淺談道路橋梁施工中混凝土裂縫成因分析以及應(yīng)對(duì)措施

趙承波

湖南聯(lián)智科技股份有限公司 湖南 長沙 410000

引言

在道路橋梁施工中，混凝土裂縫是一項(xiàng)重要的工程質(zhì)量問題，其產(chǎn)生的原因多種多樣。混凝土裂縫不僅會(huì)影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，還會(huì)降低工程的使用壽命和安全性。當(dāng)裂縫出現(xiàn)時(shí)，不僅會(huì)將荷載傳導(dǎo)至結(jié)構(gòu)的其他部位，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致水和空氣等有害物質(zhì)侵入混凝土內(nèi)部，從而加速結(jié)構(gòu)的腐蝕和破壞，導(dǎo)致更加嚴(yán)重的后果。因此，對(duì)混凝土裂縫的成因進(jìn)行深入分析，并采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施是至關(guān)重要的。

1 混凝土裂縫的成因分析

1.1 內(nèi)部因素

1.1.1 混凝土配合比設(shè)計(jì)不合理。混凝土在設(shè)計(jì)配合比時(shí)，需要考慮水膠比、骨料的粒徑和配合比的豐滿度等因素。如果配合比設(shè)計(jì)不合理，例如水膠比過高、骨料過多或不均勻等，會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度不足，易于產(chǎn)生裂縫。

1.1.2 澆筑和養(yǎng)護(hù)不到位。澆筑和養(yǎng)護(hù)是確保混凝土質(zhì)量和性能的重要環(huán)節(jié)。如果澆筑和養(yǎng)護(hù)不到位，例如澆筑時(shí)未充分震實(shí)、養(yǎng)護(hù)期不足或養(yǎng)護(hù)環(huán)境不合適等，會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部出現(xiàn)缺陷，并增加裂縫的形成風(fēng)險(xiǎn)[1]。

1.1.3 混凝土收縮和溫度變化。混凝土在硬化過程中會(huì)發(fā)生收縮，這是由于水分的蒸發(fā)和水泥膠凝體的水化反應(yīng)引起的。如果沒有采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧缣砑訙p水劑或使用延緩收縮混凝土等，混凝土收縮會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力增大，從而引發(fā)裂縫的產(chǎn)生。此外，溫度變化也是混凝土產(chǎn)生裂縫的常見原因，當(dāng)混凝土受到溫度變化時(shí)，由于不同部位的熱脹冷縮不一致，會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，進(jìn)而引發(fā)裂縫的形成。混凝土裂縫的成因多種多樣，上述是其中的一些內(nèi)部因素。除了內(nèi)部因素，外部因素如外界荷載作用、地基變形等也會(huì)對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生影響。在實(shí)際施工中，需要綜合考慮各種因素，并采取相應(yīng)的預(yù)防措施和施工技術(shù)，以降低混凝土裂縫的發(fā)生概率。

1.2 外部因素

1.2.1 施工質(zhì)量不良。施工質(zhì)量不良是混凝土裂縫產(chǎn)生的常見外部因素之一。不良的施工質(zhì)量包括基礎(chǔ)處理不當(dāng)、混凝土澆筑不均勻、養(yǎng)護(hù)不到位等。例如，基礎(chǔ)處理時(shí)未去除松散土層或不合理的填料使用，都會(huì)導(dǎo)致地基不穩(wěn)定，增加混凝土裂縫的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2.2 外界荷載作用。外界荷載作用是指施工過程中或使用階段，混凝土所承受的各種荷載，如車輛荷載、溫度變化引起的熱脹冷縮等。這些荷載會(huì)使混凝土產(chǎn)生變形和應(yīng)力，當(dāng)超過混凝土的承載極限時(shí)，就容易產(chǎn)生裂縫。

1.2.3 地基變形。地基變形是混凝土裂縫產(chǎn)生的另一個(gè)重要外部因素。地基變形包括地基土的沉降、膨脹、凍脹等。當(dāng)?shù)鼗涟l(fā)生變形時(shí)，會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而引發(fā)裂縫的形成[2]。

2 應(yīng)對(duì)混凝土裂縫的措施

2.1 配合比設(shè)計(jì)和澆筑養(yǎng)護(hù)措施

2.1.1 合理設(shè)計(jì)配合比。配合比是指混凝土中水、水泥、骨料和摻合料等材料的比例和使用量。合理設(shè)計(jì)配合比可以充分發(fā)揮混凝土的性能，提高其強(qiáng)度和耐久性，減少裂縫的產(chǎn)生。在設(shè)計(jì)配合比時(shí)，需要考慮水膠比、骨料的粒徑分布和礦物摻合料的使用等因素，以提高混凝土的抗裂能力和耐久性。具體來說，合理設(shè)計(jì)配合比需要考慮以下幾個(gè)方面：第一是控制水膠比可以有效控制混凝土的強(qiáng)度和收縮，降低裂縫的產(chǎn)生機(jī)會(huì)。一般來說，較低的水膠比有利于減少混凝土的收縮和提高抗裂能力。其次是選擇合適的骨料粒徑分布可以提高混凝土的密實(shí)性和抗裂能力[3]。合理的骨料粒徑組成能夠增加混凝土的內(nèi)聚力和抗壓能力，減少裂縫的產(chǎn)生。最后是適量添加礦物摻合料，如粉煤灰、礦渣粉等，可以提高混凝土的抗裂性能和耐久性。但需注意控制使用量，以避免過高摻量引起的裂縫和變形。通過合理設(shè)計(jì)配合比，可以獲得具有較好抗裂性能和耐久性的混凝土。這有助于降低施工過程中的應(yīng)力集中和變形導(dǎo)致的裂縫發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，從而提高混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和可靠性。

2.1.2 加強(qiáng)混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)工作。控制混凝土的澆筑速度和方法，避免過快或過慢導(dǎo)致的不均勻收縮。采用適當(dāng)?shù)恼駬v設(shè)備和方法，確保混凝土的均勻震實(shí)，避免空隙和分層的產(chǎn)生。在混凝土凝固過程中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，防止過早脫模和過快干燥。可以采用噴水、覆蓋保濕膜或進(jìn)行潮濕養(yǎng)護(hù)等措施。養(yǎng)護(hù)時(shí)間和方法要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理安排，以確保混凝土的充分強(qiáng)度發(fā)展和收縮控制。除了基本的澆筑和養(yǎng)護(hù)工作外，還可以采用一些技術(shù)措施來改善混凝土的抗裂性能和耐久性。例如，添加減水劑可以改善混凝土的流動(dòng)性和抗裂性能；控制溫度和濕度可以減緩混凝土的收縮速度；使用壓漿等特殊工藝可以提高混凝土的密實(shí)性和耐久性。通過加強(qiáng)混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)工作，可以提高混凝土的密實(shí)性和強(qiáng)度，減少內(nèi)部應(yīng)力的集中和裂縫的產(chǎn)生。這有助于保證混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和耐久性，提高其抗裂性能和安全性。

2.2 控制混凝土收縮和溫度變化

2.2.1 使用防裂劑。防裂劑是一種能夠控制混凝土收縮和溫度變化引起裂縫的化學(xué)添加劑。它能夠降低混凝土的收縮量，改善混凝土的抗裂性能。防裂劑能夠形成一層薄膜覆蓋在混凝土表面，阻擋水分的蒸發(fā)，從而減緩混凝土的干燥速度。這有助于減少混凝土的收縮，降低裂縫的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。防裂劑中的化學(xué)成分能夠與混凝土中的水化產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，形成一種具有收縮抑制作用的物質(zhì)，填充混凝土內(nèi)部的微孔和裂隙，改善混凝土的力學(xué)性能，提高抗裂性能。在配合比設(shè)計(jì)時(shí)，可以適量加入防裂劑來控制混凝土的收縮。

2.2.2 設(shè)置伸縮縫。伸縮縫是為了容許混凝土結(jié)構(gòu)在溫度變化時(shí)發(fā)生膨脹或收縮而設(shè)置的間隙。通過設(shè)置合理的伸縮縫，可以有效減輕混凝土結(jié)構(gòu)因溫度變化而引起的內(nèi)部應(yīng)力，從而控制裂縫的產(chǎn)生。伸縮縫的設(shè)置需要考慮混凝土結(jié)構(gòu)的長度、寬度和預(yù)計(jì)的溫度變化范圍等因素，并遵循相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)[4]。控制混凝土收縮和溫度變化的措施是非常重要的，可以大大降低混凝土裂縫的風(fēng)險(xiǎn)。除了使用防裂劑和設(shè)置伸縮縫外，還可以采取其他措施，如使用延緩收縮混凝土、冷卻混凝土等，以控制混凝土的收縮和溫度變化。施工過程中要注意合理控制混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)溫度，防止過快或過高的溫度變化，從而減少混凝土的應(yīng)力和裂縫的產(chǎn)生。

2.3 加強(qiáng)施工質(zhì)量管理

2.3.1 均勻材料分布和規(guī)范工藝施工。在混凝土施工過程中，均勻材料分布和規(guī)范工藝施工是確保混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量和抗裂性能的關(guān)鍵因素。首先，在混凝土攪拌過程中，要充分?jǐn)嚢韪鞣N材料，使其均勻分布。攪拌時(shí)間和方法要按照規(guī)范要求進(jìn)行，確保水泥、骨料、摻合料等材料充分混合均勻。不僅要注意材料的數(shù)量和比例，還要注意混凝土攪拌機(jī)的調(diào)節(jié)和操作，以確保材料的均勻性。其次，在澆筑混凝土?xí)r，要采用規(guī)范的工藝施工。澆筑過程中，要保證混凝土均勻地落入模板，避免出現(xiàn)局部過于密實(shí)或松散的情況。可以采用適當(dāng)?shù)臐沧⑺俣取沧⒎绞胶驼駬v方法，以確保混凝土的均勻分布，避免應(yīng)力的集中區(qū)域產(chǎn)生。同時(shí)，要進(jìn)行充分的振搗，以提高混凝土的密實(shí)性和抗裂性能。通過均勻材料分布和規(guī)范工藝施工，可以有效減少混凝土中應(yīng)力集中的可能性，降低裂縫的產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)。這有助于提高混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性，確保其抗裂能力和安全性。

2.3.2 加強(qiáng)質(zhì)量檢查和監(jiān)控。施工過程中，需要加強(qiáng)質(zhì)量檢查和監(jiān)控，以確保混凝土的質(zhì)量和完整性。包括：對(duì)原材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，確保水泥、骨料、摻合料等符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施嚴(yán)格的施工工藝，確保施工過程規(guī)范，遵循設(shè)計(jì)要求。加強(qiáng)施工現(xiàn)場的監(jiān)控，檢查混凝土的澆筑質(zhì)量和養(yǎng)護(hù)情況，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題。進(jìn)行必要的試驗(yàn)和檢測(cè)，如混凝土坍落度、強(qiáng)度、收縮等指標(biāo)的測(cè)試，以確保混凝土的質(zhì)量符合要求。通過加強(qiáng)施工質(zhì)量管理，可以有效控制混凝土裂縫的產(chǎn)生。及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決施工中的問題，確保施工工藝規(guī)范和材料均勻分布，能夠提高混凝土的質(zhì)量和抗裂性能。在施工過程中，建議遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行全面的監(jiān)控和檢查，以確保混凝土工程的質(zhì)量和安全性。

2.4 應(yīng)對(duì)外界荷載和地基變形

2.4.1 加固橋梁構(gòu)件。在應(yīng)對(duì)外界荷載和地基變形時(shí)，加固橋梁構(gòu)件是一種常見的措施，可以增強(qiáng)其承載能力和穩(wěn)定性，減少混凝土裂縫的產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)。加固橋梁構(gòu)件的常用措施包括增加構(gòu)件的截面尺寸。通過增加構(gòu)件的截面尺寸，可以增加其抗彎和抗剪能力。這可以通過增加構(gòu)件的寬度、高度或兩者同時(shí)增加來實(shí)現(xiàn)。增大截面尺寸可以提高構(gòu)件的剛度和承載能力，降低應(yīng)力和變形，減少裂縫的產(chǎn)生。增加鋼筋的數(shù)量和直徑，在橋梁構(gòu)件中添加更多的鋼筋，并增加鋼筋的直徑，可以提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉和抗彎能力。這樣可以增加混凝土與鋼筋的協(xié)同作用，避免局部應(yīng)力集中，減少裂縫的形成[5]。使用黏結(jié)材料，在橋梁構(gòu)件的表面或內(nèi)部附著黏結(jié)材料，如碳纖維布或玻璃纖維布等，可以增強(qiáng)構(gòu)件的承載能力和耐久性。這些黏結(jié)材料能夠提供額外的強(qiáng)度和剛度，增加構(gòu)件的抗裂性能和承載能力。加固橋梁構(gòu)件需要根據(jù)具體情況進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)和施工，在加固過程中需嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，并進(jìn)行必要的質(zhì)量控制和監(jiān)測(cè)。此外，加固應(yīng)與整體橋梁結(jié)構(gòu)相協(xié)調(diào)，確保加固的效果和整體結(jié)構(gòu)的安全性。

2.4.2 采用應(yīng)力控制技術(shù)。應(yīng)力控制技術(shù)是一種有效的手段，用于應(yīng)對(duì)外界荷載和地基變形引起的混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力。通過科學(xué)分析和計(jì)算，結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，采取合適的措施來控制混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，在安全范圍內(nèi)保持應(yīng)力的平衡。在復(fù)雜結(jié)構(gòu)或大體積混凝土的施工中，合理安排施工順序可以均衡應(yīng)力的產(chǎn)生和釋放，減少結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中。比如，先進(jìn)行低應(yīng)力或無應(yīng)力構(gòu)件的施工，再進(jìn)行高應(yīng)力構(gòu)件的施工，以控制整體應(yīng)力的分布和平衡。通過在混凝土結(jié)構(gòu)中施加預(yù)先計(jì)算和施工的預(yù)應(yīng)力，可以提前預(yù)壓結(jié)構(gòu)，減小其在使用荷載下產(chǎn)生的應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力可以通過張拉預(yù)應(yīng)力或壓漿預(yù)應(yīng)力等方式實(shí)現(xiàn)，有效提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和耐久性。在混凝土結(jié)構(gòu)中設(shè)置阻力器，通過對(duì)結(jié)構(gòu)受力區(qū)域的阻力控制，減少應(yīng)力的積累和集中，使應(yīng)力均勻分布。阻力器通常使用鋼筋束、松套和拉力調(diào)節(jié)器等裝置實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際施工中，應(yīng)當(dāng)綜合考慮結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、荷載條件和地基狀況等因素，選擇合適的應(yīng)力控制技術(shù)并進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)和施工計(jì)劃。施工過程中需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，并進(jìn)行必要的質(zhì)量控制和監(jiān)測(cè)，以確保應(yīng)力控制措施的有效性和結(jié)構(gòu)的安全性。

3 結(jié)束語

混凝土裂縫應(yīng)對(duì)的重要性和全面性不可忽視。混凝土裂縫的存在不僅會(huì)影響結(jié)構(gòu)的美觀性，還可能導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性下降，甚至危及結(jié)構(gòu)的安全性。因此，應(yīng)該重視混凝土裂縫問題，并采取全面的應(yīng)對(duì)措施，從設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)等多個(gè)方面進(jìn)行有效的控制。這需要充分了解混凝土裂縫的成因，并根據(jù)具體情況選擇合適的應(yīng)對(duì)措施。同時(shí)，質(zhì)量管理和施工過程的監(jiān)控也至關(guān)重要，以確保施工質(zhì)量和混凝土結(jié)構(gòu)的安全性。通過全面的應(yīng)對(duì)措施和重視混凝土裂縫問題，可以提高工程的質(zhì)量和壽命，確保結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性。