道橋工程混凝土裂縫原因及修復(fù)措施

摘 要：混凝土裂縫現(xiàn)象是道橋工程中經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象，影響了道橋的質(zhì)量。預(yù)防和治理道橋工程中的混凝土裂縫現(xiàn)象，需要首先了解導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫的原因，再結(jié)合混凝土自身的特點(diǎn)，針對(duì)裂縫原因，提出解決裂縫問(wèn)題的對(duì)策。

關(guān)鍵詞：道橋工程；混凝土裂縫；原因；修復(fù)措施

引言

國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開(kāi)良好的道橋體統(tǒng)，在道路橋梁逐漸發(fā)展的今天，道橋安全問(wèn)題一直是道橋工程中的重大問(wèn)題。其中，道橋工程中混凝土裂縫問(wèn)題是道橋工程中的常見(jiàn)問(wèn)題之一。文章從混凝土的特點(diǎn)入手，分析了混凝土裂縫的產(chǎn)生原因，并提出了相應(yīng)的解決措施，為我國(guó)道橋工程作業(yè)人員提供了借鑒。

1 混凝土特點(diǎn)

解決混凝土裂縫問(wèn)題首先要了解混凝土的特點(diǎn)。混凝土作為道橋工程中的基礎(chǔ)材料，主要有如下幾方面的特點(diǎn)：第一，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。混凝土的取材較為廣泛，成本低，價(jià)格較為實(shí)惠。從養(yǎng)護(hù)上來(lái)說(shuō)，作為道橋工程中最為常見(jiàn)的材料，混凝土的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用相較其他方面來(lái)說(shuō)較低。第二，抗壓性和可塑性強(qiáng)。混凝土抗壓性強(qiáng)，同時(shí)擁有可以澆筑為各種各樣形狀的可塑性。第三，抗拉能力較弱。在經(jīng)過(guò)眾多的理論與實(shí)踐相結(jié)合的研究分析后不難發(fā)現(xiàn)，日常所用的混凝土的結(jié)構(gòu)件均是具有裂縫的，區(qū)別只是裂縫有大有小而已，甚至有的裂縫細(xì)小大幾乎用肉眼看不到的程度。雖然都具有裂縫，但是非常細(xì)小的裂縫是不足以影響混凝土的使用和安全性能。但是，某些混凝土裂縫會(huì)隨著外部的作用力而使裂痕不斷的增大或者產(chǎn)生更多裂縫，使混凝土的耐久性以及強(qiáng)度降低。這種情況容易降低工程施工質(zhì)量。

2 道橋工程產(chǎn)生裂縫的原因

2.1 由荷載而引起的道橋工程混凝土裂縫

因外荷載的原因而導(dǎo)致的混凝土裂縫主要有兩種情況，即直接應(yīng)力裂縫以及次應(yīng)力裂縫兩種。其產(chǎn)生的主要原因表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

第一，導(dǎo)致產(chǎn)生直接應(yīng)力裂縫的原因主要為：（1）設(shè)計(jì)階段因設(shè)計(jì)員而導(dǎo)致裂縫。在計(jì)算階段，因?yàn)樵O(shè)計(jì)員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算、計(jì)算模型等時(shí)發(fā)生漏算或者計(jì)算不合理，使得荷載漏算，造成最后使用的結(jié)構(gòu)因尺寸不當(dāng)而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。（2）在道橋施工階段，因?yàn)槭┕と藛T忽略了預(yù)制結(jié)構(gòu)的受力狀況，沒(méi)有合理的安放施工設(shè)備，在施工時(shí)也脫離了施工設(shè)計(jì)圖而致使裂縫的產(chǎn)生。（3）在道橋正式進(jìn)入使用時(shí)，產(chǎn)生裂縫的原因多樣化，比如，通過(guò)的車(chē)輛載荷超出來(lái)道橋設(shè)計(jì)時(shí)所預(yù)期的載荷、天氣條件的惡劣、自然災(zāi)害等都是道橋產(chǎn)生直接應(yīng)力裂縫的原因。

第二，次應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的原因主要為：（1）當(dāng)實(shí)際的結(jié)構(gòu)物工作的狀態(tài)公式計(jì)算得出的常規(guī)結(jié)構(gòu)有些許出入時(shí)，由于外載荷的作用下導(dǎo)致了一些結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂。（2）當(dāng)?shù)罉蚬こ痰慕Y(jié)構(gòu)體需要進(jìn)行諸如開(kāi)洞、牛腿設(shè)計(jì)等時(shí)，其實(shí)際的受力狀況與圖紙中模擬出的計(jì)算結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的出入時(shí)，常常導(dǎo)致混凝土次應(yīng)力裂縫的產(chǎn)生。

2.2 由水分收縮而引起的道橋工程混凝土裂縫

在當(dāng)今現(xiàn)實(shí)生活中，大多數(shù)的混凝土裂縫都是因?yàn)榛炷林兴肿拥恼舭l(fā)或其保濕方法不合適而導(dǎo)致的裂縫產(chǎn)生。主要包括以下四種情況：（1）塑性收縮。塑性收縮主要是指混凝土在澆筑的過(guò)程所需要花費(fèi)時(shí)間為四個(gè)小時(shí)，在這期間水泥水產(chǎn)生了激烈的化學(xué)反應(yīng)，使得水分子快速的蒸發(fā)產(chǎn)生失水收縮現(xiàn)象，這種情況就形成了混凝土的塑性收縮。（2）縮水收縮。當(dāng)混凝土變硬后，表面的水分會(huì)慢慢蒸發(fā)，混凝土內(nèi)部的水分濕度也逐漸降低，致使混凝土的體積變小，產(chǎn)生收縮。（3）自生收縮。自主收縮主要是由于混凝土在結(jié)硬時(shí)，其內(nèi)部發(fā)生的水泥同水之間的化學(xué)反應(yīng)而形成的。（4）炭化收縮。炭化收縮產(chǎn)生量較小，一般出現(xiàn)在濕度為50%的情況下，這主要是應(yīng)為炭化收縮是因?yàn)樾枰諝庵械亩趸纪炷林械哪承┏煞侄l(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致了混凝土的收縮。

2.3 由于地基而引發(fā)的道橋工程混凝土裂縫

地基作為道橋工程施工中的重要部分，對(duì)道橋工程的建設(shè)起到重要的作用。而如果地基下沉或者地基水平方向發(fā)生位置移動(dòng)，會(huì)造成混凝土的結(jié)構(gòu)抗拉的能力不足以支撐因地基變化而產(chǎn)生的附加應(yīng)力，致使混凝土裂縫的產(chǎn)生。地基變形常見(jiàn)的原因主要由兩個(gè)方面。一方面，在道橋工程施工前期的考察階段，因?yàn)闆](méi)有細(xì)致的查看地質(zhì)情況，致使考察的結(jié)果并不準(zhǔn)確，無(wú)法掌握好該地區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)，不能準(zhǔn)確地結(jié)合地質(zhì)情況進(jìn)行施工，引發(fā)地基的變形。另一方面，凍土也會(huì)引發(fā)地基的變形，主要表現(xiàn)在凍土可使地基沉降或者發(fā)生水平位移。除了上述兩方面原因，在道橋使用后，也會(huì)因?yàn)橥獠康暮奢d力問(wèn)題而引起地基的變形。

2.4 溫度引發(fā)的裂縫

溫度變化因素有：年平均溫差引起的均勻溫差；日照引起的晝夜溫差；季節(jié)引起的溫差；蒸汽養(yǎng)護(hù)或施工時(shí)措施不當(dāng)引起的溫差；不可抗拒力引起的溫差。溫差會(huì)導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度發(fā)生變化，導(dǎo)致鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力下降，影響到道橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.5 施工工藝不當(dāng)引發(fā)的裂縫

施工工藝不當(dāng)導(dǎo)致的裂縫有以下原因：支架沒(méi)有達(dá)到預(yù)期壓實(shí)情況，或者其剛度不滿(mǎn)足建設(shè)條件，在澆筑混凝土后，支架不堪重負(fù)，發(fā)生下沉現(xiàn)象。模板剛度不達(dá)標(biāo)，澆筑混凝土的時(shí)候，也會(huì)引發(fā)模板變形。混凝土運(yùn)輸距離過(guò)長(zhǎng)、運(yùn)輸時(shí)間長(zhǎng)，蒸發(fā)的水分量超過(guò)了預(yù)期，從而引發(fā)混凝土坍落度過(guò)低。混凝土澆筑速度過(guò)快，會(huì)發(fā)生混凝土硬化前沉實(shí)不足，硬化后沉實(shí)過(guò)大的情況。總之施工工藝質(zhì)量低有多種多樣的原因。

3 裂縫修復(fù)措施

3.1 對(duì)裂縫進(jìn)行溫度控制并進(jìn)行溫度預(yù)測(cè)分析

通過(guò)先進(jìn)的諸如計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來(lái)對(duì)混凝土現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行溫度監(jiān)控，并通過(guò)分析，為混凝土尋找較為合適的溫度環(huán)境，保證混凝土處于合適的溫度環(huán)境內(nèi)，從而制定一套特定的養(yǎng)護(hù)方案來(lái)對(duì)施工中的混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，使其避免裂縫的煩擾。

3.2 采用混凝土澆筑

在澆筑裂縫之前，需要進(jìn)行嚴(yán)格而精密的計(jì)算，根據(jù)科學(xué)的計(jì)算結(jié)果，再對(duì)裂縫進(jìn)行澆筑修復(fù)。在混凝土的振搗過(guò)程中，需要強(qiáng)于常規(guī)的振搗。在這期間，對(duì)混凝土的溫度也要進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控，以及對(duì)插入的深度和移動(dòng)距離的嚴(yán)格控制，保證澆筑在裂縫中的混凝土是最合格的。在所有修復(fù)工作完成后，有效的養(yǎng)護(hù)方案也應(yīng)該隨即投入實(shí)施。

3.3 采用通水冷卻方案

在修復(fù)裂縫的過(guò)程中，混凝土的分層澆筑需要借助薄壁鋼管，這些鋼管中有一些冷卻水管。冷卻水管的一個(gè)重要作用是防止管道的漏水和阻塞，通過(guò)試水可以迅速判斷是否存在漏水和阻塞等問(wèn)題。同時(shí)，冷卻水在內(nèi)部的流量和溫度也是對(duì)混凝土內(nèi)部溫度進(jìn)行監(jiān)控的一種途徑。

3.4 壓力灌漿水泥灌注法

此種方法的實(shí)施措施是：裂縫應(yīng)先進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)施灌漿前應(yīng)對(duì)需要修復(fù)的部位裂縫進(jìn)行細(xì)致的檢測(cè)，以此確定裂縫的數(shù)量和范圍，設(shè)計(jì)鉆孔位置和灌漿的用量；然后進(jìn)行鉆孔和清理，水泥漿液是通過(guò)砌筑體或者混凝土中不同的方法成孔，并從孔中灌入到裂縫中。孔眼鉆好后，隨后就需要進(jìn)行清理，用水從上到下的清理鉆孔。然后利用空氣壓縮機(jī)對(duì)其進(jìn)行吹干。鉆孔清理應(yīng)從上至下逐層清理；灌注過(guò)程中灌入到砌體或者混凝土中就會(huì)通過(guò)大裂縫或者孔隙流到結(jié)構(gòu)表面，因此，將裂縫和孔隙封閉起來(lái)，防止灌漿外溢。

參考文獻(xiàn)

[1]胡存國(guó).橋梁荷載、溫度變化裂縫產(chǎn)生原因淺析[N].伊犁日?qǐng)?bào)（漢），2009.

[2]路明.混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生的原因及預(yù)防把持措施[J].山西建筑，2007（4）.

[3]楊彥中.混凝土橋梁裂縫成因[J].黑龍江科技信息，2003（9）.

[4]項(xiàng)海帆.高等橋梁結(jié)構(gòu)理論[M].北京：人民交通出版社，2002.

作者簡(jiǎn)介：白海坤，身份證號(hào)：230105198302120312。