路橋施工中的混凝土裂縫形成的原因與控制技術

李華

（江蘇省東海縣公路管理站,江蘇 連云港 222300）

路橋施工中的混凝土裂縫形成的原因與控制技術

李華

（江蘇省東?？h公路管理站,江蘇 連云港 222300）

混凝土裂縫問題是路橋施工中十分常見的危害性較大的問題，不僅影響路橋工程質量、安全以及美觀，嚴重時還會引起混凝土結構碳化、雨水滲漏、腐蝕路橋內部結構等危害，引發安全事件。主要分析了導致路橋施工中混凝土裂縫形成的幾個主要原因，并研究有效的控制技術。

路橋施工；混凝土裂縫；原因；控制技術

0 引言

我國路橋建設事業發展良好，促進了我國的經濟發展，但是在路橋施工中經常出現混凝土裂縫問題，影響了路橋工程的質量[1]?；炷潦锹窐蚬こ探ㄔO的主要施工材料，具有保水性、和易性、黏聚性和流動性等特點，工程施工過程中以及工程投入使用后，受到外界作用以及混凝土自身原因影響會導致裂縫形成。以下探討導致路橋施工中混凝土裂縫形成的幾個主要原因，并總結控制裂縫形成的技術要點。

1 路橋施工中混凝土裂縫形成的原因

1.1 溫度變化

在混凝土澆筑硬化過程中，混凝土本身會產生一定的拉應力，在10 MPa左右，當溫度變化過大時，過大的溫度差會導致混凝土拉應力超出本身的抗拉強度上限，這時就會導致混凝土產生裂縫，這類型的裂縫又稱作內約束裂縫[2]。此外，當混凝土硬化凝固后期，溫度會均勻下降，因為混凝土自身具有收縮性，這時極易受到老混凝土墊層、地基等約束作用而產生內部拉應力，進而導致裂縫形成。這類型的裂縫稱作外約束裂縫，通常在施工后3個月或者更長時間內發生，大部分外約束裂縫位于路基結構中部，裂縫較深甚至貫穿路基，對路基結構整體性有較大的破壞。而且由溫度變化形成的裂縫通常無規律性的走向，寬度不一但有一定的特點，夏季較窄，冬季較寬。

1.2 荷載作用

路橋混凝土受到荷載作用、次應力作用也會形成裂縫，這類裂縫稱作荷載裂縫，包括直接應力裂縫和次應力裂縫，前者指的是由荷載直接應力作用導致的裂縫，后者指的是由荷載次應力導致的裂縫[3]。直接應力裂縫形成原因主要有3個：一是在結構設計與計算階段不夠合理，假設受力值同實際受力值差距較大，安全系數不高，在設計時未充分考慮施工因素并妥善處理工程構造，為裂縫形成埋下隱患。二是在施工階段沒有嚴格控制施工材料以及機械設備的堆放、安裝、運輸以及起吊等作業程序，或者沒有嚴格依照工程設計圖紙、施工方案進行施工。三是在路橋投入使用后，路橋承受載荷嚴重超出設計載荷，還有過往船舶以及車輛碰觸等，另外爆炸、地震等事故及自然災害也會引起裂縫。次應力裂縫形成的主要原因有2個：一是在設計荷載時沒有綜合考慮，導致地基結構在實際使用過程中受荷載值同常規計算有較大的出入，進而導致局部因次應力作用而發生開裂現象。二是路橋施工中，橋梁結構設計及施工經常需要設置牛腿、鑿洞和開槽等，在實際施工中通常需要根據以往經驗進行受力鋼筋的布置，在受力構建挖孔過程中會產生繞射力流，張力集中而導致裂縫形成。

1.3 地基變形

地基變形也是導致路橋混凝土產生裂縫的主要原因之一，尤其是位于軟弱地基或者處理不當的地基結構中，混凝土澆筑完成后極易因為地基不穩發生沉降而形成裂縫。此外，若是混凝土模板底部松動、支撐間距較大、過早拆模或者剛度不足等均可能導致地基沉陷而形成裂縫。尤其是在氣溫較低的冬季，凍土是支撐混凝土模板的主要基礎，當氣溫開始回升后凍土會逐漸化凍，這時地基會發生不均勻沉降，進而導致裂縫形成[4]。由地基導致的混凝土裂縫通常為貫穿性或者深進式的，裂縫位置同地基沉降的方向一致，若沉陷裂縫較大則會發生錯位，沉陷值越大則裂縫寬度越大，當地基變形趨于穩定后，裂縫也會停止發展。

1.4 化學反應

在路橋施工中，鋼筋銹蝕、堿骨料反應等化學反應也是導致裂縫產生的常見原因。混凝土原料攪拌后可產生堿性離子，這類離子會同原料中的部分活性骨料發生化學反應，同時將周邊的水分吸收而使自身體積不斷增大，導致攪拌后的混凝土疏松，最終因不斷膨脹而開裂。這類裂縫主要發生在混凝土結構投入使用階段，一旦裂縫形成很難進行補救，故必須加強施工階段的防控。還有一種情況是，混凝土保護層較薄、質量較差而極易受到二氧化碳等氣體的侵蝕而發生碳化，導致鋼筋結構及其周邊混凝土的堿度減弱，此外氯化物侵蝕也會破壞鋼筋結構表面的氧化層保護膜，這時鋼筋結構中的鐵離子會同混凝土結構的水分、氧氣發生化學反應而產生銹蝕，銹蝕反應生成的氫氧化鐵相比原本的鋼筋結構體積至少擴大2～4倍，因此會對周邊混凝土形成膨脹應力作用，最終導致混凝土剝離、開裂。

1.5 收縮裂縫

在路橋施工中，為了確?；炷恋暮鸵仔?，在原料攪拌時會加入較多的水，當這部分水蒸發后，混凝土內部結構就會留下很多毛細孔而發生體積收縮，即游離水蒸發收縮。同時，水泥的水化作用同樣會導致混凝土體積收縮，稱作混凝土自收縮?；炷劣捎谑湛s產生裂縫又分為3種類型：一是由于沉降收縮而引起裂縫，沉降收縮主要是混凝土澆筑結束，水泥漿上浮而骨料顆粒下沉，并受到大骨料、預埋件或者鋼筋結構阻擋而導致混凝土材料相互分離，混凝土結構不均勻沉降，因此形成裂縫。二是塑性收縮導致的裂縫，塑性收縮指的是在混凝土凝結前，其表層水分蒸發較快而導致收縮。在普通混凝土拌合料中，水分比較少，極易受到毛細孔與沁水雙重作用而發生體積縮小，但質地較均勻，因此不宜發生塑性收縮裂縫。而泵送混凝土因為水分含量較高，遇到高溫、干燥且風速較大的施工環境，則水分蒸發速度會明顯超過混凝土自身毛細管提水與沁水速度，混凝土表層失水過快，體積收縮較大，若混凝土還未充分硬化具備足夠的強度，極易形成塑性收縮裂縫。而對于商品混凝土而言，其運輸距離比較長，因此施工單位為了減少運輸過程中混凝土的流動性損失，會采取添加保塑劑、緩凝劑的措施，這樣反而會增加混凝土產生塑性收縮縫的風險，這是因為添加劑會導致混凝土塌落度以及模板側向力增加，從而更易產生塑性裂縫。三是由于干燥收縮而導致的混凝土裂縫，干燥收縮指的是混凝土硬化之后隨著時間增加產生水分蒸發而發生的，主要是水泥干燥引起的，并且具有不可逆性。混凝土硬化后蒸發干燥的過程較漫長，通常在混凝土硬化后1個月甚至18個月左右，裂縫多發生于混凝土表層，且較細微。但是因為鋼筋銹蝕與碳化作用的影響，干燥收縮裂縫還會對混凝土薄壁結構的耐久性與抗滲性造成嚴重的破壞，繼而發展成更為嚴重的裂縫，降低路基承載力。

2 路橋施工中混凝土裂縫形成的控制技術

2.1 施工設計控制

首先在工程設計階段，應加強審核管理，防止結構計算出現模型設計不合理、漏算錯算、結構受力假設不合理、結構安全系數不足、配筋與內力計算錯誤等情況。在進行工程結構設計時，應結合施工環境充分考慮在實際施工過程中可能遇到的影響因素，比如天氣、地質條件、水文條件等，防止工程設計方案出現構造處理不當、斷面設計不足、設計圖紙交代模糊不清等問題。同時在施工過程中，必須嚴格按照設計圖紙展開施工作業，不可擅自調整結構受力模式、結構施工順序等。

2.2 材料控制

在路橋施工中，還必須嚴格控制施工原材料質量、混凝土原料配比等相關指標。所有進入施工現場的原料均經嚴格的質量檢測，確認達標后方可入場，并在施工期間必須不定期進行質量抽查。在各道工序施工中，嚴格監督，進行專業測試，確保各種原料的級配、含水量等相關指標均達到施工規范，可根據實際施工條件合理調試實施方案，保障混凝土施工的質量。

2.3 荷載控制

在路橋施工設計階段，有關技術人員應對項目建設整體布局做合理的規劃設計，包括內部鋼筋結構布局以及分配等。必須確保設計載荷超出實際載荷，以確保在路橋工程投入使用后實際荷載量在混凝土的強度范圍以內，從而有效地防止因混凝土內部應力作用而導致裂縫形成。

2.4 溫度控制

在混凝土攪拌工序中，應對碎石原料采取一定的降溫措施，降低混凝土澆筑的溫度。并且在進行澆筑施工時，應盡可能選擇日夜溫差較小、溫度適中的天氣和時間段進行施工，若是冬季施工則采取有效的保溫措施。同時在拆模階段也不宜過早拆模，且應緩慢進行，避免大力敲擊等大動作而形成表層裂縫。

2.5 后期養護

當路橋混凝土施工竣工后，還應加強混凝土路面的養護工作，尤其在長期暴露的路段需要做好覆蓋和灑水措施，保持混凝土路面的濕潤，防止干濕循環?；炷量⒐ず?周內水化作用、彈性模量以及混凝土強度變化均比較劇烈，容易產生內部應力變形，若是在加上溫度應力作用，拉應力會更大，因此必須做好竣工后的養護工作。

3 結 語

總之，混凝土裂縫是路橋工程施工中十分常見的問題，不僅會影響混凝土結構功能、路面美觀度，還會引起混凝土碳化、鋼筋結構銹蝕等現象而嚴重影響路橋承載力與耐久性。造成混凝土裂縫的原因有很多種，在路橋施工中，有關人員必須加強施工設計階段、施工環節、施工材料、溫度以及后期養護等各方面的控制，有效防止混凝土裂縫的形成以及發展，提高路橋工程質量、穩定性、安全性以及耐久性。

[1]朱文喜.市政橋梁施工混凝土裂縫分析及其防治措施淺談[J].城市道橋與防洪，2016（1）：127-129.

[2]趙婉辰.淺述混凝土裂縫形成的原因及控制措施[J].工程建設與設計，2015（11）：29-31.

[3]王金苓.道路橋梁施工中混凝土裂縫的形成及解決對策[J].交通世界（工程技術），2015（35）：88-89.

[4]賴云，游清霞.淺談公路橋梁施工中混凝土裂縫問題的分析及其防治對策[J].科技創新與應用，2015（36）：247.

TU528

B

1009-7716（2016）12-0131-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.12.039

2016-08-26

李華（1976-），男，江蘇東海人，工程師，主要從事交通工程方面路橋專業施工工作。