橋梁施工中裂縫的原因及控制

李劍輝

【摘 要】橋梁施工作為一項(xiàng)龐大的工程，其中涉及較多的環(huán)節(jié)，為了保證施工質(zhì)量，應(yīng)重視混凝土裂縫問(wèn)題，結(jié)合裂縫產(chǎn)生原因采取有效的控制措施，使橋梁建設(shè)的質(zhì)量能夠得到提升，滿足使用的需求。文章對(duì)橋梁施工中混凝土裂縫危害進(jìn)行了概括，分析了混凝土裂縫的成因（包括干縮、施工影響、水化熱及不均勻沉降），提出了控制的措施（包括合理選擇混凝土材料、加強(qiáng)溫度控制、保證材料的質(zhì)量），使工程的建設(shè)質(zhì)量能夠達(dá)到最終的要求，提升橋梁建設(shè)的安全性。

【關(guān)鍵詞】橋梁工程;施工;裂縫;控制

【中圖分類號(hào)】U445.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2020）07-0089-02

0 引言

橋梁工程建設(shè)中主要采用的材料為鋼筋混凝土，由于這種材料具有較大的強(qiáng)度，能夠滿足橋梁施工的穩(wěn)定性需求，因此在施工中得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前，在一些橋梁工程中，鋼筋混凝土裂縫問(wèn)題逐漸增多，這種情況對(duì)橋梁自身的結(jié)構(gòu)帶來(lái)了不良的影響，同時(shí)導(dǎo)致橋梁質(zhì)量降低，難以保障橋梁使用的安全性。因此，為了有效解決橋梁工程建設(shè)中的裂縫問(wèn)題，應(yīng)對(duì)施工進(jìn)行改善，注意關(guān)鍵環(huán)節(jié)的施工效果，提升建設(shè)的質(zhì)量。

1 橋梁施工中混凝土裂縫的危害

橋梁建設(shè)對(duì)交通行業(yè)的發(fā)展有著重要的意義，在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，橋梁工程的施工質(zhì)量要求也逐漸提升。施工中，混凝土裂縫是比較普遍的問(wèn)題，影響了混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。產(chǎn)生裂縫后，水及空氣等會(huì)進(jìn)入混凝土裂縫中，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的性能造成影響。同時(shí)，當(dāng)內(nèi)部的金屬發(fā)生反應(yīng)時(shí)，會(huì)使金屬的氧化及腐蝕問(wèn)題變得更加嚴(yán)重，難以保證橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。橋梁混凝土裂縫的產(chǎn)生會(huì)使雨水進(jìn)入橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，造成承重能力降低的情況，在溫度較低的條件下，雨水會(huì)出現(xiàn)凍脹的情況，造成裂縫變大，影響了橋梁結(jié)構(gòu)的安全性。此外，橋梁混凝土裂縫會(huì)引起混凝土結(jié)構(gòu)碳化反應(yīng)，在水與二氧化碳混合的過(guò)程中形成碳酸鈣，影響了混凝土結(jié)構(gòu)的性能。

2 橋梁施工中混凝土裂縫的成因

2.1 干縮裂縫

混凝土拌和及澆筑施工時(shí)，需要使用大量的水，面施工中混凝土的含水率及空氣中的含水率有著一定差異，會(huì)產(chǎn)生溫差。澆筑完成的混凝土在初凝之后，如果沒有進(jìn)行全面的養(yǎng)護(hù)，會(huì)使內(nèi)部的水泥水化熱加劇，造成溫度差異，同時(shí)水分的蒸發(fā)速度也有所提升。在蒸發(fā)的時(shí)候，表面水分蒸發(fā)的速度相比內(nèi)部水分蒸發(fā)的速度要快，在混凝土收縮的時(shí)候，深層的混凝土及鋼筋等會(huì)出現(xiàn)制約作用，還會(huì)在內(nèi)部產(chǎn)生一種拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超出抗拉強(qiáng)度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致表面的裂縫問(wèn)題。當(dāng)混凝土固化的時(shí)候，受自身重量的影響，會(huì)出現(xiàn)塑性收縮現(xiàn)象，造成混凝土失水，導(dǎo)致收縮量變大，在骨料出現(xiàn)下沉的時(shí)候，會(huì)受到鋼筋的影響而沿著其方向出現(xiàn)裂縫。

2.2 施工影響

橋梁施工中，骨料中有活性炭、水泥及外加劑等，這使其自身的體積變大，還會(huì)在內(nèi)部出現(xiàn)局部拉力。當(dāng)內(nèi)部出現(xiàn)有害化學(xué)反應(yīng)時(shí)，會(huì)造成侵害性效應(yīng)聚集，進(jìn)而使混凝土產(chǎn)生較大的變化，還會(huì)造成裂縫問(wèn)題。在進(jìn)行混凝土拌和時(shí)，一般需要在其中加入減水劑，當(dāng)攪拌的時(shí)間比較短的時(shí)候，會(huì)對(duì)減水劑帶來(lái)影響。經(jīng)過(guò)運(yùn)輸及澆筑后，減水劑的作用能夠全面發(fā)揮，使混凝土坍落度變大，產(chǎn)生離析現(xiàn)象，因此更容易產(chǎn)生裂縫。當(dāng)前，大部分的橋梁建設(shè)采用的是箱梁結(jié)構(gòu)，聯(lián)箱梁落架不能同時(shí)完成，需要從簡(jiǎn)支梁轉(zhuǎn)換為連續(xù)梁體系，使其與設(shè)計(jì)的受力體系之間相接近，當(dāng)落架的順序不合理時(shí)，難以達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求，也會(huì)產(chǎn)生裂縫的問(wèn)題。

2.3 水泥水化熱

混凝土澆筑施工完成后，大體積混凝土中會(huì)產(chǎn)生水化熱，由于混凝土導(dǎo)熱性較弱，會(huì)使大量的熱量集中在內(nèi)部，出現(xiàn)內(nèi)外的溫度差異，同時(shí)受到溫度應(yīng)力的影響，當(dāng)溫度應(yīng)力相比混凝土的抗壓強(qiáng)度大的時(shí)候，也會(huì)產(chǎn)生裂縫。結(jié)合數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)混凝土的內(nèi)外溫度差異超過(guò)25 ℃時(shí)，會(huì)導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。當(dāng)使用的水泥比較細(xì)的時(shí)候，初期強(qiáng)度較高，在單位體積內(nèi)使用的水泥量較多，會(huì)使水化熱的現(xiàn)象產(chǎn)生，造成溫度升高，還會(huì)產(chǎn)生溫度梯度，進(jìn)而造成裂縫問(wèn)題的產(chǎn)生。

2.4 不均勻沉降

當(dāng)橋梁工程投入運(yùn)營(yíng)后，不均勻沉降的現(xiàn)象會(huì)使結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)附加的應(yīng)力，在應(yīng)力超出結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度的時(shí)候，會(huì)造成開裂的問(wèn)題。澆筑施工完成后，沒有進(jìn)行有效的振搗施工，會(huì)使其中的骨料的空隙變大，同時(shí)混凝土的水灰比較高的時(shí)候，會(huì)對(duì)混凝土帶來(lái)不良的影響。當(dāng)混凝土養(yǎng)護(hù)工作沒有全面開展的時(shí)候，也會(huì)產(chǎn)生裂縫。

3 橋梁施工中混凝土裂縫的控制措施

3.1 合理選擇混凝土材料

為了控制橋梁施工中的裂縫問(wèn)題，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)材料的控制。

首先，應(yīng)對(duì)水泥進(jìn)行合理選擇。采用收縮量低的水泥進(jìn)行施工，同時(shí)保證水化熱的程度較小。這種材料中含有的物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱的速度加快，散發(fā)的熱量也較多，同時(shí)水泥越細(xì)發(fā)熱越快，對(duì)散發(fā)過(guò)程不會(huì)造成影響。因此，在選擇水泥時(shí)可以選擇礦渣硅酸鹽水泥作為材料，借助材料的良好性能加強(qiáng)施工的效果，有效地提升結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度水平。

其次，施工時(shí)應(yīng)對(duì)骨料的使用進(jìn)行控制。使用粗骨料作為材料，并且選擇粒徑較好及彈性模量較低的骨料，合理控制骨料的細(xì)度模數(shù)，將含泥率降低，使其能夠控制在0.33之內(nèi)，避免砂率較高對(duì)材料帶來(lái)影響，有效減少骨料過(guò)多的情況，這樣可以有效控制裂縫的問(wèn)題。

最后，應(yīng)對(duì)粉煤灰進(jìn)行控制。一般在混凝土中加入適量的粉煤灰能夠減少水泥的使用量，使水泥的水化熱量得到控制，避免對(duì)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)帶來(lái)影響，加強(qiáng)其密實(shí)性，提升抗?jié)B能力，減少混凝土的收縮量。在混凝土中混入粉煤灰能夠起到物理填充的效果，使粉末效應(yīng)逐漸加強(qiáng)，因此應(yīng)將密實(shí)度提升，使泌水和離析的現(xiàn)象得到控制，并且使水化熱峰值的時(shí)間延后，達(dá)到施工的目的，使混凝土的性能能夠得到保障。此外，在使用外加劑的時(shí)候，應(yīng)對(duì)施工中混凝土的情況進(jìn)行分析，合理選擇減水劑。由于這種外加劑能夠?qū)⒒炷恋暮鸵仔愿纳疲瑴p少水泥的使用，因此能夠起到良好的控制效果。采用緩凝劑也可以達(dá)到放熱峰值時(shí)間延后的效果，減少混凝土裂縫問(wèn)題。膨脹劑的使用可以代替水泥，通過(guò)使混凝土發(fā)生膨脹的方式減少混凝土中的拉應(yīng)力，降低裂縫產(chǎn)生的概率。

3.2 加強(qiáng)溫度控制

在對(duì)混凝土進(jìn)行溫度控制的時(shí)候，為了有效減少溫度變化產(chǎn)生的影響，應(yīng)借助有效的方法進(jìn)行處理，通過(guò)控制溫度避免混凝土的裂縫問(wèn)題，使建設(shè)的效果達(dá)到要求。通常在施工中利用的溫度控制方式如下：溫度較高的時(shí)候，將水管放置在混凝土之中，選擇3 m的距離，并且在各個(gè)澆筑層中設(shè)置好水管層，鋪設(shè)的高程應(yīng)根據(jù)澆筑層情況進(jìn)行調(diào)整。控制溫差的時(shí)候，應(yīng)使混凝土與水的溫差低于22 ℃，還應(yīng)保證水流速度的穩(wěn)定性，每隔一段時(shí)間對(duì)水流進(jìn)行速度測(cè)量，控制好環(huán)境的溫度及混凝土的溫度，并且將溫度數(shù)據(jù)詳細(xì)地記錄下來(lái)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的分析，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)應(yīng)及時(shí)解決。通常，通水冷卻的時(shí)長(zhǎng)應(yīng)在15～21 d范圍內(nèi)，有效達(dá)到控制裂縫的目的，使混凝土的施工效果加強(qiáng)。在夏季進(jìn)行澆筑施工時(shí)，應(yīng)對(duì)澆筑溫度進(jìn)行控制，選擇在溫度較低的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行作業(yè)，還應(yīng)對(duì)澆筑的厚度進(jìn)行合理調(diào)整，使散熱的速度加快，有效避免溫差帶來(lái)的裂縫問(wèn)題。此外，可以借助二次振搗的方式進(jìn)行施工，使混凝土結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，提升混凝土的抗裂水平。當(dāng)環(huán)境溫度突然降低的時(shí)候，應(yīng)利用保溫措施進(jìn)行處理，使用保溫材料進(jìn)行施工，并且使用定時(shí)噴灑熱水等方式來(lái)加強(qiáng)混凝土的散熱效果，達(dá)到控制溫度的目標(biāo)，減少溫度變化過(guò)快帶來(lái)的影響。

3.3 保證材料的質(zhì)量

在橋梁施工中，材料的質(zhì)量控制也具有重要的意義，為了保證施工質(zhì)量，減少裂縫問(wèn)題的產(chǎn)生，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)材料質(zhì)量的管理，合理選擇施工材料數(shù)量及規(guī)格等，對(duì)鋼筋材料進(jìn)行嚴(yán)格的管理。在不影響工程成本的情況下，選擇質(zhì)量較好的材料，同時(shí)在擺放材料的時(shí)候，應(yīng)嚴(yán)格地對(duì)工程進(jìn)度進(jìn)行控制，避免材料受到影響，使材料的質(zhì)量能夠得到保障。此外，施工人員在進(jìn)行施工的時(shí)候，應(yīng)對(duì)橋梁的環(huán)境情況進(jìn)行明確，對(duì)混凝土材料的配比進(jìn)行控制，使混凝土材料等使用能夠滿足建設(shè)的需求，提升橋梁建設(shè)的水平。

4 結(jié)語(yǔ)

橋梁施工中混凝土裂縫問(wèn)題產(chǎn)生的原因較多，為了有效控制裂縫，應(yīng)全面加強(qiáng)混凝土施工環(huán)節(jié)。嚴(yán)格控制材料的使用，對(duì)溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂疲苊饣炷潦艿綔囟燃百|(zhì)量等影響產(chǎn)生裂縫，提升混凝土施工的水平，為橋梁建設(shè)的質(zhì)量帶來(lái)更好的條件，進(jìn)一步提升橋梁建設(shè)的整體水平。

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