路橋施工中大體積混凝土裂縫成因與防治措施

郝 龍 峰

(山西路橋集團(tuán)陽蟒高速公路有限責(zé)任公司，山西 太原 030100)

從專業(yè)角度來說，大體積混凝土主要是指實(shí)際尺寸超過1 m的混凝土。在路橋施工過程中，原材料質(zhì)量控制不嚴(yán)格，澆筑工序不合理、維護(hù)保養(yǎng)工作落實(shí)不到位等都會(huì)導(dǎo)致大體積混凝土出現(xiàn)不同類型的裂縫，增加發(fā)生安全事故的概率。為此，基層施工技術(shù)人員要深化安全責(zé)任意識(shí)，針對(duì)裂縫的成因采取必要的防治措施，從根本上強(qiáng)化工程質(zhì)量。

1 簡述路橋工程大體積混凝土裂縫的成因

1.1 裂縫類型分類

根據(jù)大體積混凝土裂縫深度差異，可將其分為表層裂縫、貫穿性裂縫和深度裂縫三種。其中，表層裂縫是暫時(shí)性危害較小的一種，其裂縫深度僅停留在混凝土表面，通常只是會(huì)影響工程的美觀性，不會(huì)造成工程主體受力結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定，但也要及時(shí)的修復(fù)，如圖1所示。

貫穿性裂縫則是表面裂縫未得到及時(shí)修復(fù)而成的，且貫穿性裂縫能夠?qū)⒄麄€(gè)大體積混凝土塊分割成不同形狀的單體，進(jìn)而降低主體結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性，對(duì)大體積混凝土構(gòu)成危害。相比之下，深層裂縫對(duì)大體積混凝土的危害性更大，通常裂縫深度超過0.3 m，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)^2 m。

1.2 引起裂縫的關(guān)鍵因素

導(dǎo)致大體積混凝土裂縫的成因是多樣的。就現(xiàn)階段路橋工

程的發(fā)展情況來看，引起混凝土裂縫的關(guān)鍵因素主要包括如下幾方面：

1)水泥材料水化熱系數(shù)高。

大體積混凝土在施工過程中，需要結(jié)合混凝土特性采取澆筑工藝。為避免混凝土出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫問題，在實(shí)際施工環(huán)節(jié)，要參考施工要求及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，盡可能選擇水化熱系數(shù)較低的水泥材料。但由于對(duì)澆筑工序缺乏有效的控制，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)大面積散熱，基于其結(jié)構(gòu)內(nèi)、外部環(huán)境條件不同，使得散熱速率存在較大的差異。通常來說，水化熱是在混凝土內(nèi)部聚集的，在發(fā)生水化熱反應(yīng)的情況下，會(huì)使得混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度急速升高，進(jìn)而導(dǎo)致中心溫度高、散熱時(shí)效長，而表面溫度相對(duì)較低，散熱速率較快。在內(nèi)外溫差作用下產(chǎn)生一定程度的拉應(yīng)力，而一旦拉應(yīng)力指標(biāo)超過大體積混凝土的抗拉強(qiáng)度，就會(huì)導(dǎo)致其出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫問題。

2)溫差變化。

外界溫度下降明顯，會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)表面溫度隨之下降，而內(nèi)部溫度下降速率緩慢，形成內(nèi)外溫差，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫。

3)混凝土收縮應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度。

在完成混凝土澆筑施工后，在散熱及硬化環(huán)節(jié)，由于混凝土自身屬性特征，極易出現(xiàn)自然收縮，而一旦收縮力超過混凝土結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度，就會(huì)導(dǎo)致其出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫。為避免收縮裂縫的產(chǎn)生，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格把控水泥材料質(zhì)量，調(diào)整配合比例，確保滿足實(shí)際的施工要求。

2 防治大體積混凝土裂縫的實(shí)際意義

在大體積混凝土施工過程中，裂縫防治是施工建設(shè)單位的重點(diǎn)工作內(nèi)容。在道路橋梁施工過程中，我們應(yīng)當(dāng)采取如下幾方面措施防治混凝土裂縫問題。

2.1 保證工程美觀性

一旦大體積混凝土出現(xiàn)裂縫，不僅會(huì)影響美觀性，還會(huì)對(duì)工程質(zhì)量構(gòu)成威脅。而嚴(yán)格監(jiān)控原材料質(zhì)量、對(duì)澆筑施工進(jìn)行全方位動(dòng)態(tài)控制、加大溫度控制力度、積極落實(shí)維護(hù)保養(yǎng)工作不僅可以讓工序正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還能提升美觀性，讓大體積混凝土發(fā)揮實(shí)際作用。

2.2 強(qiáng)化路橋工程建設(shè)質(zhì)量

混凝土裂縫問題不僅會(huì)影響工程的美觀性，還會(huì)對(duì)工程建設(shè)質(zhì)量構(gòu)成威脅。為此，施工建設(shè)單位要加大質(zhì)量控制，規(guī)范現(xiàn)場施工，保證大體積混凝土澆筑的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3 保證路橋工程性能穩(wěn)定，延長使用壽命

在大體積混凝土澆筑施工過程中，完善設(shè)計(jì)方案，嚴(yán)格把控原材料質(zhì)量及配合比例，并重視澆筑溫度控制，積極落實(shí)保養(yǎng)工作，可以加強(qiáng)大體積混凝土澆筑施工效果，強(qiáng)化工程質(zhì)量。

3 防治路橋工程大體積混凝土裂縫的具體策略

3.1 工程概況

以某路橋工程為例，在檢查已經(jīng)交付完成的四個(gè)橋墩時(shí)發(fā)現(xiàn)，其表面有一橫向裂縫，經(jīng)全方位勘察，此條裂縫寬度在0.2 mm以內(nèi)，盡管裂縫寬度指標(biāo)未超過限定范圍，但由于不清楚裂縫的成因，如果不采取必要的補(bǔ)救措施，不僅會(huì)影響工程的美觀性，長此以往，還極有可能由于裂縫問題影響路橋的安全穩(wěn)定性。

3.2 裂縫防治措施

3.2.1嚴(yán)格監(jiān)控原材料質(zhì)量

采用熱化系數(shù)低的水泥產(chǎn)品，不僅可以滿足實(shí)際施工需求，還能從根本上防治混凝土裂縫問題。在配置混凝土的過程中，摻雜適量的粉煤灰，有助于提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度，預(yù)防裂縫。在選擇原材料環(huán)節(jié)，要盡可能選擇顆粒直徑小于40 mm的粗、細(xì)骨料，配合質(zhì)地堅(jiān)硬、沒有雜物的機(jī)制碎石，以提高混凝土工程質(zhì)量。此外，要嚴(yán)格把控細(xì)集料的含泥量指標(biāo)，避免其在外界環(huán)境影響下發(fā)生過大的收縮反應(yīng)，預(yù)防裂縫。

3.2.2加大對(duì)混凝土配合比的重視

在施工前期，要積極落實(shí)試驗(yàn)檢查工作，結(jié)合實(shí)際施工需求，嚴(yán)格控制粗細(xì)集料、添加劑及水泥等材料的配合比例。在確定配合比方案后，要進(jìn)一步提高混凝土的強(qiáng)度條件、抗拉強(qiáng)度等，從根本上避免裂縫問題的產(chǎn)生。在滿足配合比設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，調(diào)整減水劑等外加劑的質(zhì)量，避免裂縫問題的發(fā)生。

3.2.3保證澆筑質(zhì)量

首先，預(yù)防混凝土裂縫的關(guān)鍵在于加強(qiáng)澆筑施工質(zhì)量控制，確保工序的合理性、規(guī)范性。在澆筑施工前，需根據(jù)施工質(zhì)量要求，綜合考量施工現(xiàn)場的基本情況，制定切實(shí)可行的澆筑施工方案，為相關(guān)工作的開展奠定基礎(chǔ)。在澆筑大體積混凝土前，反復(fù)檢查鋼筋保護(hù)層墊塊數(shù)量是否充足，位置是否合理，穩(wěn)固性是否符合要求。在入模前，為進(jìn)一步強(qiáng)化澆筑施工效果，應(yīng)當(dāng)積極做好前期測量工作，在溫度條件、坍落度、綜合性能等指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，開展后續(xù)工作。一旦混凝土自由傾落高度超過2 m，為確保工序的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可合理使用漏斗、滑槽等基礎(chǔ)設(shè)備。如果在夏季施工，在攪拌混凝土前，可對(duì)粗集料進(jìn)行灑水降溫處理，避免水分流失過快或溫度下降較快而出現(xiàn)裂縫。如果在冬季施工，則要積極做好保溫處理。

其次，實(shí)施混凝土振搗工藝時(shí)，需保證振搗充分，提高混凝土密實(shí)度，進(jìn)而預(yù)防裂縫。通常應(yīng)用頻率較為廣泛的振搗工具包括：插入式高頻振動(dòng)棒、表面平板振搗器等。在振搗前，要積極檢查設(shè)備的性能，確保其為施工提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。在振搗施工環(huán)節(jié)，秉承“快插慢拔”的基本原則，讓力度適中，振搗充分，避免漏振。

此外，需在振搗施工周圍增設(shè)保護(hù)模板，避免應(yīng)力過大損害模板。同時(shí)要積極檢查模板質(zhì)量，確保支撐結(jié)構(gòu)溫度性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，接縫密實(shí)度符合質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)防漏漿問題，強(qiáng)化振搗效果。

再次，在施工過程中要對(duì)混凝土進(jìn)行分縫分塊處理，讓混凝土澆筑施工正常運(yùn)轉(zhuǎn)，控制內(nèi)外溫差，強(qiáng)化施工效果。通常，混凝土澆筑會(huì)采取分層澆筑的模式，與此同時(shí)，根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況，調(diào)整分層厚度，嚴(yán)格履行施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范控制澆筑施工。只有保證一層施工順利完成，才能推進(jìn)下一層工序，預(yù)防裂縫的產(chǎn)生。

最后，在混凝土澆筑過程中，應(yīng)加大溫度控制。這里為預(yù)防溫度裂縫產(chǎn)生，應(yīng)當(dāng)選擇類型、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等屬性符合實(shí)際施工的原材料，并對(duì)其進(jìn)行必要的降溫處理，加大澆筑過程的溫度控制力度，強(qiáng)化施工效果。例如，在對(duì)水泥進(jìn)行散熱處理時(shí)，要對(duì)粗骨料灑水降溫，然后，按照一定的混合料配合和澆筑施工規(guī)范開展作業(yè)。如果在此過程中出現(xiàn)溫度過高的問題，在拌制混凝土?xí)r可摻雜適量的冰塊，以降低溫度，避免裂縫的產(chǎn)生。

3.2.4積極落實(shí)維護(hù)保養(yǎng)工作

在施工過程中，對(duì)大體積混凝土進(jìn)行保溫或降溫處理，是預(yù)防裂縫的重要手段。在完成混凝土澆筑及振搗施工后，可以采取蓄水保溫的措施進(jìn)行必要的養(yǎng)護(hù)。一般，常見的保溫養(yǎng)護(hù)措施就是在混凝土表面覆蓋塑料薄膜或濕麻袋，降低內(nèi)外溫差，預(yù)防因溫度拉應(yīng)力導(dǎo)致的裂縫問題。保濕養(yǎng)護(hù)主要是為了避免混凝土表面水分流失過快，在完成澆筑后，在其表面覆蓋塑料薄膜。除此之外，為了進(jìn)一步強(qiáng)化養(yǎng)護(hù)效果，預(yù)防大體積混凝土出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫，還需讓養(yǎng)護(hù)時(shí)間超過14 d。

4 結(jié)語

針對(duì)路橋施工過程中混凝土裂縫的成因，我們采取必要的防護(hù)補(bǔ)救措施，這有助于強(qiáng)化工程質(zhì)量，延長路橋工程施工壽命，促進(jìn)路橋工程的快速進(jìn)步。