路橋施工中大體積混凝土裂縫成因與防治措施

畢麗媛

摘要：在我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過程中，運(yùn)輸行業(yè)逐漸成為經(jīng)濟(jì)建設(shè)中非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容。而運(yùn)輸行業(yè)中路橋工程的建設(shè)是非常重要的，尤其是工程的應(yīng)用質(zhì)量，會(huì)對(duì)交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生重要的影響。在進(jìn)行路橋工程建設(shè)時(shí)，如果施工階段就出現(xiàn)了一些裂縫問題，就會(huì)直接降低混凝土結(jié)構(gòu)的防水效果，會(huì)導(dǎo)致工程的整體牢固性能不斷降低，結(jié)構(gòu)的耐久性能也無法滿足建設(shè)的需求，會(huì)影響工程的正常應(yīng)用。因此，在進(jìn)行路橋施工時(shí)，必須對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問題進(jìn)行有效的防治。本文就路橋施工中大體積混凝土裂縫成因與防治措施進(jìn)行相關(guān)的分析和探討。

關(guān)鍵詞：路橋施工;大體積混凝土;裂縫成因與防治措施;分析探討

一、前言

在進(jìn)行路橋工程建設(shè)時(shí)，大體積混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫度應(yīng)力和裂縫問題的發(fā)生，都是需要重點(diǎn)關(guān)注的建設(shè)環(huán)節(jié)。施工企業(yè)必須對(duì)這些環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的把控，才能提高整體應(yīng)用質(zhì)量。就以我國目前工程項(xiàng)目的建設(shè)來看，在進(jìn)行房屋建筑工程和水利工程的施工中，很多施工企業(yè)對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制技術(shù)已經(jīng)比較成熟。但是在進(jìn)行路橋工程施工的過程中，并沒有對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，也沒有對(duì)施工時(shí)存在的一些裂縫問題，及時(shí)地進(jìn)行發(fā)現(xiàn)和解決。不僅影響了工程的建設(shè)質(zhì)量，還會(huì)降低工程的應(yīng)用效益，不利于施工企業(yè)的發(fā)展[1]。

二、工程實(shí)例

如圖1所示，就以我國某一路橋工程的建設(shè)來說，在對(duì)已經(jīng)建設(shè)完成的4個(gè)橋墩進(jìn)行檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，橋墩的表面存在一些豎向的裂縫。在對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行勘察之后，可以得知裂縫的寬度比較小，雖然沒有超過可控的范圍和標(biāo)準(zhǔn)。但是如果施工企業(yè)沒有對(duì)這一裂縫問題進(jìn)行及時(shí)的控制，就會(huì)對(duì)橋墩應(yīng)用的美觀性和持久性，產(chǎn)生不利的影響。時(shí)間久了，就會(huì)對(duì)路橋工程的實(shí)際應(yīng)用質(zhì)量造成不利的影響[2]。

三、路橋施工中大體積混凝土裂縫成因

（一）水泥存在水化熱引發(fā)裂縫問題

在進(jìn)行路橋工程施工的過程中，水泥材料水化過程會(huì)產(chǎn)生比較多的熱能。一些體積比較大的混凝土結(jié)構(gòu)，截面厚度都比較大。這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱能力比較差，所以在水化階段產(chǎn)生的熱能，無法及時(shí)的散發(fā)到外界環(huán)境中，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度急劇升高。如果在進(jìn)行施工時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差過大，就會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度應(yīng)力。而且在這個(gè)階段外界的溫度越高，內(nèi)部的應(yīng)力就會(huì)越大，就會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的問題。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差超出25度之后，就會(huì)直接產(chǎn)生裂縫問題。在進(jìn)行這一工程項(xiàng)目建設(shè)的過程中，使用的是早強(qiáng)的水泥材料，這種材料的水化反應(yīng)發(fā)生速度比較快，內(nèi)部溫度的上升速度也很快。在這個(gè)過程中，結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差很容易就超過了25度，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在應(yīng)用時(shí)出現(xiàn)了裂縫的問題[3]。

（二）選用不合適的施工技術(shù)導(dǎo)致裂縫問題的發(fā)生

在進(jìn)行工程實(shí)際建設(shè)時(shí)，施工技術(shù)的選擇和執(zhí)行，都會(huì)對(duì)整個(gè)工程的建設(shè)質(zhì)量產(chǎn)生直接性的影響。如果施工企業(yè)在進(jìn)行這一工程項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，選用的施工技術(shù)不夠科學(xué)合理，無法滿足工程的建設(shè)要求，就會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)離析的現(xiàn)象。在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行澆筑作業(yè)時(shí)，結(jié)構(gòu)的內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一些聚集團(tuán)，這些聚集團(tuán)材質(zhì)不同，而且每一種聚集團(tuán)的收縮率存在較大的差異。在結(jié)構(gòu)凝固的過程中，如果內(nèi)部的水泥漿收縮率大于結(jié)構(gòu)本身的收縮率，就會(huì)導(dǎo)致裂縫問題的出現(xiàn)。導(dǎo)致這項(xiàng)問題出現(xiàn)的主要原因，是在進(jìn)行混凝土材料攪拌作業(yè)時(shí)，對(duì)于作業(yè)的時(shí)間沒有進(jìn)行嚴(yán)格的控制。因?yàn)樵谶@個(gè)過程中要加入一些減水劑，如果攪拌時(shí)間不足，就無法充分發(fā)揮減水劑的作用，會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)在運(yùn)輸和澆筑階段，出現(xiàn)比較嚴(yán)重的離析現(xiàn)象[4]。

如果在進(jìn)行建設(shè)的過程中，選用的澆筑作業(yè)手法不科學(xué)，也容易引發(fā)裂縫問題。一般來說在進(jìn)行澆筑作業(yè)時(shí)，首先要將混凝土泵運(yùn)輸?shù)綐蚨盏耐斜P位置，然后通過兩側(cè)的串筒讓混凝土結(jié)構(gòu)到達(dá)需要進(jìn)行澆筑作業(yè)的區(qū)域。在這一作業(yè)過程中，會(huì)受到結(jié)構(gòu)自身流動(dòng)性能的影響，而且施工人員采用的振搗棒設(shè)備，也會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用力，容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)離析問題?；炷两Y(jié)構(gòu)能夠?qū)σ欢ǖ臏囟葢?yīng)力產(chǎn)生抵抗，但是結(jié)構(gòu)自身的硬度必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，才能提高應(yīng)用質(zhì)量。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)澆筑作業(yè)的后續(xù)兩周時(shí)間內(nèi)，混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度增長(zhǎng)速度比較緩慢。根據(jù)實(shí)驗(yàn)證明，在澆筑作業(yè)之后的3天左右，混凝土結(jié)構(gòu)的硬度非常低。但是在這個(gè)階段，結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度和內(nèi)外溫差都在急劇的上升，甚至可能達(dá)到最大值，這就會(huì)導(dǎo)致裂縫問題的出現(xiàn)[5]。

（三）外部環(huán)境的變化程度比較激烈引發(fā)裂縫問題

在進(jìn)行路橋工程項(xiàng)目施工時(shí)，因?yàn)橥饨绲氖┕きh(huán)境溫度無法進(jìn)行嚴(yán)格的控制，這些溫度影響因素會(huì)直接對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)澆筑作業(yè)時(shí)的溫度產(chǎn)生影響。如果施工環(huán)境的溫度比較高，就會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的自身溫度不斷升高。如果在這個(gè)階段，環(huán)境溫度發(fā)生了降低，就會(huì)增大結(jié)構(gòu)的溫度梯度。如圖2所示，如果施工環(huán)境中的溫度急劇下降，就會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差不斷增大，會(huì)直接產(chǎn)生裂縫問題[6]。

（四）混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)不到位導(dǎo)致裂縫問題的發(fā)生

在進(jìn)行工程項(xiàng)目施工時(shí)，如果沒有對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行及時(shí)的養(yǎng)護(hù)或者養(yǎng)護(hù)作業(yè)不到位，也會(huì)導(dǎo)致裂縫問題的出現(xiàn)。在這個(gè)階段，要想降低裂縫問題的出現(xiàn)頻度，就必須將結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差控制在25度以下。如圖3所示，但是很多施工人員在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)作業(yè)時(shí)，沒有嚴(yán)格按照施工的要求進(jìn)行各項(xiàng)操作，也沒有對(duì)結(jié)構(gòu)的溫差進(jìn)行有效的控制，增加了裂縫問題的出現(xiàn)頻率。會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在應(yīng)用時(shí)，出現(xiàn)更多的裂縫問題，而且影響了工程的外觀形象[7]。

四、路橋施工中大體積混凝土裂縫問題的防治措施

（一）加強(qiáng)裂縫負(fù)荷的控制

施工企業(yè)在進(jìn)行這一工程項(xiàng)目建設(shè)的過程中，對(duì)鋼筋材料進(jìn)行了合理的選擇，在對(duì)鋼筋材料進(jìn)行設(shè)置時(shí)，主要是形成了一股內(nèi)部支撐力量，便于后續(xù)混凝土結(jié)構(gòu)的形成。在進(jìn)行鋼筋實(shí)際設(shè)置時(shí)，為了提高鋼筋材料的設(shè)置密度，施工企業(yè)選擇了一些型號(hào)比較纖細(xì)的鋼筋材料，并且將材料之間的作業(yè)距離控制在了10 cm左右。施工人員為了讓鋼筋材料分布更加的均勻，在混凝土結(jié)構(gòu)的表面和邊緣位置設(shè)置了相應(yīng)的鋼筋網(wǎng)片。在這個(gè)過程中，施工人員為了避免鋼筋材料腐蝕問題的出現(xiàn)，在進(jìn)行大體積混凝土結(jié)構(gòu)建設(shè)時(shí)，對(duì)鋼筋材料的強(qiáng)度和規(guī)格進(jìn)行了慎重的選擇，并且對(duì)鋼筋保護(hù)層的厚度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制[8]。

采用這種作業(yè)方式，不僅可以對(duì)裂縫問題的出現(xiàn)進(jìn)行控制，而且增大了混凝土結(jié)構(gòu)的建設(shè)強(qiáng)度。但是在進(jìn)行實(shí)際作業(yè)時(shí)，施工企業(yè)必須對(duì)混凝土材料的攪拌作業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，要對(duì)添加劑的用量進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，才能保證鋼筋材料在應(yīng)用時(shí)，能夠保持更好的耐久性能。施工人員在對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行澆筑作業(yè)時(shí)，還要對(duì)外界環(huán)境的作業(yè)溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，盡可能地減少外界環(huán)境急劇變化的發(fā)生。而且在建設(shè)階段，不能讓鋼筋材料直接接觸到水分，才能避免出現(xiàn)銹蝕的問題。在進(jìn)行作業(yè)時(shí)，施工企業(yè)對(duì)各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的管理，提高對(duì)裂縫負(fù)荷的控制力度[9]。

（二）強(qiáng)化收縮型裂縫的控制

一般來說在進(jìn)行大體積混凝土結(jié)構(gòu)建設(shè)時(shí)，導(dǎo)致收縮型裂縫問題出現(xiàn)的原因比較多，要想對(duì)這種裂縫問題進(jìn)行及時(shí)的控制，并且提高控制的力度，施工企業(yè)就要從以下幾個(gè)方面對(duì)問題進(jìn)行預(yù)測(cè)和解決。首先在對(duì)混凝土建設(shè)材料進(jìn)行選購時(shí)，采購部門和相關(guān)的人員，必須根據(jù)工程的建設(shè)要求，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，對(duì)混凝土材料進(jìn)行合適的選擇，要保證選擇的混凝土材料含泥量和雜質(zhì)都處于可控的范圍內(nèi)。在對(duì)水泥材料進(jìn)行選擇時(shí)，要選用一些低能的粉煤灰水泥材料，而且要對(duì)水泥材料的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的管控[10]。

在對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行澆筑作業(yè)時(shí)，頂帽和托盤以及墩身的建設(shè)要實(shí)現(xiàn)一次立摸，要先進(jìn)行墩身和托盤的澆筑作業(yè)，然后將捆綁之后的頂帽和墊石鋼筋吊裝到規(guī)定的位置，然后對(duì)頂帽進(jìn)行澆筑。在將混凝土泵運(yùn)輸?shù)蕉枕攨^(qū)域時(shí)，要采用分層澆筑的作業(yè)方式，并且進(jìn)行分層的振搗作業(yè)。在開展?jié)仓鳂I(yè)時(shí)，要從橋墩的一側(cè)向另一側(cè)進(jìn)行挪移作業(yè)，才能保證混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑更加均勻。在開展作業(yè)時(shí)，還要一層一層的進(jìn)行精細(xì)作業(yè)，要將每一層澆筑的厚度控制在30 cm左右。在進(jìn)行振搗作業(yè)時(shí)，要將泛漿作為作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，每次作業(yè)的時(shí)間要小于20 s。工具到模板的距離要控制在20 cm左右，每次作業(yè)的間隔也應(yīng)該保持在20 cm左右。

（三）對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差進(jìn)行嚴(yán)格的控制

在進(jìn)行工程項(xiàng)目實(shí)際建設(shè)時(shí)，要想對(duì)裂縫問題的發(fā)生進(jìn)行預(yù)測(cè)和解決，首先要對(duì)水泥材料進(jìn)行嚴(yán)格的選擇。要選擇質(zhì)量更好的水泥材料，并且對(duì)水泥材料發(fā)生水化反應(yīng)的階段進(jìn)行嚴(yán)格的控制。還要對(duì)熱能的產(chǎn)生進(jìn)行嚴(yán)格的管理，確?；炷两Y(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差能夠固定在可控的范圍內(nèi)，才能避免裂縫問題的發(fā)生。在進(jìn)行作業(yè)時(shí)。減少混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差產(chǎn)生的主要措施，就是對(duì)水泥材料水化反應(yīng)階段產(chǎn)生的熱能進(jìn)行控制。所以在對(duì)水泥材料進(jìn)行選擇時(shí)，要選擇一些低熱的水泥材料。在進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，施工人員還應(yīng)該對(duì)混合砂的比例進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整，要保證混凝土結(jié)構(gòu)的砂細(xì)度處于允許的范圍內(nèi)，而且要保證顆粒更加的均勻，粉含量不能超出1/5。在進(jìn)行作業(yè)的過程中，還可以對(duì)粉煤灰材料的添加量進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑黾樱┕と藛T可以用粉煤灰材料替代部分水泥材料。

在本次工程建設(shè)的過程中，選用了二級(jí)粉煤灰材料，添加用量為27%。國家的標(biāo)準(zhǔn)要求在進(jìn)行粉煤灰材料添加時(shí)，添加量只要不超過40%就可以允許。所以，在進(jìn)行這項(xiàng)工程建設(shè)時(shí)，可以適當(dāng)?shù)卦黾臃勖夯也牧系挠昧浚蛊溥_(dá)到35%左右。也就是說在進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，每一立方米的混凝土結(jié)構(gòu)中摻雜了136 km的粉煤灰材料。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)建設(shè)時(shí)，還要對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的配合比進(jìn)行科學(xué)的調(diào)配。在結(jié)構(gòu)澆筑作業(yè)的6天左右，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度增加比較快，溫差的形成速度也比較快，容易引發(fā)裂縫問題的出現(xiàn)。因此施工企業(yè)可以選用一些普通的硅酸鹽水泥材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)的建設(shè)。應(yīng)用這種材料建設(shè)完成的結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度增長(zhǎng)速度比較緩慢，而且溫差不會(huì)輕易超過25 ℃，也就不容易引發(fā)裂縫問題。

（四）加大混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)力度

在對(duì)路橋工程的橋墩區(qū)域澆筑作業(yè)完成之后，需要將混凝土結(jié)構(gòu)的表層，用塑料薄膜進(jìn)行全面的覆蓋。在用塑料薄膜覆蓋之后，還應(yīng)該選用合適的保溫罩，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)密的保溫。當(dāng)結(jié)構(gòu)的溫度固定在20 ℃左右之后，才能去掉保溫罩。要用保溫罩將模板進(jìn)行嚴(yán)密的包裹。一般來說保溫罩的設(shè)置，都是由兩層構(gòu)成的，內(nèi)部為棉被，外部是防水材料。在保溫罩的接口處需要進(jìn)行嚴(yán)密的連接，才能充分發(fā)揮保溫罩的作用，避免因?yàn)楸卣执嬖谫|(zhì)量問題，影響?zhàn)B護(hù)作業(yè)的開展。施工企業(yè)在對(duì)這一工程進(jìn)行養(yǎng)護(hù)作業(yè)時(shí)，不僅在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)開展了作業(yè)，而且提高了作業(yè)的力度。使得結(jié)構(gòu)在應(yīng)用時(shí)，各項(xiàng)性能更加的優(yōu)越，有效降低了裂縫問題的發(fā)生。

五、結(jié)語

綜上所述，在進(jìn)行路橋工程建設(shè)時(shí)，大體積混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，是非常重要的一項(xiàng)施工內(nèi)容。但是這項(xiàng)結(jié)構(gòu)容易存在一些裂縫問題，導(dǎo)致裂縫問題出現(xiàn)的原因比較多樣，而且施工階段會(huì)受到各種因素的影響。施工企業(yè)要想對(duì)這項(xiàng)問題進(jìn)行妥善的解決，就應(yīng)該結(jié)合工程的實(shí)際建設(shè)情況，根據(jù)裂縫問題發(fā)生的原因，采取針對(duì)性的預(yù)防措施。才能降低大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題的發(fā)生概率，確保路橋工程項(xiàng)目在應(yīng)用時(shí)外形更加的美觀，使得工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量能夠得到進(jìn)一步提高，促進(jìn)這項(xiàng)工程的可持續(xù)發(fā)展。

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