道路橋梁施工中混凝土裂縫成因及應(yīng)對(duì)措施分析

摘要：由于混凝土具有可操作性強(qiáng)、抗壓能力強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，所以在道路工程中得到廣泛應(yīng)用。但是，混凝土還具有易開(kāi)裂、抗拉能力較低的缺點(diǎn)，對(duì)道路的安全性和美觀性有直接影響。文章對(duì)道路施工混凝土裂縫成因及防治對(duì)策進(jìn)行了分析，以供同行業(yè)人員借鑒及參考。

關(guān)鍵詞：道路橋梁施工；混凝土裂縫；裂縫成因；應(yīng)對(duì)措施；道路安全 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：U445 文章編號(hào)：1009-2374（2015）28-0107-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.052

1 混凝土工程裂縫的成因

從物理成分的角度上看，混凝土是一種非均質(zhì)脆性材料，由水泥、水、砂石骨料和其他材料混合而成。由于混凝土施工不當(dāng)、混凝土變形或約束，導(dǎo)致在建筑工程中經(jīng)常出現(xiàn)混凝土裂縫等安全隱患，造成混凝土裂縫的原因多種多樣，比如混凝土不均勻、溫度變化大、施工材料不合格、混凝土結(jié)構(gòu)不合理、模塊變形、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)、水灰比不合理以及基礎(chǔ)不均勻沉降等。站在混凝土裂縫成因的角度上看，可以將混凝土工程結(jié)構(gòu)裂縫分為以下三種類(lèi)型：

1.1 混凝土收縮或溫度變化造成的裂縫

混凝土在凝結(jié)硬化的過(guò)程中，水泥會(huì)釋放出大量的水化熱，此時(shí)混凝土內(nèi)部和表面的溫度會(huì)出現(xiàn)很大的變化，從而產(chǎn)生了拉應(yīng)力；由于外部溫度突然降低，使混凝土的表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力高于抗裂能力時(shí)，混凝土就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

1.2 凍脹造成的裂縫

凍脹產(chǎn)生裂縫需要滿足以下條件：混凝土吸水飽和、溫度低于0℃。吸水飽和的混凝土在大氣溫度低于0℃的情況下會(huì)出現(xiàn)冰凍，當(dāng)水變成冰后，體積增加，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，從而促使混凝土的表面出現(xiàn)裂縫。

1.3 荷載造成的裂縫

荷載裂縫是指在次應(yīng)力、常規(guī)定荷載以及常規(guī)動(dòng)荷載的作用下產(chǎn)生的裂縫。荷載裂縫主要有次應(yīng)力裂縫和直接應(yīng)力裂縫兩種類(lèi)型。

1.3.1 次應(yīng)力裂縫。次應(yīng)力裂縫是指在荷載作用下產(chǎn)生次生應(yīng)力而造成的裂縫。在荷載作用下，由于混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)與常規(guī)計(jì)算不符，此時(shí)某些部位會(huì)產(chǎn)生次應(yīng)力，從而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂；當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)開(kāi)洞、設(shè)置牛腿或者鑿槽，使用常規(guī)計(jì)算法，很難用準(zhǔn)確圖式進(jìn)行模擬計(jì)算，所以經(jīng)常是根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)置受力鋼筋。對(duì)受力構(gòu)件進(jìn)行挖孔，力流產(chǎn)生繞射現(xiàn)象，并集中在孔洞附近，從而產(chǎn)生很大的集中應(yīng)力，在受力構(gòu)件變形或者混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角處可能會(huì)出現(xiàn)裂縫。在建筑工程中，次應(yīng)力裂縫是一種常見(jiàn)的荷載裂縫。

1.3.2 直接應(yīng)力裂縫。直接應(yīng)力裂縫是指在荷載作用下產(chǎn)生的直接應(yīng)力而造成的裂縫。產(chǎn)生這種裂縫的原因是：設(shè)計(jì)不合理，計(jì)算模型不準(zhǔn)確；結(jié)構(gòu)剛度不夠或者設(shè)計(jì)斷面；預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸或安裝不規(guī)范；內(nèi)力和配筋計(jì)算不準(zhǔn)確；施工者不理解設(shè)計(jì)者的意圖，隨意改變結(jié)構(gòu)受力模式。

1.3.3 施工過(guò)程中產(chǎn)生的裂縫。在混凝土制作、運(yùn)輸、澆筑和吊裝的過(guò)程中，施工方法不當(dāng)、施工工藝不合理都會(huì)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。施工過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題有：混凝土初期養(yǎng)護(hù)工作不到位，從而導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)收縮裂縫；由于混凝土振搗不嚴(yán)實(shí)，產(chǎn)生空洞，從而產(chǎn)生荷載裂縫或者導(dǎo)致鋼筋生銹；模塊剛度不足、支架預(yù)壓不足或者拆模時(shí)間過(guò)早等，都會(huì)導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)裂縫；混凝土運(yùn)輸和攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致水分大量蒸發(fā)，造成塌落度過(guò)低；增加水灰比，引起收縮裂縫。

1.3.4 材料質(zhì)量引起的裂縫。混凝土是由拌合水、外加劑以及水泥混合而成，如果這些混合材料質(zhì)量不合格，則會(huì)造成混凝土開(kāi)裂。如果水泥長(zhǎng)期受潮或者安定性不強(qiáng)，則會(huì)造成含堿量過(guò)高；級(jí)配不合理、骨料粒徑不合格、雜質(zhì)含量過(guò)大等都會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度，造成混凝土收縮增加；如果采用氯化物等雜質(zhì)含量較高的拌和水以及含堿的外加劑等都可能導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。

2 混凝土裂縫的危害

2.1 加劇混凝土的破損

一旦混凝土產(chǎn)生裂縫，其整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐久性就會(huì)受到影響，從而使強(qiáng)度降低、耐久性減弱，混凝土的破損程度加劇。就道路橋梁工程而言，其安全性將受到混凝土裂縫的嚴(yán)重影響，不但給建筑物本身帶來(lái)安全隱患，阻礙建筑物的正常運(yùn)行，降低其使用壽命，還會(huì)危及到人類(lèi)的生命財(cái)產(chǎn)安全。如果不采取及時(shí)有效的應(yīng)對(duì)策略，多方面的綜合影響將導(dǎo)致裂縫不斷擴(kuò)大，從而使危害程度加重，由此引發(fā)的經(jīng)濟(jì)損失將難以估計(jì)。

2.2 阻礙道路橋梁的正常運(yùn)行

由于混凝土裂縫的出現(xiàn)，道路橋梁的抗彎能力和剛?cè)嵝阅芏紝⑹艿接绊憽＿@不僅會(huì)使其強(qiáng)度結(jié)構(gòu)受到破壞，還會(huì)影響到橋梁的正常使用。一方面造成經(jīng)濟(jì)損失；另一方面還會(huì)影響到人們的正常出行。此外，混凝土的內(nèi)部鋼筋會(huì)在混凝土裂縫出現(xiàn)后更加容易受到腐蝕，由此引起的內(nèi)部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度減弱等都將使道路橋梁的正常運(yùn)轉(zhuǎn)受到阻礙，其使用壽命也將大幅度縮短。

3 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工建議

目前，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工中存在施工工藝落后、技術(shù)規(guī)程不配套以及設(shè)施分離等問(wèn)題，從而無(wú)法對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行有效的控制，因此需要建立一套綜合的質(zhì)量控制體系：首先，構(gòu)建國(guó)家級(jí)鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)技術(shù)規(guī)程，明確技術(shù)、測(cè)量、操作、設(shè)備以及檢定等方面的標(biāo)準(zhǔn)和要求。完善地方技術(shù)規(guī)程，發(fā)揮地方技術(shù)規(guī)程的優(yōu)勢(shì)，積極做好技術(shù)轉(zhuǎn)換工作。通過(guò)條文形式明確施工步驟；其次，相關(guān)工程監(jiān)管部門(mén)應(yīng)該積極發(fā)揮其行業(yè)主導(dǎo)作用，營(yíng)造良好的技術(shù)環(huán)境。在處理無(wú)成例問(wèn)題時(shí)，需要營(yíng)造能夠發(fā)揮主觀能動(dòng)性的環(huán)境，建立穩(wěn)定、合理、科學(xué)的監(jiān)管工作體系。

3.1 對(duì)橋梁布局和載荷進(jìn)行合理設(shè)計(jì)

施工設(shè)計(jì)階段，針對(duì)工程的具體情況對(duì)道路橋梁的整體進(jìn)行合理的布局和科學(xué)的規(guī)劃十分重要，此外還要注意對(duì)鋼筋進(jìn)行合理的布置，只有設(shè)計(jì)荷載比施工中的實(shí)際荷載高得多，才能確保實(shí)際荷載被控制在混凝土的強(qiáng)

度范圍內(nèi)，從而避免道路橋梁工程中出現(xiàn)混凝土裂縫。

3.2 對(duì)混凝土的組成材料進(jìn)行嚴(yán)格的控制

嚴(yán)格控制混凝土材料對(duì)于預(yù)防混凝土裂縫問(wèn)題是十分有效的。想要保證預(yù)算荷載的有效性，就要對(duì)混凝土的組成材料加以了解，從而制定出更加切實(shí)有效的施工方案。此外，混凝土組成材料配比度的合理性也將起到十分重要的作用，符合規(guī)定的組成材料配比度加上及時(shí)的攪拌，能夠很好地增強(qiáng)混凝土的抗裂性，當(dāng)然，這中間需要對(duì)攪拌時(shí)的加水量進(jìn)行專業(yè)的控制，以保證混凝土體積的變形在工程設(shè)計(jì)人員的掌控之內(nèi)。

3.3 注意溫度變化對(duì)混凝土形變的影響

混凝土的攪拌過(guò)程中，為了控制其溫度，加水量是需要被重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。尤其在炎熱的夏季，想要保證施工的正常進(jìn)行，就要對(duì)混凝土的溫度進(jìn)行有效的控制。例如，如果夏季施工，為方便混凝土的散熱，就要減少混凝土的澆筑厚度，特殊情況下，要在混凝土的內(nèi)部加設(shè)降溫手段，以保證其良好的抗裂性能。為此，在道路橋梁的施工階段，混凝土的堆放、攪拌以及澆筑工作都是需要重點(diǎn)關(guān)注的。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在道路工程質(zhì)量管理的過(guò)程當(dāng)中，數(shù)據(jù)管理在工程設(shè)計(jì)、施工、竣工等過(guò)程中占據(jù)重要地位，而加強(qiáng)混凝土裂縫的防治是提高道路質(zhì)量的重要途徑。因此，相關(guān)人員要對(duì)混凝土裂縫的成因進(jìn)行深入分析，及時(shí)采取有效措施進(jìn)行裂縫治理，從根本上避免出現(xiàn)混凝土裂縫的現(xiàn)象，從而充分保證道路工程能夠順利開(kāi)展。

參考文獻(xiàn)

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[2] 孟飛波，酈邵萍.城市道路施工混凝土裂縫成因及防治探討[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014，8（14）.

作者簡(jiǎn)介：王群海（1980-），男，陜西西安人，貴州省公路工程集團(tuán)有限公司工程師，研究方向：公路施工。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）