公路橋梁施工中裂縫的成因及防治對(duì)策

張學(xué)民

（秦皇島路橋建設(shè)開發(fā)有限公司，河北 秦皇島 066000）

混凝土是公路橋梁工程中主要的施工材料，其裂縫問題嚴(yán)重影響著施工質(zhì)量，混凝土在公路橋梁施工過程中的裂縫現(xiàn)象主要表現(xiàn)為收縮裂縫、溫度裂縫、沉降裂縫、變形裂縫和結(jié)構(gòu)裂縫等，每一種裂縫問題的發(fā)生，都會(huì)存在著各種各樣的引發(fā)原因。但是它們最終形成的危害是一樣的，在混凝土初凝時(shí)，裂縫現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，有的裂縫可能顯現(xiàn)在混凝土表面，其長(zhǎng)度、深度一旦延伸，就會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的質(zhì)量問題，它的影響是多方面的，例如，公路橋梁工程外形的美觀、使用性能、耐久性等，因此，施工單位對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題要引起高度的重視。

1 公路橋梁施工中裂縫產(chǎn)生的原因

公路橋梁施工中混凝土裂縫有如下幾種情況：溫度引起的裂縫、收縮引起的裂縫、鋼筋銹蝕引起的裂縫、沉降引起的裂縫、凍脹引起的裂縫、施工材料質(zhì)量引起的裂縫及施工裂縫等，本文按照不同類型的裂縫分析其產(chǎn)生的原因。

1.1 溫度變化引起的裂縫

熱脹冷縮是混凝土所具有的特性，如果外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土也將隨之發(fā)生變化，如果混凝土變形受阻，其拉應(yīng)力會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生。混凝土抗拉強(qiáng)度不能承受拉應(yīng)力情況下，就會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫，在一些大跨徑橋梁中，溫度應(yīng)力一般能夠達(dá)到或超出活載應(yīng)力。

1.2 收縮引起的裂縫

混凝土因收縮發(fā)生體積變化后產(chǎn)生了裂縫，混凝土裂縫一般分為塑性收縮裂縫和干縮裂縫兩種。塑性收縮裂縫發(fā)生原因是，在混凝土初凝開始，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)之前。因?yàn)樗嗨磻?yīng)較強(qiáng)烈，泌水和水分產(chǎn)生了快速的蒸發(fā)，混凝土因?yàn)樗质侨笔Ф湛s。其表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，造成表面混凝土承受拉力，當(dāng)表面混凝土受到的拉應(yīng)力超過其抗拉強(qiáng)度時(shí)，收縮裂縫就形成了。

1.3 沉降引起的裂縫

由于基礎(chǔ)產(chǎn)生豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力。當(dāng)其超過混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度時(shí)結(jié)構(gòu)就會(huì)開裂。

1.4 鋼筋銹蝕引起的裂縫

由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足，混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕碳化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入。鋼筋中鐵離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞。結(jié)構(gòu)承載力下降，并將誘發(fā)其他形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。

1.5 凍脹引起的裂縫

混凝土構(gòu)件是非勻質(zhì)密實(shí)構(gòu)件，其內(nèi)部存在各種空隙，當(dāng)處于吸水飽和狀態(tài)的混凝土溫度低于0℃時(shí)，內(nèi)部水份凍結(jié)，體積膨脹9%，使混凝土因膨脹而產(chǎn)生拉應(yīng)力導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。因而如需要在冬季施工應(yīng)采取有效的保溫措施，否則將會(huì)導(dǎo)致混凝土早期受凍，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，且產(chǎn)生凍脹裂縫。

2 公路橋梁施工中裂縫的防治對(duì)策

公路橋梁混凝土裂縫的防治應(yīng)以預(yù)防為主，防治結(jié)合，具體可采取以下措施。

2.1 強(qiáng)化溫度控制

一些小型公路橋梁工程施工時(shí)，多采用現(xiàn)場(chǎng)攪拌混凝土的方式，這種做法能夠有效節(jié)約施工成本和縮短工期，然而公路橋梁工程為露天作業(yè)，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行混凝土的攪拌難以對(duì)環(huán)境條件進(jìn)行控制，尤其是混凝土的攪拌溫度難以控制。針對(duì)這種情況，應(yīng)強(qiáng)化對(duì)混凝土攪拌溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，隨時(shí)觀察攪拌過程中溫度的變化，當(dāng)攪拌過程中發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部溫度過高時(shí)，要及時(shí)采取降溫措施，夏季施工尤其要如此。另外，混凝土裂縫的產(chǎn)生還受澆筑溫度、養(yǎng)護(hù)溫度的影響，因而應(yīng)強(qiáng)化混凝土施工的全程溫度檢測(cè)，一旦溫度過高立即采取降溫對(duì)策。此外，減小混凝土的澆筑厚度對(duì)于避免較大的溫度應(yīng)力效應(yīng)也有著顯著的效果，然而澆筑厚度影響著混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，澆筑厚度的減小幅度應(yīng)結(jié)合施工條件和工程設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)等級(jí)而定。另外，合理使用減水劑等外加劑，對(duì)于提升混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和減少裂縫的產(chǎn)生也有著重要的意義。

2.2 強(qiáng)化施工控制

規(guī)范的施工操作、合理的混凝土配合比、嚴(yán)格的養(yǎng)護(hù)和監(jiān)測(cè)等對(duì)混凝土裂縫的預(yù)防有著重要的意義，強(qiáng)化施工控制應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：a）嚴(yán)格控制混凝土配合比。根據(jù)公路橋梁設(shè)計(jì)要求、混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度制定科學(xué)的混凝土配合比，尤其是控制好水灰比，并選擇級(jí)配合格、品質(zhì)優(yōu)良的砂石作為混凝土集料，尤其是控制好集料的粒徑，以確保混凝土具有較好的抗裂性能；b）強(qiáng)化混凝土的養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)化混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，避免混凝土在硬化過程中水分散失過多而產(chǎn)生裂縫，或因溫度變化而產(chǎn)生裂縫，對(duì)此要強(qiáng)化混凝土表面的保濕工作、合理澆水，并結(jié)合環(huán)境條件對(duì)混凝土進(jìn)行覆蓋，避免溫度下降過快或水分蒸發(fā)嚴(yán)重。

2.3 合理修補(bǔ)裂縫

當(dāng)施工中發(fā)現(xiàn)裂縫時(shí)，要及時(shí)采取修補(bǔ)措施，避免混凝土裂縫進(jìn)一步加深，公路橋梁混凝土裂縫的修補(bǔ)可采取以下三種方法：a）表面修補(bǔ)法，表面修補(bǔ)法對(duì)于混凝土表淺裂縫以及深層裂縫有著良好的修補(bǔ)效果，表面修補(bǔ)法一般通過在混凝土表面涂抹水泥漿來實(shí)現(xiàn)，由于這種修補(bǔ)方法對(duì)混凝土的承載力沒有明顯的影響，因而應(yīng)用較為廣泛；b）灌漿修補(bǔ)法，當(dāng)施工中發(fā)現(xiàn)深度較深，對(duì)混凝土的結(jié)構(gòu)完整性或者結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有著嚴(yán)重危害的裂縫時(shí)，表面修補(bǔ)法已經(jīng)不能滿足修補(bǔ)需要，無法改善混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，此時(shí)必須采取深層的修補(bǔ)措施，灌漿修補(bǔ)法值得是將灌漿材料壓入混凝土裂縫，漿液硬化從而達(dá)到修補(bǔ)效果的做法，公路橋梁施工中常以環(huán)氧聚合物或者水泥漿作為灌漿材料，當(dāng)裂縫程度十分嚴(yán)重時(shí)，還可采用甲基丙烯酸酯以及聚氨酯進(jìn)行灌漿修補(bǔ)；c）嵌縫法，在混凝土的裂縫處開槽，向槽內(nèi)填充封堵材料的修補(bǔ)方法叫做嵌縫法，這種做法具有良好的修補(bǔ)效果，而且修補(bǔ)后的裂縫外觀平整，有利于提升公路橋梁工程外觀質(zhì)量；d）結(jié)構(gòu)加固法，在很多橋梁工程中，有些混凝土裂縫的產(chǎn)生，不但影響工程外觀，更會(huì)改變混凝土結(jié)構(gòu)性能，削弱其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，對(duì)公路橋梁的使用壽命以及使用性能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，結(jié)構(gòu)加固法一般包括增加混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積、預(yù)應(yīng)力加固、支點(diǎn)加固以及混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固。

3 結(jié)語

對(duì)混凝土裂縫的防治是公路橋梁施工質(zhì)量控制的重要工作之一。由于公路橋梁為露天工程，施工過程中難以避免溫度的變化，加之混凝土自身性質(zhì)問題，裂縫是難以完全避免的。而只要在施工中采取合理的溫度控制措施、施工控制措施，并對(duì)施工中發(fā)現(xiàn)的裂縫進(jìn)行及時(shí)修補(bǔ)，就能有效減少裂縫的產(chǎn)生，并有效控制混凝土裂縫的深度和規(guī)模，進(jìn)而保障公路橋梁工程施工質(zhì)量，提升公路橋梁工程的服務(wù)性能并延長(zhǎng)其使用壽命。

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