道路橋梁施工中的裂縫成因及預(yù)防方法

曾慶超

中交路橋建設(shè)有限公司

道路橋梁施工中的裂縫成因及預(yù)防方法

曾慶超

中交路橋建設(shè)有限公司

道路橋梁工程是土木工程的重要組成部分，道路橋梁施工質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到其運(yùn)行的可靠性和安全性。道路橋梁施工過程中以鋼筋混凝土為主要材料，雖然采用鋼筋混凝土材料修建的道路橋梁有著堅(jiān)固、美觀的特點(diǎn)，但在施工過程中受到內(nèi)外因素的作用，容易導(dǎo)致物理結(jié)構(gòu)變化的產(chǎn)生出現(xiàn)裂縫，從而影響道路橋梁的質(zhì)量，降低橋梁結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致工程事故的發(fā)生。本文筆者根據(jù)工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)道路橋梁施工中的裂縫成因及預(yù)防方法進(jìn)行了分析探討。

道路橋梁；施工中；裂縫成因；預(yù)防方法

1 道路橋梁施工中裂縫的危害

1.1 滲漏危害

道路橋梁出現(xiàn)裂縫會(huì)導(dǎo)致滲漏出現(xiàn)，水流沿著裂縫滲入到橋梁內(nèi)部，橋梁混凝土結(jié)構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生水解，承重力大大下降。且在低溫條件下水流凍脹，裂縫會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展加深，如不及時(shí)治理會(huì)嚴(yán)重影響橋梁主體結(jié)構(gòu)性能，埋下安全隱患。此外，在道路橋梁施工的過程中，水分填充裂縫會(huì)增加重力和壓力，超過橋梁結(jié)構(gòu)承載力后會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大裂縫，形成惡性循環(huán)。

1.2 碳化危害

道路橋梁施工中出現(xiàn)的裂縫會(huì)加劇橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的碳化，混凝土材料與水分、空氣中二氧化碳產(chǎn)生的碳化作用會(huì)生產(chǎn)碳酸鈣，從而降低橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的承重力，不利于橋梁安全性能的提升。

1.3 腐蝕危害

道路橋梁施工過程中，一旦出現(xiàn)裂縫，水分、空氣各種雜質(zhì)會(huì)沿著裂縫進(jìn)入到橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部，相關(guān)化學(xué)作用會(huì)破壞鋼筋及金屬構(gòu)件表面鈍化膜，導(dǎo)致出現(xiàn)銹蝕危害，鋼筋和金屬構(gòu)件銹蝕后，體積增大，降低了橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時(shí)會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大裂縫。

2 道路橋梁施工中的裂縫成因分析

通過上文分析可知，當(dāng)前道路橋梁以鋼筋混凝土為主要施工材料，施工過程中容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫，裂縫的出現(xiàn)會(huì)降低橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和耐久性，因此有必要積極預(yù)防，避免裂縫的出現(xiàn)，保證道路橋梁施工質(zhì)量，而要想實(shí)現(xiàn)有效的預(yù)防效果，需要明確道路橋梁施工裂縫的原因，以此來對(duì)癥下藥，針對(duì)性地進(jìn)行預(yù)防。

2.1 荷載裂縫

在道路橋梁施工的過程中，外界附加荷載過大會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性裂縫的出現(xiàn)，具體來說有以下兩個(gè)方面。首先，在道路橋梁設(shè)計(jì)過程中，存在預(yù)算不完全的情況，荷載預(yù)算不足，施工人員施工過程中盲目的將大型施工機(jī)械和大量施工材料堆積在橋梁結(jié)構(gòu)物上，荷載超標(biāo)，橋梁結(jié)構(gòu)不堪重負(fù)，導(dǎo)致直接應(yīng)力裂縫的產(chǎn)生；第二，是在施工設(shè)計(jì)階段預(yù)算不全面，沒有考慮到道路橋梁施工過程中開洞、鑿槽等導(dǎo)致荷載因素的變化，從而導(dǎo)致次應(yīng)力裂縫的產(chǎn)生。

2.2 溫度影響

在道路橋梁施工過程中，構(gòu)建混凝土構(gòu)件時(shí)，隨著溫度的變換會(huì)發(fā)生熱脹冷縮作用，引起變形，道路橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)此拉應(yīng)力超過道路橋梁結(jié)構(gòu)本身抗拉強(qiáng)度時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致溫度裂縫的產(chǎn)生，相較于其他裂縫來說，溫度裂縫有著一定的特殊性，其會(huì)隨著溫度變化而擴(kuò)張、合并。

2.2.1 水化熱

在道路橋梁施工的過程中，澆筑混凝土?xí)r會(huì)有著水化熱的產(chǎn)生，使得混凝土內(nèi)部溫度升高，導(dǎo)致內(nèi)外溫差的出現(xiàn)，從而導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生溫度裂縫。

2.2.2 蒸汽養(yǎng)護(hù)

冬季時(shí)節(jié)，一般需要進(jìn)行道路橋梁的蒸汽養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)過程中混凝土溫度較高，但養(yǎng)護(hù)停止后，則混凝土溫度會(huì)驟然降低，這種溫度的急劇變化也是導(dǎo)致道路橋梁溫度裂縫產(chǎn)生的重要原因。

2.3 施工材料原因

道路橋梁施工以混凝土為主要材料，而水泥、粗骨料、細(xì)骨料、添加劑等是制備混凝土的原材料，如果這些原材料出現(xiàn)質(zhì)量問題，也可能導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫。例如骨料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)會(huì)影響混凝土構(gòu)件強(qiáng)度，外加劑種類的選擇不合理，質(zhì)量不合格也會(huì)導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。

3 道路橋梁施工中的裂縫預(yù)防措施

3.1 合理設(shè)計(jì)荷載和道路橋梁布局

在施工設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員做好荷載分析工作，對(duì)橋梁運(yùn)營進(jìn)行調(diào)研，保證施工過程中橋梁承載力大于實(shí)際荷載，避免施工或后期維護(hù)過程中出現(xiàn)裂縫問題。此外，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)道路橋梁施工進(jìn)行整體規(guī)劃，合理進(jìn)行鋼筋布局，這對(duì)于防止裂縫產(chǎn)生也有著重要作用。

3.2 加強(qiáng)溫度控制

在拌制混凝土的過程中，為了減少水泥用量，降低水化熱，可以加入適量粉煤灰，粉煤灰中的硅、鋁氧化物會(huì)與水化產(chǎn)物進(jìn)行二次反應(yīng)，降低混凝土的熱漲作用，同時(shí)粉煤灰的火山灰反應(yīng)能夠有效改善道路橋梁混凝土構(gòu)件內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，提升致密性，降低收縮值，從而有效防止水化熱的影響，預(yù)防溫度裂縫的產(chǎn)生。此外，在不影響混凝土質(zhì)量的前提下，可以適當(dāng)加入減水劑與緩凝劑等外加劑，減水劑能夠降低水灰比，從而防止開裂，緩凝劑的加入則能夠延緩混凝土放熱峰值出現(xiàn)的時(shí)間，放熱峰值出現(xiàn)時(shí)，橋梁混凝土構(gòu)件強(qiáng)度增大，能夠有效降低裂縫出現(xiàn)的概率。在道路橋梁混凝土澆筑施工的過程中，應(yīng)當(dāng)盡量避開太陽輻射較高的時(shí)間，如果在夏季施工，則應(yīng)當(dāng)避開正午時(shí)段，盡可能在夜間澆筑施工。

3.3 加強(qiáng)對(duì)原材料選擇的控制

首先，是對(duì)水泥的選用，應(yīng)當(dāng)以國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)選用質(zhì)量合格的水泥，為了保證水泥的使用效果，盡可能選擇和易性好、收縮性小的水泥，以此來提升混凝土的耐用性與持久性，保證道路橋梁結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性，預(yù)防裂縫出現(xiàn)。第二，選用的細(xì)骨料最好用質(zhì)地堅(jiān)硬的河沙，其孔隙率較小、總表面積小，能夠降低用水量和水泥用量，有效降低裂縫出現(xiàn)概率。此外，應(yīng)當(dāng)盡可能控制河沙的含泥量，含泥量過大則收縮變形越大，產(chǎn)生的裂縫就越嚴(yán)重，因此應(yīng)當(dāng)盡可能選擇干凈的中粗砂。第三，是粗骨料的選擇，粗骨料應(yīng)當(dāng)盡可能選用粒徑較大、質(zhì)地堅(jiān)硬的碎石，以此來保證最終成型混凝土構(gòu)件的質(zhì)量。

3.4 控制混凝土施工質(zhì)量

要想控制好道路橋梁混凝土施工質(zhì)量，就要做到以下幾點(diǎn)：首先，嚴(yán)把混凝土原材料質(zhì)量關(guān)。在選擇混凝土用的水泥時(shí)，要選用符合設(shè)計(jì)和施工要求的水泥，一般標(biāo)號(hào)較高的水泥都會(huì)使用在道路橋梁施工中，而且水泥進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)前，對(duì)其質(zhì)量要進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)，合格后方可入場(chǎng)，而且對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)的水泥也要做定期抽查，保證水泥的質(zhì)量符合施工要求；其次，科學(xué)合理的進(jìn)行混凝土配比。混凝土配比前，要先進(jìn)行配比實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，確保合格后才能開始混凝土的配比施工。當(dāng)然，配比也不是固定的，這要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的各種影響因素而定，必要時(shí)要對(duì)配比進(jìn)行必要的調(diào)整，保證配比的合理性；最后，混凝土的攪拌時(shí)間要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，通常情況下，一盤混凝土的攪拌時(shí)間要在三分鐘以上，這樣才能保證混凝土中各種原料和添加劑可以融合充分，保證混凝土的質(zhì)量符合道路橋梁的要求。

3.5 做好混凝土養(yǎng)護(hù)

道路橋梁混凝土的養(yǎng)護(hù)是保證道路橋梁穩(wěn)定性的重要措施，這恰恰也是人們經(jīng)常會(huì)忽略的一個(gè)環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)顯示，百分之八十左右的混凝土裂縫問題都是因?yàn)楹笃诓缓侠聿坏轿坏幕炷琉B(yǎng)護(hù)措施引起的。由此可見混凝土的養(yǎng)護(hù)工作對(duì)于混凝土裂縫的控制效果十分明顯。在夏季，由于外部溫度過高，為了使混凝土內(nèi)部的熱量可以釋放，要進(jìn)行澆水作業(yè)。當(dāng)然，不能一味的澆水，要有規(guī)律的進(jìn)行，對(duì)于每天澆水的時(shí)間、次數(shù)和澆水了要進(jìn)行合理設(shè)定。而冬季溫度特別低的時(shí)候和地區(qū)則要對(duì)道路橋梁混凝土采取保溫措施，例如表面覆蓋塑料薄膜，甚至必要的時(shí)候可以采用蒸汽養(yǎng)護(hù)的方式。

4 裂縫出現(xiàn)后的處理及控制措施

在道路橋梁施工過程中，一旦出現(xiàn)裂縫，應(yīng)當(dāng)采取有效處理及控制措施，防止裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大，盡快修補(bǔ)裂縫，降低裂縫危害。首先，是內(nèi)部灌漿修補(bǔ)，這種裂縫修補(bǔ)方法在道路橋梁施工裂縫處理中較為常見，效果明顯、適應(yīng)性較強(qiáng)，大小裂縫都可以采用此方法。需要注意的是，為了保證修補(bǔ)效果，可以一邊灌漿修補(bǔ)一邊進(jìn)行嵌縫處理和修堵處理，如果發(fā)現(xiàn)橋面有裂縫出現(xiàn)，首先進(jìn)行注漿，注漿修補(bǔ)裂縫之后，用突破的方式封閉裂縫口，避免裂縫再次出現(xiàn)，保證控制效果。第二，對(duì)于道路橋梁施工中的一些細(xì)小裂縫來說，其危害相對(duì)較小，修補(bǔ)難度較大，但如果不及時(shí)處理控制，則很容易引發(fā)大裂縫的出現(xiàn)，從而加大危害，針對(duì)這種情況，應(yīng)當(dāng)對(duì)細(xì)小裂縫表面進(jìn)行處理，之后用混凝土貼補(bǔ)，以此來實(shí)現(xiàn)防水堵漏的效果，避免進(jìn)一步惡化。第三，對(duì)于荷載過大產(chǎn)生的裂縫來說，如不及時(shí)處理，其會(huì)影響橋梁耐久度和剛度。在處理的過程中，應(yīng)當(dāng)采用預(yù)應(yīng)力法、錨固補(bǔ)充法來加固結(jié)構(gòu)，之后進(jìn)行修補(bǔ)處理，處理后可采用壓水測(cè)試和壓氣測(cè)試方式來檢測(cè)處理效果。

5 結(jié)論

綜上所述，在道路橋梁施工過程中，裂縫的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致多種危害，最終影響橋梁的性能，埋下安全隱患。荷載過大、溫度變化及原材料選擇不合理是導(dǎo)致道路橋梁施工中裂縫出現(xiàn)的主要原因，要想保證道路橋梁施工質(zhì)量，需要針對(duì)性采取預(yù)防措施和處理控制措施，有效避免裂縫對(duì)施工質(zhì)量的影響。

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