公路工程施工中混凝土裂縫成因與解決措施探討

海 洋

(張家川回族自治縣交通運(yùn)輸局，甘肅 天水 741500)

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平快速發(fā)展的背景下，公路建設(shè)的范圍越來(lái)越廣，工程的種類也越來(lái)越多。然而公路建設(shè)并非一帆風(fēng)順，其中有很多阻礙實(shí)際工作的因素，造成工程的質(zhì)量堪憂。其中，混凝土裂縫問(wèn)題非常明顯。對(duì)于技術(shù)人員而言，混凝土裂縫問(wèn)題必須得到解決。施工人員應(yīng)當(dāng)綜合考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，找出導(dǎo)致裂縫的各種因素，通過(guò)消除不良因素，減少公路裂縫的出現(xiàn)頻率，從而延長(zhǎng)公路的使用年限。通過(guò)這些問(wèn)題的解決，既能保證公路的安全性，還能使公路的使用時(shí)間更長(zhǎng)，大幅節(jié)省了建設(shè)成本。就國(guó)家層面而言，這是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的一個(gè)突破，也有利于提升國(guó)家經(jīng)費(fèi)的使用效率。

1 混凝土裂縫的不良影響

在公路工程建設(shè)過(guò)程中，混凝土裂縫并不罕見(jiàn)，然而，正是這樣平常的建設(shè)問(wèn)題，可能導(dǎo)致公路出現(xiàn)破裂等嚴(yán)重的安全問(wèn)題。如圖1，一旦公路的混凝土出現(xiàn)裂縫，下雨時(shí)，雨水會(huì)隨著裂縫滲入公路路基深處，這會(huì)改變路基的結(jié)構(gòu)，使原本的公路施工設(shè)計(jì)失效。此外，如果裂縫沒(méi)有得到及時(shí)處理，由于公路表面來(lái)往的車輛過(guò)多，車輛本身以及所載貨物產(chǎn)生的重量會(huì)嚴(yán)重壓迫混凝土裂縫，就很可能導(dǎo)致裂縫范圍擴(kuò)大，深度也可能會(huì)加深。嚴(yán)重時(shí)，裂縫有可能貫穿整個(gè)地基，造成坍塌等潛在安全問(wèn)題。這嚴(yán)重威脅著公路使用者的使用安全，也可能帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。除此之外，裂縫可能會(huì)使某些氣體深入混凝土內(nèi)部，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)后，公路功能可能遭受破壞。這種情況十分細(xì)微，很難察覺(jué)，同時(shí)也會(huì)給維修造成很大麻煩。

圖1 公路混凝土裂縫

2 混凝土裂縫的產(chǎn)生原因

通過(guò)上述內(nèi)容我們不難看出，混凝土裂縫問(wèn)題的發(fā)生對(duì)于公路工程的整體質(zhì)量將會(huì)造成不利影響。為此，相關(guān)管理人員及施工人員必須要加強(qiáng)對(duì)公路工程施工中混凝土裂縫成因的全面分析，結(jié)合不同原因采取針對(duì)性的防治措施，這樣才能提高混凝土裂縫問(wèn)題的解決效率。具體來(lái)說(shuō)，公路工程施工中混凝土裂縫成因主要包括以下六個(gè)方面。

2.1 荷載設(shè)計(jì)不合理

混凝土作為一種價(jià)格低、耐磨損的建筑材料，在我國(guó)公路工程建設(shè)當(dāng)中具有較高的使用率，承載能力大的優(yōu)勢(shì)更是受到了許多建筑企業(yè)的青睞。然而，混凝土荷載也具有一定的標(biāo)準(zhǔn)，如果超出正常標(biāo)準(zhǔn)，很容易因壓力過(guò)大而造成混凝土開(kāi)裂，從而降低公路工程的整體質(zhì)量。從公路工程建設(shè)的實(shí)際情況來(lái)看，許多施工單位對(duì)于混凝土荷載設(shè)計(jì)還存在一些不合理的地方，比如，單純的將計(jì)算軟件計(jì)算出來(lái)的結(jié)果作為配筋依據(jù)，并未進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，導(dǎo)致混凝土荷載與方案設(shè)計(jì)不符，從而降低了力學(xué)設(shè)計(jì)的合理性與科學(xué)性，最終增加了混凝土裂縫的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 施工操作不當(dāng)及材料影響

要追究混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，首先應(yīng)當(dāng)考慮操作主體。作為工程建設(shè)的主體，施工人員勢(shì)必要承擔(dān)部分責(zé)任。一般而言，施工人員上崗前應(yīng)當(dāng)接受相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)，然而實(shí)際操作中可能會(huì)存在許多問(wèn)題，經(jīng)調(diào)查，主要有以下兩方面原因。第一，混凝土攪拌用量不規(guī)范。混凝土攪拌效果對(duì)其成分、密度具有很大影響，一旦沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，就可能引發(fā)相關(guān)問(wèn)題。第二，混凝土沒(méi)有鋪設(shè)均勻。由于路面各個(gè)部分所需要的混凝土厚度有所區(qū)別，一旦厚度沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，將可能出現(xiàn)混凝土厚度不足以支撐本區(qū)域所承受強(qiáng)度的情況，如果壓力過(guò)大，混凝土層無(wú)法承受，自然會(huì)出現(xiàn)裂縫的情況[2]。由于混凝土主要是由水泥構(gòu)成，水泥在很大程度上影響了混凝土的強(qiáng)度，因此水泥的強(qiáng)度一定要達(dá)標(biāo)。然而，由于強(qiáng)度弱的水泥成本較低，往往會(huì)成為部分施工單位的第一選擇。他們過(guò)度關(guān)注成本，忽略了水泥的重要作用，造成混凝土質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。此外，在過(guò)分追求經(jīng)濟(jì)效益的過(guò)程中，一些企業(yè)也會(huì)選擇不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的砂石作為施工原料，在原材料質(zhì)量均得不到有效保障的情況下，混凝土裂縫問(wèn)題的發(fā)生幾率明顯上升。

2.3 原材料的配比不當(dāng)

在公路工程施工過(guò)程中，如果出現(xiàn)了混凝土裂縫問(wèn)題，除了要考慮施工工藝是否合理以外，還需要對(duì)原材料的配比情況進(jìn)行調(diào)查和分析。這是因?yàn)榛炷林饕怯晒橇稀⑺乙约捌渌炝匣旌隙桑趯?shí)際配比的過(guò)程中，每種原材料的比重都有一定的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于施工人員來(lái)說(shuō)，只有通過(guò)科學(xué)的配比方案進(jìn)行混凝土合成，才能促進(jìn)混凝土強(qiáng)度的提升，從而更好地滿足施工需要。假如在這個(gè)過(guò)程中出現(xiàn)了配比方案不科學(xué)、不合理的情況，就很有可能會(huì)導(dǎo)致混凝土的性能發(fā)生改變，最終增加了混凝土裂縫的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)然，在這種情況下，不但會(huì)降低公路工程的整體質(zhì)量，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致工程成本的進(jìn)一步增加，這對(duì)實(shí)現(xiàn)工程效益和經(jīng)濟(jì)效益的最大化都是極為不利的。

2.4 路基不牢固

路基，顧名思義，是公路建設(shè)的基礎(chǔ)，對(duì)施工效果具有重大影響。一旦路基打得不夠牢固，施工過(guò)程中就可能會(huì)發(fā)生各種各樣的安全問(wèn)題，導(dǎo)致工程的安全性無(wú)法達(dá)標(biāo)[3]。就路基建設(shè)的重要意義而言，路基可以提升公路承載力，使公路的承重能力符合實(shí)際需要。如果路基出現(xiàn)問(wèn)題，工程的質(zhì)量也會(huì)使人擔(dān)憂。因此，施工人員更應(yīng)當(dāng)重視路基的建設(shè)情況，提高對(duì)路基建設(shè)的要求，保證基本承重能力。然而在實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，部分工程沒(méi)有達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致路基產(chǎn)生問(wèn)題，甚至出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，這也是導(dǎo)致混凝土裂縫的一大原因。

2.5 溫變現(xiàn)象的出現(xiàn)

由于混凝土是熱的不良導(dǎo)體，因此，在澆筑過(guò)程中很容易受到氣溫變化的影響。據(jù)實(shí)踐調(diào)查顯示，混凝土材料會(huì)隨著氣溫的變化而產(chǎn)生變化，如果內(nèi)在溫度與外界溫度形成了較大的溫差，混凝土很容易出現(xiàn)形變，在這種情況下，混凝土的抗裂強(qiáng)度將會(huì)逐漸降低，而這便給混凝土裂縫的發(fā)生提供“有利的條件”。一般情況下，溫變現(xiàn)象越嚴(yán)重，混凝土裂縫的寬度會(huì)逐漸增大，因此，施工人員必須要加強(qiáng)對(duì)混凝土裂縫情況的仔細(xì)觀察和深入研究，在施工時(shí)應(yīng)當(dāng)多加考慮混凝土的物理性質(zhì)，通過(guò)改善施工技術(shù)來(lái)避免此種情況的發(fā)生，從而強(qiáng)化混凝土的整體性能。

2.6 公路養(yǎng)護(hù)不當(dāng)

如果公路沒(méi)有得到及時(shí)養(yǎng)護(hù)，加之外界濕度不夠，不能進(jìn)行固化，就有可能產(chǎn)生裂縫。由于溫度對(duì)混凝土產(chǎn)生影響，受溫度影響，濕度也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。在溫度與濕度共同作用之下，公路養(yǎng)護(hù)的工作變得更為復(fù)雜。既要操控溫度，還要操控濕度，操作復(fù)雜，就很可能產(chǎn)生各種紕漏。因此，公路養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)那闆r十分常見(jiàn)，負(fù)面影響也十分嚴(yán)重。因此，施工人員不能只注重工程的建設(shè)，還應(yīng)當(dāng)對(duì)公路進(jìn)行及時(shí)的養(yǎng)護(hù)工作，防止其功能遭到破壞。

3 混凝土裂縫問(wèn)題的解決措施

在對(duì)混凝土裂縫成因進(jìn)行分析之后，我們必須要采取針對(duì)性的解決措施，結(jié)合實(shí)際情況做好合理判斷，不斷優(yōu)化混凝土施工工藝，這樣才能將混凝土裂縫問(wèn)題有效解決，從而為強(qiáng)化公路工程的整體質(zhì)量提供可靠的保障。

3.1 優(yōu)化力學(xué)設(shè)計(jì)方案

科學(xué)合理的工程設(shè)計(jì)方案是確保公路工程建設(shè)順利實(shí)施的基本保障，同時(shí)也是降低質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生率的必要條件。對(duì)于施工單位來(lái)說(shuō)，要想最大限度的降低混凝土裂縫問(wèn)題的發(fā)生率，首先就要對(duì)力學(xué)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行完善與優(yōu)化，這樣才能將混凝土的顯著優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)出來(lái)。為此，施工單位有必要加強(qiáng)與專業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的合作，聘請(qǐng)專業(yè)的設(shè)計(jì)人員擬定設(shè)計(jì)方案，以此強(qiáng)化設(shè)計(jì)工作的專業(yè)性和科學(xué)性。與此同時(shí)，在設(shè)計(jì)方案之前，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要做好施工現(xiàn)場(chǎng)的勘察工作，全面掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的基本情況，比如，地形地貌特征、地基鋪設(shè)線路的方向等等，并結(jié)合混凝土表面張力、內(nèi)部應(yīng)力等不同方面的受力情況，制定合理的力學(xué)設(shè)計(jì)方案，這樣才能強(qiáng)化設(shè)計(jì)方案與混凝土荷載的適應(yīng)性與一致性，從而減少混凝土裂縫問(wèn)題的發(fā)生。

3.2 加強(qiáng)對(duì)混凝土原材料及其配比的控制

在對(duì)混凝土裂縫問(wèn)題調(diào)查和分析的過(guò)程中不難發(fā)現(xiàn)，混凝土原材料的質(zhì)量問(wèn)題是導(dǎo)致其裂縫情況發(fā)生的主要原因。因此，為了更好地解決混凝土裂縫問(wèn)題，施工單位必須要從源頭入手，不斷加強(qiáng)對(duì)混凝土原材料的質(zhì)量管理，確保原材料能夠符合工程施工的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從而降低混凝土裂縫的發(fā)生幾率。一方面，施工單位應(yīng)加強(qiáng)材料采購(gòu)管理，選擇與正規(guī)的材料供應(yīng)商合作，通過(guò)質(zhì)量抽樣檢查等手段確保施工材料的整體質(zhì)量，從而降低質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生概率。另一方面，當(dāng)施工材料進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)之前，相關(guān)管理人員需要進(jìn)行二次檢測(cè)，在確保材料質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)方案要求之后，才能將其引入施工現(xiàn)場(chǎng)。此外，相關(guān)管理人員還需要加強(qiáng)對(duì)施工材料的現(xiàn)場(chǎng)管理，避免施工材料受潮、丟失，這樣才能確保混凝土原材料的整體質(zhì)量，從而減少混凝土裂縫問(wèn)題的發(fā)生。另外，在預(yù)防混凝土裂縫的過(guò)程中，強(qiáng)化混凝土原材料配比的合理性也同樣重要。這就要求相關(guān)人員必須要結(jié)合實(shí)際情況制定合理的混凝土配比方案，優(yōu)先選擇吸收率大的骨料量，通過(guò)增加減水劑或者是攪拌石灰的方式來(lái)強(qiáng)化混凝土的抗裂強(qiáng)度，從而將混凝土裂縫問(wèn)題的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)降至最低，進(jìn)一步提高公路工程的整體質(zhì)量。

3.3 加強(qiáng)對(duì)混凝土施工工藝的監(jiān)督

受條件限制，我國(guó)施工過(guò)程中還在采用人工攪拌的方式處理混凝土，而攪拌方式會(huì)對(duì)混凝土造成很大影響。由于混凝土質(zhì)量對(duì)公路質(zhì)量具有傳導(dǎo)效應(yīng)，在對(duì)混凝土進(jìn)行攪拌時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用科學(xué)的攪拌方法。除攪拌方式之外，施工人員還應(yīng)該不斷優(yōu)化澆筑工藝，采用多次澆筑方式，并在澆筑過(guò)程中進(jìn)行二次模壓處理，以此強(qiáng)化混凝土的彈性。為了更好地實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，監(jiān)管人員必須要加強(qiáng)對(duì)施工過(guò)程的管理和監(jiān)督，爭(zhēng)取在降低混凝土裂縫問(wèn)題發(fā)生率的同時(shí)，也能規(guī)范施工流程，從而獲得理想的施工效果[4]。

3.4 合理選擇公路路線

研究過(guò)混凝土本身的因素后，也應(yīng)適當(dāng)考慮外部因素對(duì)混凝土造成的不良影響。根據(jù)實(shí)際情況，不合理的公路施工路線是導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫的重要原因。因此，為了減少這種情況的發(fā)生，應(yīng)當(dāng)通過(guò)實(shí)地調(diào)查的手段，考慮各地不同的需求與情況，保證公路的合理使用狀況。當(dāng)公路建設(shè)的條件不好時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量建設(shè)較短的公路路段，避免建設(shè)過(guò)程中發(fā)生安全事故。

3.5 控制施工環(huán)境溫度和濕度

由于公路建設(shè)受溫度變化影響很大，一旦溫度沒(méi)有得到很好的控制，就可能導(dǎo)致混凝土裂縫問(wèn)題。因此，施工現(xiàn)場(chǎng)的溫度問(wèn)題應(yīng)該受到施工人員的控制。根據(jù)工地實(shí)際情況采取相關(guān)措施，減少溫度控制不當(dāng)帶來(lái)的負(fù)面效果。除了溫度之外，工地的濕度也需要得到關(guān)注。如果太陽(yáng)光照射時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，混凝土的濕度就會(huì)很快降低，無(wú)法達(dá)到固化條件。因此，除去管控溫度之外，施工人員還應(yīng)當(dāng)格外關(guān)心混凝土濕度狀況，通過(guò)給混凝土補(bǔ)充水分的方式，保證混凝土的狀況符合施工要求。

3.6 加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)管理

結(jié)合上述提到的混凝土施工過(guò)程中的問(wèn)題可以得知，要保證混凝土工程的安全性，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)與管理，保證混凝土工程的正常狀態(tài)。如圖2，實(shí)際操作時(shí)，應(yīng)當(dāng)通過(guò)更為細(xì)化的監(jiān)控與管理，減少熱脹冷縮效應(yīng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的破壞。同時(shí)，減少溫度對(duì)于混凝土狀況的影響，使得混凝土可以正常進(jìn)行水化作用，保證其強(qiáng)度不受影響。一般來(lái)說(shuō)，在常溫狀況下，混凝土只需要補(bǔ)水。在極端的溫度狀況下，要通過(guò)覆蓋的方式減少外部天氣狀況對(duì)于混凝土濕度的影響。

圖2 混凝土養(yǎng)護(hù)

4 結(jié) 語(yǔ)

結(jié)合上述幾點(diǎn)，公路作為我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要部分，對(duì)于提高人民生活水平具有重要作用。為了發(fā)揮公路對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的帶動(dòng)作用，幫助落后地區(qū)的人民尋找外出工作機(jī)會(huì)，為商品貨物的流通提供渠道，相關(guān)從業(yè)人員更應(yīng)當(dāng)加快公路建設(shè)，提高公路的建設(shè)水平，減少人民的后顧之憂。因此，混凝土裂縫此類問(wèn)題必須得到妥善解決，這樣才能保證公路使用的安全性，防止造成重大安全事故與財(cái)產(chǎn)損失。由于混凝土裂縫受多種因素共同誘發(fā)，我們應(yīng)當(dāng)從各方面采取有效措施，從上述幾個(gè)方面入手，減少不良因素對(duì)于公路建設(shè)的負(fù)面影響，通過(guò)不斷努力，減少混凝土裂縫出現(xiàn)的次數(shù)，從而為保障人們的安全出行創(chuàng)造有利的條件。