道路橋梁施工中混凝土裂縫成因及控制措施

文／鄭來平 上海隧道工程有限公司 上海 200000

引言：

在道路橋梁的實際施工過程中，容易因為施工質量和外界因素的影響，降低混凝土的耐久性和強度，從而造成其出現裂縫。若不及時對裂縫進行相應的修補，則會影響道路橋梁的使用效果，當裂縫出現在道路橋梁的關鍵部位，將會嚴重影響道路橋梁的整體結構，從而造成混凝土出現嚴重的碳化鋼筋保護層掉落，誘發道路橋梁塌陷等嚴重的交通事故。所以，為了杜絕此類現象的出現，施工人員必須對混凝土裂縫采取針對性的控制手段。

1、混凝土裂縫簡述

混凝土是建設道路橋梁的主要材料，其具有較強的耐火性、穩固性以及彈性，同時還可以抗震、抗輻射。但在混凝土的固化過程中，所使用原材料的質量以及溫度等其他因素容易影響混凝土的質量，由于混凝土的拉伸應力以及初始應力等容易影響自身的黏結表面，從而造成混凝土出現裂縫，一旦裂縫逐漸開始變大，將會直接影響道路橋梁的整體施工質量。所以在道路橋梁的施工過程中，工作人員應加強力度來管理混凝土裂縫，盡量杜絕裂縫的出現，其中提升項目的管理質量，可有效降低混凝土裂縫的數量。

2、道路橋梁施工中混凝土裂縫成因分析

2.1 因道路橋梁設計不合適造成混凝土裂縫

通過分析以往出現過的道路橋梁裂縫情況可得知，造成混凝土出現裂縫的原因與最初的設計圖紙有關。在設計圖紙過程中造成混凝土裂縫的行為，為在設計道路橋梁時，外部壓力和內部結構的設計不夠合理，造成道路和橋梁中的結構應力不均衡，不均勻的力容易破壞內部結構造成混凝土裂縫；另外，有部分設計人員在構思和設計道路橋梁圖紙時沒有充分地進行現場調查，對道路和橋梁工程的地理位置和周邊環境了解并不全面，所以造成在設計時沒有過多真實可靠的數據做支撐，從而導致設計圖紙的可實用性不高，引起混凝土出現裂縫；因為設計工作人員所設計施工圖紙可操作過低，所以在實際的施工過程中，施工人員為了更加便捷地操作會私自調整方案，這樣也容易造成在施工過程中出現混凝土裂縫。

2.2 因載荷的影響而造成混凝土裂縫

因為載荷而造成的混凝土裂紋主要，為二次應力開裂與直接應力開裂兩種。二次應力裂紋主要是外部荷載所造成的二次應力所產生的裂紋。根據相關資料顯示，當受力構建中被挖出一個孔后，該孔周圍會出現較大的應力集中，從而造成混凝土開裂；直接應力開裂的主要原因為道路橋梁設計階段沒有正確的計算結構，造成試驗力和實際力的數值不符合，從而造成道路橋梁的安全系數較低。另外，在實際的施工過程中，沒有嚴格根據設計施工圖開展施工、沒有限制在施工過程中的材料運輸、裝卸、安裝等環節，也會導致混凝土開裂。

2.3 因溫度不同而造成混凝土裂縫

混凝土自身帶有冷收縮和熱膨脹等特點，若混凝土結構的內部溫度以及外部環境出現過大的溫度變化，容易出現變形等現象。當變形遭到限制時，結構會生成應力，這時混凝土會因為溫度而開裂。和其他裂縫以及裂紋作對比后，可以發現溫度裂紋的主要表現為其會根據溫度的變化而發生閉合或膨脹。在施工期間造成溫度變化的主要原因，為維護措施和水化熱。在具體施工階段，大體積的混凝土進行澆筑之后，水泥會出現水化熱而造成內部溫度升高，當內外部溫度差異過大時，混凝土表面就會開裂。如果借助電加熱把預應力部件進行拉伸，預應力剛的溫度可高達350 攝氏度，嚴重時可造成混凝土部件出現開裂現象。

2.4 因材料質量不合格而造成混凝土裂縫

混凝土的原材料主要為骨料、水泥、砂、水以及添加劑等構成，若是礫石粒徑梯度較差，孔隙率比較大時將會提升水和水泥的用量，這樣容易影響混凝土自身的強度，同時提升混凝土的收縮率，若是違反規定選擇超細砂石，將會造成更加嚴重的后果。含量高的礫石和沙會降低骨料和水泥之間的結合力，并削弱混凝土的強度。礫石和沙之間的硫化物可以和水泥中的鋁酸三鈣產生化學反應，使其體積膨脹到二點五倍。

2.5 因凝土砌塊之間產生收縮而造成混凝土裂縫

在如今新型的道路橋梁建設過程中，經常會使用混凝土砌塊以及凝土砌塊，這是兩種含有水分的硅酸鹽制品，其會在使用過程中減少自身水分。另外，這兩種不同的磚塊內都需要進行帶水養護，當含水量從一個較高的標準變成為含水量平衡時，其容易因為水分減少而出現收縮現象。除此之外，水化硅酸鹽屬于極其不穩定的熱力學物質，容易和空氣中的二氧化碳產生碳化反應，在反應過程中釋放的水也會造成磚塊收縮。所以道路橋梁在使用這兩種磚塊時，十分容易出現橋梁收縮造成在內部產生硬拉力，從而導致中間橋梁的混凝土出現裂縫，若橋梁和橋柱之間的連接強度低于橋梁材料的抗拉能力時，會造成橋梁邊界的混凝土出現裂縫[2]。

2.6 因施工不當而導致混凝土裂縫

在進行道路橋梁施工時，若施工方法不合理，也十分容易造成混凝土開裂。譬如當應力集中區沒有加強其拉結時，容易造成道路橋梁因撞擊振動而出現混凝土裂縫；在磚塊的養護期沒有到達28 天，或者在陰天進行砌墻時，容易出現砌磚因大幅度地收縮變形而出現混凝土開裂；若是頂層砌筑砂漿強度沒有達到相關高度時，會為層面熱膨脹誘發推力而造成混凝土裂縫[3]。

3、道路橋梁施工中混凝土裂縫控制措施

3.1 嚴格審查道路橋梁的設計圖紙

在開展道路橋梁施工前，施工方需要仔細且全面的檢查道路橋梁設計圖，結合自身的施工經驗，尋找容易出現施工裂縫的環節，以此保障圖紙的時效性，避免因道路橋梁設計不合理而造成混凝土裂縫以及其他問題[4]。設計道路橋梁圖紙是極為復雜的工作，設計與施工存在時間差，現場地形地貌可能與設計時發生改變，所以需設計人員熟悉現場變化，以此確保設計人員能夠全面了解道路橋梁的基本情況以及實地現象，進行動態設計。只有這樣才可確保設計圖紙具有可操作性，能順利推進后續的施工工作。

3.2 全面監管并測試混凝土結構

在道路橋梁建設過程中，需要嚴格檢測混凝土的生產標準以及生產質量，只有這樣才可確保各項指標為合格。而且對混凝土進行相應的檢測，可以得出變形與收縮數據，有利于施工人員選擇消除混凝土裂縫的具體方法。因為混凝土內含有水分，當水分減少時，容易造成混凝土出現收縮，所以檢測混凝土結構并分析其收縮數據，有助于降低混凝土砌塊因為收縮而造成裂縫的現象[5]。另外，道路橋梁在建設過程中使用最多的材料為鋼筋混凝土，所以道路橋梁的最終施工質量和鋼筋混凝土的質量有較為密切的聯系，只有全面確保鋼筋混凝土的質量過關，并使其滿足道路橋梁施工的相關要求，才能避免道路橋梁混凝土出現開裂的現象。如果道路橋梁已經出現了混凝土裂縫現象，負責維護的工作人員應立刻尋找容易造成裂縫的相關數據，找到造成混凝土裂縫的真正原因，從而針對性地采取防護措施修補裂縫，盡可能地降低道路橋梁的潛在風險，減少因混凝土裂縫而造成交通事故的現象，保障人民群眾的生命財產。

3.3 提升對溫度變化的控制

當混凝土的溫度過高或過低時，都會出現混凝土裂縫，所以為了減少道路橋梁在施工中出現混凝土裂縫則必須提升對溫度變化的控制。在制作混凝土時，必須使用攪拌機使其充分均勻攪拌，確保混凝土內沒有出現凝結成塊等現象，以此增加混凝土的工作性與和易性[6]。為了預防道路橋梁施工中的混凝土出現開裂和變形，確保其工作性和易性，可以有效降低混凝土出現裂縫的可能性。在制作混凝土時，需要將其充分混合并確保其沉降，在進行混合攪拌時，適當添加一些水能有效預防混凝土出現溫度過高等其他現象。使用這種一邊攪拌一邊加水的方法，可以有效地控制混凝土溫度，降低道路橋梁施工中混凝土產生裂縫的現象。

3.4 確保材料質量合理控制比例

為了控制道路橋梁施工中出現混凝土裂縫的現象，在施工時應確保材料合格且符合相關要求。在選擇制作混凝土的材料時，應根據道路橋梁建筑的地理環境以及地質條件等其他內容，選擇適合且高質量、高性價比的材料，同時需要根據材料的質量要求進行嚴格檢驗，只有這樣才可確保材料的質量能夠符合相關規定。譬如在道路橋梁的施工過程中，可選擇硅酸鹽水泥、低熱礦渣水泥以及減小水泥細度，并添加粉灰煤等其他材料，達到降低水化熱的目的。在選擇混凝土攪拌材料時，選擇的粗骨料應首先選擇顆粒稍大一些的；在選擇細骨料時，則應首先選擇頂級材料比如中砂和中粗砂，其中中粗砂需要確保潔凈；同時也可以在水泥中適量加入一些添加劑，以此改良混凝土的特征。譬如，增加引氣劑可有效提升混凝土的持久度和可泵性；加入減水劑可以提高其強度，并增加混凝土的和易性；而添加適當的混凝劑可以有效延遲混凝土放熱峰值的出現時間。另外，混凝土材料的配合比控制不當，也會造成混凝土的抗拉強度降低，從而導致道路橋梁出現混凝土裂縫[7]。混凝土材料的配合比不當，主要為水灰比例過大、骨料種類質量較低、水泥用量過小或過大、含砂率過高以及選擇的添加劑不符合實際需求等。根據相關實驗材料可得知，當添加的水分不變時，加入10%的水泥量，最終的混凝土收縮會增加5%；加入的水泥用量不變時，增加10%的水分強度則會降低20%，同時鋼筋和混凝土之間的粘結力還會下降10%。所以在選擇混凝土材料并對其進行配料時應科學且合理的挑選骨料徑粒，減少其中的針片狀碎石含量，在可以確保其強度的情況下，降低混凝土單方的用水量以及水泥用量；在選擇混凝土摻和料以及外加劑時必須得當，只有這樣才可以確保混凝土的收縮情況不嚴重。另外，根據實驗情況，應對集料顆粒級配開展優化設計，讓級配曲線能夠符合相關規定要求；在選擇混凝土的等級和品種時，需注意當混凝土的等級和早強越高以及細度越細時，都會影響道路橋梁施工中的混凝土裂縫。隨著混凝土的等級逐漸增高，其脆度也會因此提升，這時越容易出現裂縫。所以在選擇混凝土材料時，不用過于追求混凝土等級和水泥等級，在能夠符合強度等其他設計的相關要求下，應盡量選擇低標號的混凝土和水泥。

3.5 做好后續維護道路橋梁工作

道路橋梁施工結束之后的時期，被稱之為裂縫頻率周期。在這一階段，若是不做好后面的維護工作，則容易造成道路橋梁出現較多的混凝土裂縫。做好道路橋梁的后續維護工作，可有效確保其質量，因此必須嚴格控制管理后面的維護工作。在道路橋梁開展維護工作時，工作人員應注意其溫度以及濕度，預防因為外部濕度和溫度發生變化而造成混凝土裂縫，當道路橋梁的溫度有所升高時，工作人員應及時進行灑水降溫以及覆蓋保濕棉布。另外，為了確保道路橋梁不會因荷載而產生混凝土裂縫，需要嚴格把控過往車輛的重量，確保實際力能夠符合試驗力。

3.6 使用科學正確的施工手段

最后，為了有效減少道路橋梁施工中的混凝土裂縫，應使用科學的施工技術和方法。在具體工作時，應注意以下內容：

第一，在攪拌混凝土時，應科學準確的配備材料，精準地在攪拌過程中添加材料，嚴格把控初級口的溫度；

第二，在澆筑和拆除相應模型時，應嚴格按照時間澆筑與拆除，保證澆筑的最終質量；

第三，選擇科學的方式開展表層隔熱保護工作，確保其不會因溫度過高而出現混凝土裂縫；

第四，通水和冷卻的時間要科學合理化；

第五，在安排道路橋梁的養護時間，適應跟實際情況相結合，確保施工道路橋梁的保養工作為有效保養；

第六，提高道路橋梁的抗裂性能，并增加配構造筋，在選擇配筋時應確保其為小間距、小直徑的，將全截面的配筋率控制在0.4%左右；

第七，在建造道路橋梁的過程中，應杜絕因為突變而造成的應力集中現象，在容易出現應力集中的地方，增加相應的防護措施[8]；

第八，在施工過程中把容易出現裂紋的部分安裝暗梁，提升本部分的配筋率，同時提高此處混凝土的拉伸極限；

第九，在設計圖紙時，應將施工時出現的氣候因素融入其中，科學設計后澆縫，在一般施工條件作用下，澆縫的間距應保持在25 米左右，保留時間應大于65 天。如果不能得到施工時的具體氣候特征，則需要設計多條變更計劃，以此確保在施工過程中，道路橋梁的治療沒有問題。

結語：

總而言之，道路橋梁的建設是一個極其復雜而龐大的工程。在施工過程中任何一個缺陷都容易影響整體的施工進度和過程，也會容易導致混凝土裂縫的產生。所以，為了確保道路橋梁建設的質量，施工人員應在施工前應分析本工程中會產生混凝土裂縫的因素，針對具體現象選擇有效地防治措施，以此避免混凝土裂縫的出現。如果在施工過程中發現了已經存在的混凝土裂縫，則必須第一時間尋找產生原因并制定相應的解決方案，嚴格根據設計圖紙和操作流程開展后續工作，確保道路橋梁的整體施工質量。