必須對外界溫度與濕度因素進(jìn)行綜合考量，確保溫濕度不會對混凝土施工造成不良影響。

例如，在強(qiáng)光照射下施工，混凝土將失去大量水分，影響混凝土固化。在環(huán)境溫度不發(fā)生較大變化的情況下，還要注意考量濕度因素，及時為混凝土補(bǔ)充水分，確保滿足施工濕度要求。完成施工操作后，溫度依然會影響混凝土施工，因此施工人員需要做好壓入縫的有關(guān)操作，即可避免混凝土裂縫的發(fā)生。

3.5 優(yōu)化混凝土施工工藝

在混凝土施工過程中，必須嚴(yán)格控制好路基、路面施工質(zhì)量，嚴(yán)格依照平整度、壓實(shí)度等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行路面施工。在路床填料施工過程中，可選用高強(qiáng)度砂性土，保證用水穩(wěn)定性，減少混凝土裂縫的發(fā)生。同時還要注意嚴(yán)格控制路基碾壓等操作，尤其是交接部分、井周邊等部位，要嚴(yán)格依據(jù)施工實(shí)際需要，設(shè)置土工格柵、鋼筋網(wǎng)片，避免出現(xiàn)路基沉降等問題，否則極易造成路面裂縫。

在混凝土振搗施工中，為了嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，避免出現(xiàn)漏振、過振等問題，應(yīng)將模板的縫隙處理好，避免發(fā)生漏漿問題。在初凝前，施工單位應(yīng)要求施工人員進(jìn)行重復(fù)性的振搗施工、抹面施工等操作，提升路面濕潤度，落實(shí)覆蓋、養(yǎng)護(hù)等工作，避免產(chǎn)生混凝土收縮裂縫。嚴(yán)格依據(jù)施工規(guī)范，深入落實(shí)路面施工縫的操作，及時進(jìn)行切縫處理，滿足深度標(biāo)準(zhǔn)，將混凝土內(nèi)部應(yīng)力釋放出來，避免裂縫的產(chǎn)生。嚴(yán)格控制切縫的時間和混凝土的內(nèi)拉力，假如切割的時間太早，會對切縫質(zhì)量造成不良影響，相反，如果切縫時間太晚，混凝土內(nèi)部應(yīng)力無法有效釋放，在混凝土內(nèi)應(yīng)力的影響下，路面極易發(fā)生裂縫。一般而言，混凝土強(qiáng)度在設(shè)計強(qiáng)度的30%左右時，施工單位即可開展切縫這項(xiàng)工作。

3.6 合理使用添加劑

合理使用添加劑可以控制混凝土裂縫的產(chǎn)生。在混凝土施工過程中，合理使用減水防裂劑，即可有效防止裂縫的發(fā)生。因?yàn)槭褂脺p水劑，不僅可以減少混凝土施工中的用水量，使其收縮性能顯著提升，同時還能明顯改善水泥漿稠度，減小其沉縮變形。

另外，合理使用減水防裂劑，還能使混凝土抗拉強(qiáng)度大大增加，提升其抗裂性能。一些添加劑的使用還能起到改善混凝土密實(shí)度的作用，進(jìn)一步提升其抗碳化性。

通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在混凝土裂縫的眾多類型中，貫穿性裂縫是公路建設(shè)領(lǐng)域最為嚴(yán)重的一種，要想改善這一問題，就必須將預(yù)防工作做好，提升混凝土性能，尤其是要提升其抗裂能力。在公路建設(shè)中合理使用添加劑，可以為混凝土施工質(zhì)量奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)，為公路工程整體質(zhì)量提供保證。

3.7 強(qiáng)化公路路基建設(shè)

在公路建設(shè)過程中，路基是重要的基礎(chǔ)部分，它與公路質(zhì)量、使用壽命直接相關(guān)。在建設(shè)路基之前，要綜合考量當(dāng)?shù)氐乇淼臏貪穸?，提前將?zhǔn)備工作做好，確?；炷敛粫l(fā)生較大差異。雖然公路建設(shè)并未對路基強(qiáng)度提出很高的要求，但是在路基穩(wěn)定性、均勻性等方面都提出了非常高的要求，因此施工人員在進(jìn)行路基鋪設(shè)時，需要關(guān)注的問題有很多，比如攪拌的均勻程度、配料正確與否等，從而加強(qiáng)路基穩(wěn)定性。公路路基施工中，還要開展檢驗(yàn)工作，確保路基穩(wěn)定性，如果路基施工中面臨問題，應(yīng)該及時采取措施進(jìn)行補(bǔ)救，確保路基施工質(zhì)量。

4 結(jié)語

綜上所述，公路建設(shè)中發(fā)生混凝土裂縫，其原因來自多方面，比如施工中操作不當(dāng)、外界環(huán)境的影響、公路養(yǎng)護(hù)操作不到位等。面對以上問題，應(yīng)該積極探索解決對策，例如確保施工操作的合理性、路基穩(wěn)定性，為施工人員創(chuàng)造良好環(huán)境等。總之，在公路建設(shè)過程中，混凝土裂縫問題是現(xiàn)階段業(yè)界面臨的最常見的問題，相關(guān)人員應(yīng)重視這一問題并采取恰當(dāng)?shù)姆绞椒椒☉?yīng)對，在工作中積累工作經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步推動公路建設(shè)事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。