高速公路橋梁施工中的裂縫成因及預防措施研究

王華山，何 東

(中交一公局第四工程有限公司，廣西 南寧 530031)

0 引言

高速公路橋梁施工，最為重要的材料是鋼筋混凝土。雖然目前工程中所用到的混凝土的強度已較高，但在具體施工中及今后的使用中依舊會產生諸多問題，其中最為常見的問題就是裂縫。鋼筋抗壓度、自然條件、環境因素等均會對混凝土材料在公路橋梁施工中的運用造成一定影響，導致產生裂縫。同時鋼筋由于長時間放置產生的銹蝕、混凝土內外部的溫度差等因素，也會對橋梁產生一定影響，導致裂縫出現，若施工材料的質量比較差、施工工藝應用不合理，也會造成裂縫的產生，使得高速公路橋梁的正常使用、橋梁強度與耐久性受到影響，嚴重情況下引發相應的安全事故。

1 施工過程中裂縫的成因分析

1.1 溫度和濕度

通常混凝土所具備的特點為：熱脹冷縮，外界因素(陽光照射、水化熱、附近溫度與大氣溫度的變化、濕度等因素)都會影響到混凝土的膨脹收縮，導致混凝土出現一定的應力，如果該應力高于混凝土所能承載的強度，其表面將會出現裂縫。相較于其他建筑裂縫，混凝土裂縫問題存在一定的差異，混凝土裂縫產生的主要原因是溫度，伴隨著溫度的逐漸升高，裂縫會出現縮攏情況；隨著溫度降低，裂縫會出現擴張情況。在混凝土完成澆灌后，如果水泥自身產生的熱量無法有效散發，將會造成混凝土內部溫度逐漸升高，當混凝土內部和表面的溫差處于最大限度時，將會產生裂縫；同時，若澆筑結束后，未使用土工布、塑料薄膜對混凝土表面進行覆蓋養護，會使得混凝土的內外溫差及濕度得不到保證，這也極易造成裂縫產生。

1.2 鋼筋銹蝕

高速公路橋梁的主要結構往往會長時間暴露于外部環境中，受到外部環境的影響，沒有相應的防腐蝕設施，這就造成相較于一般建筑，高速公路橋梁的保護功能更低。在高速公路橋梁施工中，長時間受到外界多種因素腐蝕，使其內部的鋼筋結構受到多種因素影響，從而導致鋼筋體積發生膨脹，最終引起混凝土出現各種不同程度的裂縫。若沒有進行及時修護，裂縫將會隨著時間的推移不斷變大變多，造成更加嚴重的質量隱患，最終發生鋼筋斷裂、保護層剝落等問題[1]。

1.3 荷載

橋梁混凝土在靜荷載、動荷載、次應力的作用下，將出現荷載裂縫。這類裂縫的主要形式為：(1)直接應力裂縫；(2)次應力裂縫。次應力裂縫是指在向外部荷載作用下，橋梁混凝土出現次應力，進而出現裂縫；直接應力裂縫指在向外荷載作用下，橋梁混凝土出現直接應力而出現裂縫。

1.4 施工技術

高速公路橋梁的混凝土施工中由于混凝土本身存在熱脹冷縮的情況，容易出現混凝土裂縫問題。當出現收縮情況(塑性收縮、縮水收縮、自生收縮)就會引發混凝土體積的形變。待完成混凝土澆筑幾小時后，混凝土水泥成分的內部將出現水化反應，析出水分，且分水鏈將在水泥中得以形成，因為水分蒸發的速度較快，將引起混凝土中的骨料(砂、碎石)的下沉現象，若混凝土硬化程度不夠，會導致塑性收縮。通常混凝土骨料出現下沉的現象時會受到一定外物的阻礙，所以此時的裂縫會從鋼筋布置的方向出現收縮裂縫[2]。

2 高速公路橋梁施工中裂縫的預防措施

2.1 施工過程中的預防措施

在高速公路橋梁施工中進行混凝土澆筑時，一旦溫度在25 ℃～30 ℃時，應重點考慮溫度因素，嚴格依據相關的圖紙設計要求及施工技術規范，并結合工程項目現場實際情況制定合理有效的施工方案。當水泥強度越來越強，水泥石的強度也會越來越強，相應混凝土的強度也會越來越高[3]。在其強度相一致情況下，隨著水灰比的增大，水泥石的強度會降低；在水灰比逐漸增大的情況下，混凝土的空隙會增多，其強度也就會降低；若水泥土具有較小的水灰比，那么混凝土就會存在較少的空隙，其強度也會更高。所以應對混凝土的配比方案加以合理設計，全面地考慮高溫(尤其是南方夏季施工)造成混凝土塌落的情況，并結合實際情況調整混凝土的配合比，通過在拌合過程中添加合理用量的外加劑，預防混凝土強度下降。

目前高速公路橋梁施工中所選擇的混凝土大多摻有硅酸鹽水泥，這一類水泥具有較高的水化熱，由于混凝土具有蒸發收縮情況，那么其凝固速度會比較快，混凝土表面發生裂縫的幾率會比較大，對于這一情況的處理，可在混凝土發生較為劇烈的收縮時，將一定量的緩凝劑加入其中。對于混凝土的拌合溫度，應該確保所用到水的溫度<30 ℃；若施工現場的溫度比較高，應在混凝土的拌合過程中添加一定量的冰塊，以此來預防澆筑完成后溫度過高現象，使得澆筑溫度降低。同時，也可以選擇施工現場氣溫比較低(夜間)的時候，進行混凝土的拌合澆筑，從而確保混凝土的質量。

此外，在混凝土澆筑中，往往會通過將混凝土澆筑厚度減小的方式來極大程度上杜絕混凝土內部由于溫度問題而出現應力；然而混凝土的澆筑厚度直接影響著混凝土結構的強度，所以必須結合道路橋梁工程的施工要求、設計標準、施工現場的具體情況，對混凝土厚度的減小幅度加以明確，這樣才能夠在確保混凝土強度及質量的基礎上，將混凝土的裂縫出現幾率大大減小。在高速公路橋梁施工中，還應強化監測混凝土的變形數據，在極大程度上提高混凝土的抗裂性能[4]。

2.2 裂縫的補修方法

補修方法分三種：(1)表面補修，即修補混凝土的表面，也可以說是在混凝土裂縫的表面穿上一件衣服，用合適的材料給混凝土裂縫涂上一層保護膜。具體施工時，應清除干凈混凝土裂縫內的雜物，再使用樹脂填充裂縫，且涂抹相應的位置。(2)嵌縫法，就是在混凝土出現裂縫的部位進行開槽、清理，再將相應的止水材料壓入其中，從而對裂縫進行修補，還能夠對裂縫進行封堵，保證混凝土的表面平整。(3)灌漿法，就是借助真空壓力裝置在裂縫中壓入漿質料，一段時間后，漿質料會隨時間的增長慢慢強化及硬化，從而對混凝土裂縫進行較好的修補。

3 做好養護工作

待混凝土澆筑后，應做好混凝土養護工作，使混凝土能夠合適硬化，強度得以提高。在混凝土養護中，必須對混凝土的內外溫差加以有效控制，確保混凝土水分充足，杜絕混凝土發生脫水情況，并使水泥能夠一直處于正常水化狀況。同時還應對水泥水化過程中的降溫速度加以有效控制，對混凝土的溫差加以準確計算，杜絕由于溫度應力而導致裂縫出現。此外，還可將濕潤的土工布覆蓋到混凝土表面，以此來確保混凝土表面的溫度一直處于適宜狀態，有效避免裂縫發生[5]。

4 結語

高速公路橋梁在施工過程中出現裂縫現象，不僅會嚴重影響施工進度，還會影響橋梁的使用壽命，甚至出現安全事故。為此，應結合施工現場實際施工情況綜合分析，并采取一系列有效的預防措施。包括對混凝土澆筑溫度進行合理控制，應用合理手段對已出現的裂縫進行修補，并做好混凝土養護工作，將混凝土裂縫發生的幾率降至最低，從而確保高速公路橋梁的施工質量。