試述道路橋梁工程施工中的混凝土裂縫成因與防治措施

文/李凱，中國有色金屬工業(yè)第六冶金建設(shè)有限公司

1 道路橋梁工程施工中的混凝土裂縫成因

在道路橋梁工程施工中，如產(chǎn)生混凝土施工裂縫問題，往往會(huì)致使道路橋梁發(fā)生滲漏現(xiàn)象。而隨著滲透的發(fā)生，水流會(huì)隨之滲入道路橋梁混凝土內(nèi)部，對(duì)混凝土形成水解破壞，使混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。對(duì)于已經(jīng)產(chǎn)生的裂縫來說，受壓力水作用影響，裂縫會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大與發(fā)展，威脅道路橋梁并發(fā)生斷裂。另外，在混凝土裂縫存在的情況下，空氣中的二氧化碳極易在混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成滲透，使水泥等產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成碳酸鈣，即混凝土碳化現(xiàn)象。而這一現(xiàn)象會(huì)對(duì)鋼筋純化膜產(chǎn)生破壞，使混凝土的堿度有所降低，如空氣與水同時(shí)滲入混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，則會(huì)使鋼筋產(chǎn)生銹蝕，使道路橋梁承載力有所降低。此外，混凝土裂縫問題還會(huì)使混凝土對(duì)鋼筋的保護(hù)作用受到削弱，導(dǎo)致混凝土裂縫不斷擴(kuò)展，給道路橋梁帶來更大危害。混凝土裂縫的發(fā)生，主要與道路橋梁工程設(shè)計(jì)、材料使用及施工等有關(guān)。

1.1 設(shè)計(jì)方面成因

對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，部分情況同現(xiàn)場(chǎng)荷載狀態(tài)存在明顯差異，特別在溫度過高時(shí)，在陰角位置容易發(fā)生收縮變形，從而導(dǎo)致斜裂縫。如未通過加強(qiáng)筋加以完善，常規(guī)配筋，會(huì)導(dǎo)致該處發(fā)生裂縫。如溫度過高，混凝土橋面板會(huì)發(fā)生收縮變形，會(huì)導(dǎo)致不同程度裂縫。

在梁高明顯超出板厚情況下，溫度變化也會(huì)帶來截面變化。梁板越高，受溫度影響越小，梁板受溫度影響的差異，會(huì)使梁與板兩者間變形出現(xiàn)明顯區(qū)別，在各種溫度應(yīng)力影響下，會(huì)導(dǎo)致板內(nèi)拉應(yīng)力。由于梁板混凝土結(jié)構(gòu)在溫差影響下會(huì)出現(xiàn)溫度的變形，當(dāng)變形受到結(jié)構(gòu)構(gòu)件約束時(shí)，變形就不能自由發(fā)生，于是就產(chǎn)生了溫度應(yīng)力，當(dāng)收縮所產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗拉能力時(shí)，便會(huì)在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生裂縫。另外，梁板表面積越大，混凝土干縮時(shí)間越短，不同的變形程度，會(huì)使橋面板被收縮應(yīng)力影響。因橋面板在豎向約束上明顯超出其邊界約束，因此發(fā)生收縮情況下，會(huì)導(dǎo)致不同程度的裂縫發(fā)生。

1.2 材料方面成因

混凝土由多種材料組成，如水泥、骨料與外加劑、摻合料，如這些組成原料在質(zhì)量上難以達(dá)標(biāo)，均會(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫問題的發(fā)生。如骨料質(zhì)量不合格。會(huì)給混凝土強(qiáng)度帶來影響，促使混凝土攪拌時(shí)在需水量上發(fā)生增加或減少，使混凝土收縮性受到破壞，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生。同時(shí)，外加劑和摻合料如類別或質(zhì)量出現(xiàn)問題，可能會(huì)與攪拌水或骨料形成化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致道路橋梁施工中混凝土發(fā)生裂縫問題。

1.3 施工方面成因

當(dāng)預(yù)埋管線的直徑較小，且管線的敷設(shè)方向與砼的收縮和受拉方向垂直時(shí)，一般不會(huì)發(fā)生裂縫。反之，當(dāng)預(yù)埋管線的直徑較大，且管線的敷設(shè)走向不垂直于砼的收縮和受拉方向時(shí)，會(huì)提高裂縫發(fā)生率。

2 道路橋梁工程施工中的混凝土裂縫防治措施

2.1 設(shè)計(jì)成因防治措施

對(duì)一般設(shè)計(jì)方法加以采用時(shí)，容易導(dǎo)致混凝土橋面板附近出現(xiàn)裂縫問題，對(duì)于該問題，可于混凝土橋面板轉(zhuǎn)角對(duì)鋼筋進(jìn)行設(shè)置。如在橋梁所有的陽角位置加入雙層雙向鋼筋，處在不同方向的鋼筋即可形成合力，依托合力可使斜裂縫的出現(xiàn)得到預(yù)防。約束力同分縫間距存在較為明顯的關(guān)聯(lián)。為對(duì)收縮程度進(jìn)行控制，規(guī)避溫度裂縫的發(fā)生，使約束力產(chǎn)生的影響有所減少，可通過變形縫對(duì)橋梁進(jìn)行切割，使其成為一個(gè)個(gè)小變形單位，以此來控制溫度裂縫的發(fā)生。

當(dāng)橋面雙向板對(duì)分離法配筋加以采用時(shí)，對(duì)于無負(fù)筋處需實(shí)施配筋，促進(jìn)雙向鋼筋網(wǎng)的形成，其中雙層雙向配筋為最有效方法。針對(duì)長度超過40m的道路橋梁，對(duì)于橋梁中部應(yīng)盡可能地對(duì)后澆帶進(jìn)行設(shè)置，促進(jìn)混凝土溫度應(yīng)力進(jìn)一步減小。除此之外，為對(duì)混凝土層面板同橋面板位置處產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行控制，可在混凝土中加入對(duì)抗裂劑HEA及UEA等，促進(jìn)其抗拉性能的提升。

2.2 材料成因防治措施

針對(duì)材料原因所導(dǎo)致的混凝土裂縫問題，需對(duì)混凝土原材料質(zhì)量給予嚴(yán)格控制。只有使混凝土在原材料及組成材料方面的質(zhì)量得到較好控制，才能使預(yù)算荷載要求與標(biāo)準(zhǔn)得以較好實(shí)現(xiàn)。對(duì)混凝土實(shí)施攪拌過程中，需對(duì)攪拌的順序及配備嚴(yán)格加以遵循，在合理的配備與攪拌下，才可使混凝土質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)，特別在水量控制上，尤其屬于重中之重，對(duì)于混凝土體積的變形來說，水量的多少具有重要影響，適中的水量能夠促使混凝土抗裂性能得到很大提升。基于標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)水灰比進(jìn)行設(shè)置，能夠?qū)炷潦湛s進(jìn)行有效控制，預(yù)防嚴(yán)重變形的發(fā)生。

2.3 施工成因防治措施

為使道路橋梁工程完工后在混凝土開裂問題上有所減少，施工中需注意對(duì)于預(yù)埋管線直徑確定需小于板厚的1/3，當(dāng)管線偏粗時(shí)，應(yīng)在橋面板PVC電線套管的上部與下部位置對(duì)鋼絲網(wǎng)片進(jìn)行設(shè)置，在間距上可確定為200mm，從而使鋼筋實(shí)現(xiàn)明顯補(bǔ)強(qiáng)。

對(duì)混凝土進(jìn)行澆筑后，為確保其更加穩(wěn)固，可使用蓄水養(yǎng)護(hù)法，將其放在相對(duì)潮濕處，靜待48h。如澆筑面積上偏大，應(yīng)對(duì)合適的養(yǎng)護(hù)劑加以選擇，確保其得到合理養(yǎng)護(hù)。在道路橋梁工程施工中，對(duì)于混凝土的施工應(yīng)嚴(yán)格加以監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容不僅涵蓋其制作標(biāo)準(zhǔn)與過程，還需涵蓋其制作質(zhì)量；同時(shí)應(yīng)對(duì)混凝土相關(guān)變形數(shù)據(jù)與收縮數(shù)據(jù)密切監(jiān)測(cè)并分析，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的問題需及時(shí)加以解決；如已經(jīng)產(chǎn)生裂縫，需對(duì)裂縫數(shù)據(jù)及其原因仔細(xì)加以調(diào)查，確定裂縫產(chǎn)生原因后采取相應(yīng)措施，使裂縫得到及時(shí)修補(bǔ)，最大化地降低隱患威脅性。

3 結(jié)語

在道路橋梁工程施工中，混凝土裂縫問題嚴(yán)重影響其施工質(zhì)量。道路橋梁施工必須明確混凝土裂縫的成因，針對(duì)不同成因積極采取有效防治措施，避免混凝土裂縫現(xiàn)象的發(fā)生，確保道路橋梁工程質(zhì)量，為人們?nèi)松戆踩峁┍Ｕ稀?/p>