道路橋梁設計與施工中裂縫成因分析

辛德鵬

(中交一公局第二工程有限公司，江蘇 蘇州 215000)

混凝土材料是我國在進行道路橋梁建設工程中最常采用的基礎結構材料，而這種材料常常容易被環境因素和外界因素所影響，在工程施工的過程中產生裂縫，形成對施工過程和橋梁工程的安全風險和質量隱患。在實際的路橋工程建設施工過程中，當裂縫出現后，如果施工人員沒有加以重視，相關管理人員不負責任，沒有及時針對裂縫進行有效的處理和應對，將導致混凝土結構的質量和性能下降。因此，要結合具體情況分析出混凝土裂縫產生的根本原因，并針對裂縫病害進行有效的應對，保證道路橋梁工程的施工質量。

1 裂縫的危害

我國建筑行業在隨著科技的進步不斷發展，社會的進步發展也對我國道路橋梁的建設和交通運輸提出了更高的要求，道路橋梁的設計和施工在社會的發展進程中也扮演者越來越重要的角色，干系著經濟的發展和進步。基于此，建筑企業之間也存在著越來越激烈的競爭，為了擁有更多的市場份額，就要有更好的施工質量、口碑和企業形象，就意味著施工過程中要盡量避免問題的出現，保證較高的工程質量。然而在道路橋梁的設計和施工建設過程中，施工管理問題常常會導致混凝土裂縫的出現，這一病害不僅會嚴重影響施工質量，還會對施工單位的聲譽造成負面影響。裂縫的出現會降低路橋工程的安全性和穩定性，這是由于裂縫使混凝土的主體結構發生破損和改變，并且表面的混凝土裂縫常常會因為滲透作用而向混凝土的內部進一步深化和發展，對道路橋梁整體施工工程質量造成嚴重的負面影響。裂縫出現后，混凝土結構內部的鋼筋將會暴露出來，與空氣充分接觸，僅僅是天氣原因就會造成鋼筋的生銹和腐蝕，造成強度的降低和工程穩定性的降低，影響工程的使用壽命。如果道路橋梁工程的質量較差，過往車輛和行人的安全將無法得到保證，該路段上的交通運輸情況也將因為交通堵塞和交通事故的出現受到較大程度的影響。

2 裂縫形成的原因

2.1 溫度問題

混凝土具有熱脹冷縮的特質，會因為溫度的驟然變化發生形狀和結構的改變，當出現較大的溫差和溫度的驟變，混凝土極易因熱脹冷縮發生變形，進而導致了裂痕的產生。在對道路橋梁工程進行設計和施工之前，應該對施工場地和區域做好全面的勘查工作，不僅要考察施工地形，更要考慮到施工場地周圍的溫度，對溫度的變化加以明確。如果在施工過程中產生較大溫差，混凝土將極易發生變形，并且這種熱脹冷縮的變形會受到一定程度上的約束和限制。當這種約束力達到一定數值時，應力將會產生并存在混凝土的結構中，這種應力會導致道路橋梁工程中混凝土內部結構的變化，混凝土在對這種應力做出平衡的過程中就會導致裂縫的產生。道路橋梁工程的施工建設單位常常會讓施工人員提前做好防護措施以防混凝土裂縫的產生，但是在實際的施工過程中，工作人員常常難以對溫度進行有力地把握和控制，很容易在原本裂縫的基礎上因溫度的變化使裂痕病害更加嚴重，影響到施工的效果。

2.2 荷載問題

荷載問題也是產生混凝土裂縫的一大主要原因，荷載問題的產生主要與道路橋梁工程的路基結構建造有關。在混凝土路基的建造過程中需要使用多種不同的設備進行施工。部分路基結構的強度不高，當大型設備對其進行施工碾壓時，會造成十分嚴重的裂縫問題，導致路基的質量大打折扣。此外，當道路橋梁工程施工完成后，過往通行的車輛荷載也會對橋梁路面的結構造成影響，當壓力過大超出路面的承載能力時，就會導致路面結構受損產生裂縫[1]。對道路橋梁工程進行設計和施工時，應該對混凝土的受力進行全面的分析，充分考慮到混凝土因應力作用而產生的受力差距，一定程度上規避混凝土裂縫的產生。

2.3 收縮問題

收縮裂縫是由于混凝土具有收縮性能而產生的一種裂縫類型，且在道路橋梁工程中較為常見。在施工的過程中，需要考慮到混凝土的收縮性并對這一性能加以重視，收縮裂縫的產生不僅會對施工質量造成影響，更會影響到施工工程中的其他結構。混凝土的收縮性會導致混凝土在受到環境因素后發生形狀變化，產生裂縫病害。施工人員在對道路橋梁工程中的混凝土進行澆筑后需要進行一段時間的等待才能繼續后續施工。在完成混凝土澆筑后的一段時間內，混凝土結構中的水泥將會產生水化熱反應，這種反應會快速蒸發掉混凝土結構中的水分，導致混凝土結構的收縮。當這種情況發生時，塑性收縮問題也會發生在未硬化的混凝土中。當混凝土發生硬化，混凝土的水分蒸發，導致表面濕度降低，不能達到工程施工的標準和要求，而后混凝土將會收縮，體積變小，產生較為嚴重的龜裂和裂縫病害。

2.4 材料質量問題

材料的質量是進行工程施工過程中最為重要的基礎，如果建筑中使用的材料不符合相關標準和存在質量問題，將會導致混凝土的質量難以保證，整體道路橋梁工程的結構穩定性和安全性也會受到影響。混凝土的制造原材料主要有水泥和其他骨料等，除此之外，還需要通過摻和劑等額外的添加劑提高混凝土的性能。在進行工程施工前，需要嚴格檢查混凝土制造過程中需要使用的各種原材料，杜絕因貪圖短時效益而降低材料要求，使用廉價但粗制濫造的材料。在進行混凝土的制造時，還要注意到水分的影響，如果水分過大，也容易產生結構的裂縫。相關技術人員應該考慮到材料間的相互作用問題，注意添加劑的合理使用，否則部分材料間的化學反應也會造成裂縫病害。

3 道路橋梁施工中混凝土裂縫問題的應對措施

3.1 合理布局

在進行道路橋梁工程建設施工前，應該勘測和了解實際的施工場地情況，然后要對施工工程進行整體設計，需要結合實際場地情況對施工工程進行合理布局。施工人員需要結合工程設計充分考慮具體的施工情況，科學、合理地對鋼筋、混凝土等施工結構材料進行安排，使工程的荷載力和穩定性符合施工要求和標準，防止在施工中出現裂縫[2]。在對布局問題進行設計和探討時，應該充分考慮到道路橋梁在施工結束后付諸使用的過程中的交通運輸情況，具體路段具體分析，不能一概而論，要尤其注意交通繁忙的路段的最大荷載。此外，還要充分考慮到施工過程中可能出現的環境變化和天氣變化等影響，并對此做好解決預案，防止施工過程中裂縫的產生。

3.2 控制原材料質量

在施工開始前，管理人員應該對施工將使用的各種原材料及其配比進行嚴格的審查，不僅要保證種類充分，還要保證規格規范和質量達標。在道路橋梁施工過程中混凝土的制造環節里，要嚴格把控各種材料的配比，要注意材料配比對于混凝土質量和強度的影響。如果不對材料配比加以重視，很有可能導致水泥的等級不夠，進而混凝土的穩定性也難以符合工程要求。水泥決定著混凝土的整體性能，如果水泥出現較為嚴重的質量問題，將導致混凝土易出現裂縫。對于在進行材料混合的過程中需要使用的添加劑也要進行謹慎選擇，達到外加劑應該達到的效用，使混凝土的穩定性提升，較少出現裂縫問題。

3.3 控制施工溫度

溫度的變化是混凝土出現裂縫較為常見的原因之一，因此在進行道路橋梁施工的過程中應該對溫度嚴加控制，防止混凝土結構因溫度的變化而發生形狀變化，導致裂痕的產生。在實際的施工過程中，工作人員應該在施工前對現場溫度進行測量，并對天氣的變化進行預測和明確。在這樣的基礎上，要對施工的工藝和技術進行優化，當天氣炎熱時，要注意控制混凝土澆筑時混凝土的厚度，防止其內部產生的水化熱長時間難以消散，還要控制好混凝土澆筑的速度。在施工過程中，可以在需要的地方布置一些測溫裝置，時刻對現場施工溫度加以顯示，方便施工人員對溫度進行控制。在溫度得到測量之后，應該及時地加以記錄，如果溫度過高，應該及時進行控制，盡量保持在25攝氏度以內。混凝土的養護工作同樣不可缺少，合理、有效的養護可以避免混凝土產生裂縫。

3.4 優化結構設計

通過對過往施工工程的總結可以對現有的施工過程和結構進行優化。優化的目的是使工程的施工過程更加合理，一定程度上提高工程的施工質量，并保證工程結構的穩定和安全，防止結構問題的產生。施工人員要在混凝土表面加一層保護膜，防止混凝土發生腐蝕問題。除此之外，工作人員還應該注意到鋼筋在結構中的重要性，可以通過縮小間距和使用小直徑鋼筋的方式來使混凝土結構更加穩固，降低產生裂縫的可能性。在進行道路橋梁的施工設計時，還要檢查好施工模板，對其剛度和穩固性做出檢測，保證其滿足施工的標準和要求[3]。在各個施工環節的實施和進行過程中，也要注意養護工作的重要性，使工程的使用壽命得以延長。

3.5 加強裂縫修補

如果在施工過程中產生裂縫，施工人員要對裂縫及時進行處理，減少裂縫對與整體工程帶來的不利影響，對裂縫進行修補。常用的裂縫修補方式有灌漿法和表面修補法等。在進行灌漿法修補裂縫時，需要先將裂縫清理，然后注入特殊的材料進行修補。常用的修補材料是環氧聚合物或水泥漿，如果裂縫較為嚴重，還需要使用甲基丙烯酸酯等材料。如果采用表面修補法，主要是將水泥漿涂抹在裂縫表面，實現修補的效果。這種方式是最常使用的修補方式，可以一定程度上減輕裂縫對混凝土造成的不利影響。除此之外，還可以采用嵌縫法。這種方法下，需要對裂縫進行開槽和材料的填充，這種方式進行的修補結果較為整潔，不會對工程外觀造成較大影響。還可以通過對工程結構的加固來實現混凝土橫截面積的增加，達成修補裂縫的目的。

4 結 語

裂縫是道路橋梁建設過程中極易產生的病害，不僅會對工程外觀造成影響，更會影響工程的質量問題，形成安全隱患。導致裂縫出現的較為常見的原因有溫度的變化、收縮問題、原材料問題等。因此需要注意導致裂縫產生的種種原因，并針對具體情況采取合適措施進行補救，注意對溫度的控制、施工設計和結構的調整并對裂縫及時加以修復和養護，保證工程的施工質量和安全穩定性。