市政橋梁施工混凝土裂縫問題與防治策略探討

鐘 鳴

（雅安市市政建設工程有限公司， 四川 雅安 625000）

對于當代建筑物來說，裂縫現象是鋼筋混凝土最常見的現象之一，也是最能接受的瑕疵之一，但是最終的接受程度取決于裂縫的長度、位置以及寬度等。對于市政橋梁坍塌倒塌現象來說，最開始都是從混凝土構件的物理尺寸逐漸擴散至構件力部分，比如橋梁在長時間動荷載作業下產生的裂縫以及地震以后會產生不規則裂縫等，這些都是源于人們對裂縫的初步認知。但是我們從質量角度來看，出現裂縫最主要的原因就是建筑物的施工設計以及材料等方面出現問題，對混凝土造成負面影響發生，發生保護層脫落、鋼筋腐蝕以及碳化等現象。鑒于此，在對裂縫進行分析時，一定要結合其不同特征分析產生的主要原因。

1 混凝土的主要特點

混凝土最主要的原材料包括水泥漿、石、砂等，是一種比較明顯的復合型材料，也正是由于其具備十分優異的性能，也被廣泛運用到建筑工程當中。但是與此同時，混凝土也是一種比較脆性的材料，與抗壓強度相比，其抗拉強度較低，。因此十分容易發生結構以及構件等類型的裂縫問題，這些問題也被稱作是混凝土并發癥。混凝土開裂后，隨著荷載的不斷作用，裂縫迅速增長和擴展，增加了混凝土的滲透性，加速了水、氧、二氧化碳、氯離子等有害物質的滲透，降低了混凝土的抗力，加速氯離子侵蝕和碳化的時間，降低鋼筋的理化性能，縮短結構中最重要的材料鋼筋混凝土的使用壽命。由于水泥混凝土以及鋼筋都存在十分明顯的被腐蝕性，其產生的裂縫可能性也較大，是目前建筑施工工程當中最常發生的危害之一。建筑結構的安全性與建筑工程使用壽命、使用年限有著直接關系。因此，建筑工程領域中關于混凝土結構的形式、裂縫類型也有著很多研究。相關學者也提出了很多預測、防治以及最終處理方法。大量的工程實踐以及試驗環節表示混泥土結構裂縫現象是必然情況，其在建筑施工環境以及建筑施工條件下是不可能完全消失的，只能通過盡可能地減少其結構裂縫現象的方式，減少建筑工程結構面臨的危險性[1]。

2 裂縫的基本概念與產生原因

2.1 裂縫的基本概念

建筑工程結構的裂縫現象存在很多種類，所有的混凝土結構建筑物都會存在裂縫，只是其情況有所差異。我們可以把建筑物裂縫分為無害裂縫與有害裂縫兩大類:第一，所謂無害裂縫，就是指這種裂縫對最終建筑物的結構影響較小，可被認為是無害的。但是無害裂縫也對工程質量有著一定警示作用，其在一定程度上也說明了該建筑物是存在一定質量風險的。第二，有害裂縫。其對建筑物的安全性能影響較大，其產生的原因大多與建筑物設計、材料選擇、施工管理等環節有關。施工人員在具體施工時出現了較為重大的失誤或是錯誤，導致整個建筑結構的穩定性、承載力以及變形能力都面臨著較大的不穩定性。此類裂縫在很多混凝土工程中都有所發生，也是目前建筑工程中需要重點防治的問題。此外，我們也可以根據人肉眼所見范圍把混凝土的有害裂縫分成微裂縫以及宏觀裂縫[2]。

2.2 裂縫產生的主要原因

產生裂縫最主要的原因是建筑內部構建以及材料內部發生荷載。一般來說，材料內部產生的作用力而發生的微裂縫現象我們可以忽略不計，應該要重點關注其他部件所產生的裂縫問題[3-4]。

2.2.1 裂縫由外荷載引起

(1)構件的橫向裂縫

構建橫向裂縫一般出現在易彎構件中，構件的截面受拉邊緣的混凝土拉應力超過其所能承載的抗拉強度極限時，那么在構件抗拉能力最弱的位置就會出現裂縫，產生裂縫的位置會因為失去拉應力而把其鋼筋承擔的外荷載向外提升。與此同時，裂縫兩側的混凝土也會向兩側進行回溯，使鋼筋位置與混凝土發生相對位移。兩者之間由于缺乏足夠的粘結力，因此其滑移程度與粘結力的約束存在關系。

(2)構件的斜裂縫

鋼筋混凝土的受彎構建在同時受到剪力與彎矩力的作用下，會產生一條比較接近于支座位置的斜裂縫，該裂縫主要集中在支座與荷載中。該裂縫會隨著外合力作用的增加而增加尺寸，甚至會讓原本的構件失去抵抗能力。該種裂縫對混凝土的構建有著十分明顯的破壞作用，且前期預兆不夠明顯，有著極大安全隱患。因此有關人員一定要重視混凝土裂縫的防治工作[5]。

2.2.2 裂縫由結構變形引起

(1)溫度裂縫

所謂溫度裂縫，就是指混泥土發生硬化現象以后，十分容易受到外界溫度影響以及材料水化現象影響而產生的收縮現象。該現象也是一種比較常見的混凝土構件現象，一般常發生于溫差較大的施工現場以及大體積混凝土。很多材料自身都存在熱脹冷縮現象，對于混凝土來說，其也是該種材料類型。如果混凝土的收縮冷縮不能在自身約束力下發生自由發展，那么其就會產生裂縫來對應，以達到抵消內部約束力的最終目的。裂縫產生過程與混凝土收縮時間有關，一般會在一兩年完成，且裂縫的產生形狀、產生尺寸以及發展都沒有固定規律。當溫度裂縫發展到一定程度時，混凝土也會出現不同程度的碳化現象，鋼筋也會面臨腐蝕。有關研究顯示，溫度裂縫十分容易受到外界溫度的影響，溫差較大時裂縫較寬，溫差較小時裂縫較小，且冬季裂縫比夏季裂縫尺寸要更大[6-7]。

(2)收縮裂縫

混凝土如果在空氣中發生硬化，體積會變小，進而產生收縮裂縫，如果混凝土是在水中結硬，那么其體積也會有所膨脹。收縮裂縫產生的原因可以分成干縮與凝縮兩大部分。第一，干縮是指混凝土構件在逐漸硬化的過程中會失去水分而發生收縮現象。第二，凝縮。是指混凝土表面會形成砂漿層，該層主要由細集料與材料水泥組成，由于混凝土構件分成上下兩層，且上層的巖漿層干縮比例遠遠大于下層混凝土。因此在這樣的情況下，凝縮裂縫也就產生。不管是干縮現象還是凝縮現象，都不會受外力影響。收縮現象是混凝土本身的收縮變形情況，不會受到外界因素約束，且這樣的現象會持續兩年以上甚至更久。

混凝土在發生水化時，其導熱系數會有所降低，構建內部的熱量散失速度也較慢，特別是對于部分大體積混凝土來說，構建內部的散熱速度更慢，構建體積會隨著溫度的升高而變得更加膨脹，也會在外部因為接觸環境的溫度低而產生體積快速收縮現象。不管是內部膨脹還是外部收縮，兩者在共同作用下極容易產生裂縫。因此在開展大體積混凝土施工工程時，要盡可能地選擇水化熱低的材料。

(3)沉陷裂縫

如果建筑物所處的位置土質不夠均勻，或者是人工在操作時，導致混凝土密實度不夠、模板支撐不夠等，都是導致混凝土發生結構裂縫的主要原因。特別是對于部分溫度較低的環境，混凝土的地基土質十分容易發生凍裂現象，這種凍土在外界環境影響下，會逐漸產生不均勻沉降情況，發生裂縫，這樣的地方也被稱作是沉降裂縫。

2.2.3 裂縫由材料所引起

在考慮混凝土硬化強度時，往往會考慮混凝土拌合過程中產生的堿性離子，因為混凝土中的堿性離子會與活性骨料通過吸收水份發生體積增大的化學反應，造成混凝土從內部產生應力，最終致使其膨脹開裂。這種現象為堿骨料反應，反應的結構容易產生裂縫。這種裂縫的出現對混凝土結構構件的使用安全性帶來很大的隱患，因此在材料的選擇上尤為重要，在材料選擇的時候，需要對水泥，粗細骨料的中活性成分要做好檢測和鑒定工作，保證混凝土的強度和質量。

3 市政橋梁施工混凝土裂縫優化措施

3.1 加強裂縫修補

施工人員在日常施工過程中一定要及時發現裂縫的存在，降低裂縫對整體工程施工的負面影響，做好對應的裂縫修補工作。具體的工作方法包括嵌縫法、表面修補法、加固法以及灌漿修補法等。比如在開展表面修補法時，可以對表面的部分裂縫進行整體修補，也可以借助水泥漿對裂縫進行涂抹，這樣能夠避免發生承載力受影響的情況。這種方法在我國的道路橋梁施工中是一種十分常見的方法；又比如灌漿修補法，能夠對出現結構性能的裂縫因素進行修補，可通過添加灌漿材料的方法對其硬化后的裂縫進行填補。日常中最常見的灌漿材料包括環氧聚合物、水泥漿等，如果裂縫現象較為嚴重，則可以利用聚氨酯或是甲基丙烯酸酯；又比如嵌縫法，主要是在裂縫處進行開槽，對其填補對應的封堵材料。這種方法的修補效果十分顯著，還能保證外觀整潔。而結構加固法最明顯的優勢就是能夠提升混凝土強度，提升橋梁使用壽命的同時也能通過增加橫截面積的方法達到修補目的，降低裂縫產生的負面影響。

3.2 控制施工溫度

通過埋設水管的方式可以達到冷水降溫的方式，控制施工溫度，這樣也能夠避免由于溫差過大而產生的裂縫問題。在拆除模具時，也應該根據嚴格的施工規定對溫度驟降產生的負面影響進行及時修補。比如在冬天施工時要積極采用覆蓋措施，在運輸混凝土時，可以借助一定的防曬措施避免發生水分流失現象。此外，控制水泥入機溫度也是緩解裂縫產生的重要舉措。一般來說，溫度控制在60℃以內最佳；而入模溫度則一般控制在30℃以內，這樣能夠有效緩解溫度對混凝土裂縫產生的催化作用。

3.3 混凝土裂縫的治理

治理混凝土裂縫最常見的方法之一就是充填法，特別是對于部分寬度較高的裂縫，這種方法的效果更是十分顯著。首先，施工人員一定要對現有的裂縫進行開槽，清理雜質后可用合適的填充料進行處理。在修復環節完成以后，可以開展對應的硬度測試，讓混凝土的表面能夠保持光滑；在利用灌漿操作時，可以利用處理裂縫表面的模式進行處理，但是這種方式僅僅只適用于較窄或較小的裂縫，最常見的填充物為環氧類樹脂。在正式填充之前，一定要用鋼絲對混凝土的表面進行整理，待完全清洗過后才可涂抹對應的環氧類樹脂。這是一種十分常見的裂縫處理模式，可較好地處理混凝土裂縫，也比較適用于較深的裂縫處理。

3.4 加強后期混凝土的養護

首先，針對混凝土產生的溫差問題，在澆筑環節結束以后，施工人員一定要加強對應的保溫操作。比如在冬季施工時要適當添加防凍劑，避免溫差過大而產生裂縫現象。其次，當混凝土初步成型以后，也可以在表面添加塑料膜以及帆布等基礎的保溫裝置，保持正常溫度。但是在控制溫度時也要控制對應的濕度，避免發生過于干燥而產生的混凝土裂縫現象。

4 結語

綜上所述，對于橋梁施工來說，會出現各種因素而產生的問題，這些問題會對整個橋梁施工質量造成影響，嚴重時甚至會對施工人員以及整個施工團隊造成人身安全影響。鑒于此，在實際施工時，管理人員一定要明確自身的管理態度，一定要重視混凝土的整個施工環節，避免發生裂縫現象，控制整個施工技術，完善對應的施工流程，提升混凝土施工質量的同時也可有效保證整個市政橋梁的施工質量。