解析道路橋梁混凝土開裂原因及對策

馬軍福

新疆北新四方土木工程試驗研究所有限責任公司 新疆 830000

摘要：建造道路橋梁最主要的材料之一就是混凝土，它具有成本低、抗壓耐壓和不易被自然侵蝕等眾多優點。但是在建成道路橋梁和日后的運行過程中，混凝土經常會出現裂縫問題，不僅影響整個建筑的美觀，還很可能造成建筑坍塌，威脅人們的生命財產安全。其因此，這就要求我國技術人員要根據我國當下實際情況，對道路橋梁施工裂縫原因進行分析，并采取可行的措施，從而保證道路橋梁的施工質量。

關鍵詞：道路橋梁裂縫；形成原因；控制措施

1、公路橋梁施工裂縫的成因

1.1溫度的影響

路橋的施工質量由于溫度變化會產生很大的影響。一般來說，能夠引起溫度變化的因素主要有：一是年溫差。由于我國各個地區的溫度都會隨著季節交替出現發生變化，從而使得橋梁產生縱向位移。縱向位移可以通過在橋梁橫斷面設置拉伸縫隙或者是柔性橋墩進行克服，但是，如果將橋梁進行固定之后就會導致橋梁局部受力太大而發生形變。二是日照強度橋梁主梁、橋墩在經高溫照射之后，溫度會比其他部位要高，從而使溫度呈階梯式分布，在受到橋梁自身材料限制之后會出現局部應力太大現象，最終發生開裂。三是驟然降溫。由于冷空氣襲擊或者是遭受暴雨，橋梁表面溫度會驟然降低，但是，由于內部溫度下降很慢，從而出現溫度差，最終導致與日照有著同樣機理的裂縫出現。日照與驟然降溫出現的裂縫是最為常見的橋梁斷裂成因。四是水化熱。當大量混凝土在澆注之后，水泥會出現水化熱，使得基石的內外溫度出現差異，從而導致裂縫情況發生。

1.2荷載因素引起的裂縫

對于公路橋梁而言，通常會在靜、動荷載或者次應力因素影響下產生荷載裂縫，其中主要包括了剪切、彎曲及扭曲等幾種形式的裂縫，另外，當橋梁受到不同方向的應力影響也會出現裂縫。由于荷載力的不同，因而荷載裂縫也具有不同的特點。（1）次應力裂縫。次應力裂縫是指在荷載作用下產生次生應力而造成的裂縫。在荷載作用下，由于混凝土結構的實際工作狀態與常規計算不符，此時某些部位會產生次應力，從而導致混凝土結構開裂；當混凝土結構中出現開洞、設置牛腿或者鑿槽，使用常規計算法，很難用準確圖式進行模擬計算，所以經常是根據以往經驗來設置受力鋼筋。對受力構件進行挖孔，力流產生繞射現象，并集中在孔洞附近，從而產生很大的集中應力，在受力構件變形或者混凝土結構轉角處可能會出現裂縫。在建筑工程中，次應力裂縫是一種常見的荷載裂縫。（2）直接應力裂縫。直接應力裂縫是指在荷載作用下產生的直接應力而造成的裂縫。產生這種裂縫的原因是：設計不合理，計算模型不準確；結構剛度不夠或者設計斷面；預制構件運輸或安裝不規范；內力和配筋計算不準確；施工者不理解設計者的意圖，隨意改變結構受力模式。

1.3混凝土收縮導致的裂縫

在混凝土收縮導致裂縫出現的現象中，最為常見的兩種收縮類型是塑性收縮與縮水收縮。其中塑性收縮是指混凝土在澆注之后大約五小時會出現劇烈的水泥水化現象，水分會快速蒸發，導致混凝土嚴重失水而進行收縮；縮水收縮是指混凝土在結硬之后，表面水分逐漸散失，溫度有所降低，從而導致混凝土內部收縮的現象。由于混凝土表面水分散失快，而內部水分散失慢，因此，混凝土在進行脫水收縮過程中表面與內部收縮速率不一致，從而使得混凝土表面受到過大的拉力，當這一拉力超出混凝土自身的抗拉強度時，就會出現縫隙。此外，在混凝土收縮中，還有自生收縮與炭化收縮，在混凝土中，水泥種類、骨料種類、水灰比、摻雜劑、外界條件等都會對于混凝土的收縮裂縫產生影響。

1.4施工工藝導致的裂縫

施工過程中，施工的工藝技術也是造成混凝土出現裂縫的主要原因之一。施工時，由于施工方法不合理，使得鋼筋出現裂縫，這些裂縫還會根據鋼筋的走向繼續擴大。首先，如果在混凝土的攪拌過程中出現了振搗不密實、不均勻等問題，那么會在混凝土中出現蜂窩、空洞等現象，為以后出現裂縫埋下了隱患。其次，混凝土的澆筑過程也會對裂縫的形成產生影響。如果混凝土澆筑過快，混凝土流動不夠，水泥硬化后混凝土就不夠密實，在澆筑結束后的幾個小時就會出現塑性收縮裂縫。另外，混凝土的養護十分重要。如果混凝土初期所處的環境過于干燥，混凝土與大氣的接觸就會不充分，最終導致不規則的收縮裂縫。最后，混凝土的運輸也會對混凝土的質量產生影響。混凝土一般使用泵進行施工，在硬化以前需要保證它具有一定的流動性。因此，在混凝土的形成過程中需要保證混凝土流動的充分性。

2、道路橋梁施工裂縫防治措施

2.1嚴格把控混凝土材料

施工材料的選擇是影響混凝土質量及使用壽命的關鍵性因素之一，同時又是一個相對可控的因素，要求施工方依據設計指標與實際情況合理選擇水泥品種，嚴格控制骨料用量，盡量減小水灰比，選用性能好的外加劑。通過對溫度裂縫發生的原因研究得出，混凝土的質量以及配比是裂縫發生的關鍵因素。在工程建設中，施工單位為防止產生裂縫，通常都選取收縮性能較低的水泥，在實際配比中所采用的水泥強度要比混凝土強度高一個級別，如要配置C30的混凝土通常采用42.5的水泥進行配比。在配比完成澆筑過程后觀察其施工裂縫數量有很大程度的降低。其次要做好對骨料的選擇，如粗骨料中要嚴格控制片石、針片石的數量，細骨料不能采用海砂及細砂，并且骨料的含泥量要少才能避免含水量過大，骨料的收縮性能也要小。

2.2對施工環節進行科學的把握

在對道路橋梁進行大體積澆筑時，應當避免一次澆筑大量混凝土，要采用多次澆筑的方式。對混凝土的使用量，要根據工程所需進行攪拌，不能攪拌過多或過少，在裝罐車里也不能將混凝土留存太長時間，防止混凝土凝固等其他問題的出現。在炎熱的夏季施工中，應當注意對混凝土進行降溫，相反，在冬季施工時要采取有效的保溫措施。在橋梁保護層混凝土施工時，要控制平板振動器滑行的速度，保持兩端平行滑動。另外，還要注意對混凝土路面的保護，防止車輛對道路橋梁保護層混凝土進行碾壓。

2.3有效的處理施工裂縫

需要采取有效的手段處理裂縫，保障道路橋梁的安全性，首先是表面修補，主要是對于斷裂橋梁的表面進行修補工作，通過在表面涂抹一定的材料達到防止裂縫繼續擴展的目的。這一技術主要適用于漿材無法灌入的比較細而淺的縫隙、不漏水的縫隙以及固定的縫隙修補中。其次，灌漿修補法，這種方法適合比較深且已經影響道路橋梁的承載力和完整性的裂縫，表面修補已經不能夠從根本上改善道路橋梁的結構強度，因此需要采用這種方法，灌漿修補法采用的主要修補材料是水泥漿和環氧聚合物；最后，結構補強法。混凝土在表面出現裂縫之后，如果沒有進行及時處理就會降低其自身的耐火性能。對于由火災會產生的比較大的裂縫可以用結構補強法進行處理，依次來增強橋梁的結構穩定性。

結束語

對于公路橋梁結構，混凝土施工過程中經常會裂縫問題，當公路橋梁出現裂縫問題以后，不僅影響橋體的美觀程度，還會降低橋體整體結構的穩定性，縮短使用壽命，嚴重情況下，還會造成嚴重的坍塌等事故，威脅到人們的行車與生命安全。為了對公路橋梁裂縫進行有效控制，需要明確公路橋梁裂縫形成的原因及種類，進而采取針對性的措施，對公路橋梁裂縫進行控制與處理。

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