道路橋梁施工中混凝土裂縫的原因及對策分析

肖 妍 熊 鵬

（浙江省建投交通基礎建設集團有限公司，浙江 杭州 310012）

現階段，在道路橋梁施工行業，混凝土材料應用極為廣泛且占比較重，但因其較差的抗拉性能以及不合規的使用，會埋下事故隱患，影響了行車安全。而實際施工過程中，由混凝土本身特性所引發的質量問題也屢見不鮮，其中，較為常見的就是以混凝土裂縫形式表現出來的，此類問題涉及到主客觀因素較多，比如施工管理不善，荷載作用下的裂縫，變形作用下的裂縫等，這就需要我們予以重視并積極研究其產生原因及防治措施。

1 道路橋梁施工中混凝土裂縫的常見類型

在道路橋梁施工過程中，常見的混凝土裂縫主要分為以下四種類型，分別是荷載型裂縫、混凝土收縮型裂縫、溫度變化而產生的裂縫以及沉降型裂縫。[1]

1.1 荷載型裂縫

荷載作用下形成的這類裂縫一般都具有較為明顯的規律性，此類裂縫的出現預示著承載力可能不足或存在嚴重問題，如最先出現在承受彎矩最大截面的梁板跨中或連續梁支座處產生的彎曲性裂縫，隨著時間的推移裂縫會向周邊發展，進而使混凝土的保護層受到破壞甚至脫落，因而工作人員必須要重視因承載力不足而產生的消極的連鎖反應，加強前期的承載力裂縫防范工作。

1.2 收縮型裂縫

混凝土材料本身具有收縮性特征，這主要是由于在澆筑結束后的一段時間內，混凝土在凝結硬化過程中因水泥的水化反應現象，混凝土內部水分急速流失，從而導致混凝土因失水而發生了體積的大幅度收縮，而早期的混凝土強度較低，當這種變形應力超過混凝土所能抵抗的最大應力時就會出現收縮裂縫。

1.3 溫度變化引起的裂縫

外部氣溫變化、內部水泥水化反應會導致溫差，與其他材料相似，混凝土材料也是具有一定程度的熱脹冷縮性質，水化熱等會引起的溫度發生驟然改變的現象，均會使之發生變形，當材料變形受阻而產生的應力超出自身所能承受的最大限度時，就會出現裂縫[2]。在進行大體積混凝土施工時，在澆筑后的硬化階段會釋放出大量的水化熱，從而使得混凝土因內外部位溫差大而引發裂縫出現，且溫度裂縫容易受到環境因素的影響，并呈現出季節性的特點，會隨著季節溫度的變化擴大或縮小。

1.4 沉降型裂縫

地基沉降不均勻引起的裂縫在工程中也較為常見，一般公路項目里程較長，同一項目的地質差異較大，承受荷載不均等均會造成地基土的不均勻沉降，從而在混凝土結構內部產生附加力，該應力超出本身能承受的抗拉能力時就會引起開裂。

2 混凝土裂縫具有的危害性

道路橋梁作為當前最重要的基礎設施建設，一旦出現問題將會威脅到人們的出行安全。經濟的發展帶動交通運輸業迅速發展，也對路面橋面的承載能力要求更為嚴格。混凝土裂縫的出現影響的將是整個道路橋梁結構的安全，甚至最后導致橋梁工程的坍塌，給國民的生命安全帶來了極大的威脅。混凝土出現裂縫之后，需要安排專業的施工人員來進行搶修，同時需要付出一定的人力物力和時間成本，還會給社會正常的交通出行帶來擁堵，并影響后期的道路橋梁施工的工期。此外，當混凝土已經出現了裂縫時，空氣中的水分、二氧化碳等物質很容易滲入并且給混凝土內部結構帶來不利影響，比如碳化現象、鋼筋銹蝕，導致道路橋梁的承載力下降[3]。

3 道路橋梁工程中混凝土裂縫產生的主要原因

3.1 設計疏漏、施工質量監管不力

設計階段，由于設計人員結構計算疏漏、設計強度不足、采用模型不合理等因素；施工階段，作為整個道路橋梁工程的施工主體，施工人員因缺少切實的法律規范、條例來規范和約束他們的施工行為，導致他們對施工過程沒有加以重視，不遵循國家的施工標準和規范，不按圖施工、擅自改變施工工藝流程。同時部分施工人員缺乏相關專業知識的學習和認識，如混凝土組成材料的配比比例不夠熟悉，不了解結構受力特點，過早拆模、吊裝，預應力放張不符合要求，均會引起裂縫的出現，無法做好過程的監督與控制，也就無法保證整個道路橋梁工程的質量效益。

3.2 外界溫度變化的影響

溫度裂縫與溫度的變化有著緊密的聯系，在施工過程中尤其常見。道路橋梁工程施工都是在露天的場所下進行的，外界氣溫條件的改變會對混凝土產生不同程度的影響。除此之外，混凝土澆筑后釋放的水化熱也會造成內部溫度的改變，形成內外溫度的差異，而當溫度應力過大時，也會使混凝土產生裂縫。混凝土因溫度變化而導致的裂縫與其內部組成結構、質量體積等都有一定的關系[4]。

3.3 混凝土原材料不合格

混凝土裂縫與其原材料的質量有著直接的關系。比如，水泥因過期、受潮等原因導致強度不足產生的開裂。粗細集料粒徑過小且級配不合理、細集料含量過多，致使水泥用量增大，從而加大了混凝土收縮導致出現裂縫。同時，粗細集料中有害雜質含量超出規定后，也會造成不利影響，如含泥量過大、有機質含量過高，混凝土的強度、耐久性均有所下降而開裂。同樣，水、外加劑等其他組成材料中氯化物雜質含量不滿足技術規范要求時，均會影響混凝土強度等性能。

3.4 施工工藝不規范

道路橋梁施工中，在混凝土攪拌、運輸、澆筑、振搗、養護各施工階段，若施工人員對質量把關不嚴格，施工工藝不合規，均會引起各種類型的混凝土裂縫產生。比如，過長的攪拌、運輸時間，會使混凝土中水分蒸發損失過多，產生不規則的收縮裂縫；振搗不密實造成的空洞、蜂窩麻面，也會使混凝土強度、耐久性大大降低從而導致荷載型裂縫產生；混凝土初期養護不夠及時、養護時間不夠充分致使混凝土表面急劇收縮出現的收縮裂縫；混凝土因分段施工或未連續澆筑形成的施工縫，而施工縫的接頭部位處理不當都是引起后期混凝土產生裂縫的原因之一[5]。

4 有效應對道路橋梁施工中混凝土裂縫的對策

4.1 有效控制并降低溫度差

針對上述裂縫類型及產生的原因分析，重視溫度變化導致的混凝土裂縫，探索多種可能減少溫差的手段和方法，以此來降低混凝土裂縫發生的概率顯得尤為重要。首先，加強混凝土拌和、澆筑、養護等施工過程中對溫度的監控，確保混凝土拌和、澆筑溫度較低。其次，應盡可能地規避在高溫炎熱時段進行混凝土施工，而若在夏季進行澆筑施工作業時，可以通過降低混凝土一次澆筑的厚度或預埋冷水管的方式來保證熱度的散發，從而減少混凝土內外結構的溫度差異。同時，澆筑完成的還要避免暴曬，而在冬季時則要做好對混凝土的保溫措施，減少內部結構之間因拉應力而引起凍脹裂紋，防止混凝土在前期因溫度過低對結構穩定性造成不利影響[6]。

4.2 加強對混凝土材料及配合比的管控

混凝土材料的優劣直接對最終的道路橋梁的施工質量產生直接影響，特別是在后期裂縫的治理和工程的整體質量方面影響較大。在開展混凝土施工作業之前，要有專業的試驗人員對混凝土的原材料質量進行嚴格的篩選和檢測，了解材料的規格質量要求，基于道路橋梁施工的預期目標和要求，來選擇滿足強度質量的水泥及骨料等，只有確保混凝土組成的原材料滿足技術規范及設計質量要求，才能在根源上做好對混凝土的質量控制。水泥因其具有一定的特殊性，水化熱指數變化較大，為了避免裂縫的形成，在滿足強度等其他要求下，可以通過選擇釋放水化熱較低的水泥品種以及盡量降低水泥的使用量來減弱水化熱對混凝土的不利影響。除此之外，還需要重視骨料粒徑大小及級配要求，做好混凝土的配合比設計試驗，盡量降低水灰比，同時增大骨料的使用量等，以及現場拌和用粗細骨料的含水量試驗，及時對于試驗式配合比進行調試工作，最終確定合理的施工配合比以保證混凝土的施工質量，降低混凝土裂縫發生的概率。

4.3 嚴格控制施工工藝和質量

在道路橋梁施工中，防治裂縫的重要舉措之一就是對工藝過程的嚴格控制及優良的施工操作水平，只有在施工階段做好質量管控，才可以最大程度地避免后期裂縫的形成。因此，施工人員必須嚴格按圖紙及技術規范要求施工，提前做好人員、施工設備的統籌規劃，嚴格把握混凝土拌和、運輸、澆筑、振搗所需時間，確保實現混凝土澆筑施工的連續性，減少施工縫。首先，在混凝土拌和過程中，嚴格按照經批復的混凝土施工配合比進行計量投料拌和，通過試拌確定拌和時間等工藝參數，以保證拌制的混凝土具有良好的施工和易性。另外，混凝土拌合站場地的選擇也非常重要，要盡可能地選擇距離澆筑現場近一些的位置，不僅有利于降低施工成本，同時也便于后期的混凝土材料的運輸，避免了路上的損耗和顛簸，減少了混凝土的離析和水分蒸發損失，以減少后期收縮裂縫的形成。其次，要做好對于混凝土的振搗澆筑施工的控制。作業人員要控制好混凝土的送料時間，防止混凝土先于送料之前出現凝結硬化現象。嚴格遵循以車為單位來逐個監測混凝土的坍落度的方法，防止部分混凝土因坍落度損失過大不合格而影響整個道路橋梁的質量。此外，道路橋梁工程在澆筑混凝土時，還需要根據具體的情況選擇最為合理的振搗方式，如果混凝土的需求量較小或者需要較高的塑性的話，可以選擇人工的方式來進行振搗，能夠保證混凝土更加均勻密實。相反如果混凝土的需求量較大，就需要采用機械方式進行振搗，以保證振搗的效率和質量。同時，作業人員需要對振搗的時間和方式進行科學控制，以排除混凝土內部的氣泡，同時也要避免遺漏或者速度過快等問題。最后，做好施工過程中及后期的混凝土養護工作。除了在前期以及中期混凝土裂縫的防護治理工作外，后期的維護工作也是非常需要重視的環節。混凝土裂縫中有一部分就是因為養護工作不到位而產生的，尤其是在冬夏季溫差過大的氣候環境下，更要加強養護質量，高溫時常采用覆蓋養護、灑水養護等方式，避免混凝土表面水分蒸發損失過快，低溫下對混凝土的保溫措施也需增強，最終降低裂縫出現的幾率。相關部門及管理人員還可以通過建立專門的維修養護小組，重視養護工作的正常進行，制定出道路橋梁的質控計劃，要求作業人員按照計劃開展工作。

4.4 加強沉降裂縫的控制

地基沉降不均勻所引起的裂縫，往往是由于不良的地質條件及對于凍土、軟土等地基處理不當所導致的。因此，在對于此類裂縫的控制中，要做好不良地質的前期勘查設計工作，在施工階段，嚴格按照設計及技術規范要求施工，同時做好沉降監測工作，只有當地基處理達到設計規范要求時，才能避免后期因大范圍沉降導致混凝土結構內部產生附加力而形成裂縫。

4.5 對已產成的混凝土裂縫的處理措施

在施工過程中，一旦發現道路橋梁出現了裂縫的跡象，應該立即采取積極的修補措施，以免裂縫的擴大惡化而造成混凝土結構質量嚴重受損，從而產生危害。首先，對于寬度、深度且規模小的裂縫，采用表面處理的方法進行修補，即將需要處理的混凝土裂縫部位表面清洗干燥后，采用涂抹或貼補材料的方式進行處理。而對于修補較寬的裂縫，可采用填充法直接進行處理，處理方法較為簡便且成本較低，而灌漿法處理是目前應用得較為廣泛的，從細微到大裂縫均能使用，且使用效果也比較理想，它是通過采用注漿設備將補縫用漿液注入裂縫中，以達到封閉裂縫的效果。

5 結語

總而言之，道路橋梁是當前重要的基礎設施工程，施工建設的質量安全和操作規范性是最基本的要求和標準。對于在施工過程或后期出現的混凝土裂縫問題，工作人員在進行原因分析時要辯證性地去看待，從設計、施工、養護運營使用各環節進行詳細的系統分析，找出原因，分析性質，預測其對于道路橋梁整體質量的危害性，然后針對不同的裂縫形成原因采取行之有效且經濟合理的方法解決，對癥下藥方能取得良好的成效，也能最大程度上降低建筑施工企業的成本損失。