公路工程施工中混凝土裂縫問題出現的原因及解決對策

李業龍

(中鐵十七局集團第三工程有限公司,河北 石家莊 050200)

引言

近年來，隨著中國經濟的發展，工業和民用建筑中混凝土的應用越來越多。而混凝土施工過程中，混凝土結構產生的裂紋問題日益突出，給建筑工程帶來了嚴重的安全問題和潛在危險。因此在分析和使用混凝土裂縫原因時，使用者對這些問題提出了相應的對策，對實際業務中產生的裂痕控制有很重要的意義。混凝土結構具有良好的耐久性、耐火性、可塑性和整體性，在施工材料中占有巨大的優勢，在當地建筑房屋、道橋方面有很多優點。但是在硬度、強度低的環境下，脆弱性材料在形成時，材料質量、施工工藝、施工過程的等諸多因素都容易受到影響，一旦環境溫度發生變化、地基沉降等問題，結構將更加不穩定，非常被動，而且容易產生裂紋龜裂的問題。

1 國內公路工程施工中混凝土裂縫的現狀及分類

1.1 國內公路工程施工中混凝土裂縫的現狀

我國的公路工程施工中，裂縫問題是一個比較嚴重的問題，在實際的施工中，裂縫問題的產生會對整個工程的質量造成非常大的影響和損失。在公路的建設過程中，由于受到各種因素的綜合作用，導致公路的結構出現了一定程度的破壞和變形，最終使得公路的使用年限大大的降低了。所以說，如果要想保證道路工程能夠安全、穩定地運行，就必須要重視裂縫這一問題。目前，國內大部分地區都采用的是粗放型混凝土澆筑方式，這種澆筑方法主要是利用鋼筋來完成，但是因為粗放型混凝土澆注量不足，因此會使其抗拉強度以及承載力都有所下降，從而使其抗裂性能變差，甚至還會發生開裂現象。

1.2 混凝土裂縫的分類

按照裂縫的成因，可以將其分為以下四類:第一類是結構性裂縫，主要是由混凝土自身的收縮和溫度變化所引起的裂縫;第二類是由混凝土的原材料質量所引發的裂縫;第三類則是從施工現場的環境因素和施工材料本身的性質等方面來進行分析，從而導致的裂縫;第四類則屬于外界的條件下產生的裂紋，這種現象的出現往往會對工程的整體造成影響，所以要在施工前對這些問題做好預防工作。根據不同的情況，采取相應的措施來避免這類問題的發生以及減少損失。如果在施工中的外部環境發生變化時，就需要及時調整混凝土的配合比，使其達到最佳的效果以保證公路工程的正常運行。因此，在公路工程的建設中，要嚴格的控制好水灰比，并對水灰的使用量加以限制，防止因為水灰比過大而使路面的承載力下降，進而破壞整個公路的功能與美觀。

2 混凝土裂縫的原因

2.1 混凝土材料本身的原因

注入混凝土后，建筑結構的硬化是一個漸進的過程。在混凝土硬化的過程中，水泥會產生大量的熱量，從而影響內外溫度導致溫差較大，這些熱量將會積聚，從而導致內部溫度迅速上升，一般都會有很大的熱量，在自然冷卻條件下，建筑物的混凝土表面迅速散熱，從而導致內外溫度差距大，這類斷裂通常發生在混凝土施工的中后期。

2.2 混凝土具有伸縮的特點

通常工程材料都具有熱脹冷縮的性能，混凝土也是如此，混凝土會因為內外環境溫度變化而發生改變，當其附加應力超過混凝土的抗壓強度時，可能會產生裂縫，這種裂縫在施工過程中顯而易見，如果這種裂縫不采取措施加以控制的話，裂縫會擴大造成變形甚至是損壞建筑物，比如一些常見的水泥路開裂，導致路基大部分下陷。混凝土的裂縫會導致部分路段或房屋的不美觀，甚至使建筑物成為危險結構，所以我們應該重視混凝土在澆筑中的特點。從而克服混凝土的熱脹冷縮，最大限度地減少損失。

2.3 施工方面的因素

混凝土是一種人工拌和材料，其質量的關鍵在于成型后的拌和，混凝土拌和、運輸、灌溉等各個實際過程中的缺陷和疏漏，除此之外，現場保護不好的也是混凝土龜裂的重要原因，所以要及時保養。而且還存在大部分施工沒有修繕，最終在復合物表面出現了裂痕。縫隙都是人為原因造成的，要加強施工方面的管理，消除可能發生龜裂的原因。其次，其張力低，普通的混凝土一般是由人造材料和填充骨料之間的材料組成，常用到的有沙礫、沙子、水泥和水組成的，將其混合后會發生硬化，其中沙子和石頭等人工材料起到骨架的作用，水泥漿補充骨架之間的空間，一般在潤滑的作用下，混凝土會有水泥收縮作用和良好的工作性能。但除水外，所有的混合表面都是脆性的，拉力很小。混合土在形體發生變化時，盡管量不多，但也會出現相同問題。

2.4 混凝土的缺點

混凝土在建筑結構中的牽引力低，一般由礫石、砂、水泥和水組成，人工材料在養護過程中形成，其中砂、石等材料已達到承載骨骼的能力。控制框架的作用和水泥收縮效應，它覆蓋集料的表面，厚而小，填充集料之間的空間，水泥水復合泥漿可在泥漿養護前潤滑混凝土拌合物。混凝土外加劑具有良好的工作性能。養護后，骨料可凝結成整體，但除水外，所有材料都是易碎的，當拉力較小時，混凝土受力變形，過大的壓力會引起破壞，普通的混凝土的彈性材料具有高抗壓強度的特點。由于低彈性，路面和橋梁上的荷載過大。當受力不足時，加載力不均勻，產生了無法承受的力量情況所以就有了裂痕。隨著橋梁建設的發展，混凝土應用出現的問題越來越嚴重。目前研究結果表明，通過對混凝土的澆筑過程進行觀察，發現混凝土的耐久性達不到工程預計目標。

耐久性表現在防凍和防止侵蝕等方面，通過《綠色建筑評價標準》的研究，發現混凝土本身的不透明度很強，而抵抗寒冷和侵蝕性很弱。冷凍防止性是指混凝土在使用環境中多次結冰，但仍然保持自身強度和完整性，一般情況下，當氣溫低于零度時，混凝土的膨脹力增大，混凝土本身的強度降低，裂縫增大。耐蝕城堡混凝土在酸堿鹽等腐蝕性環境中也能保持良好的抗擾性，但它是根據環境的不斷惡化摻合而成的。混凝土質量下降或保護層厚度不足，土壤保護層被二氧化碳侵蝕，混凝土強度耐久性下降。

2.5 施工質量的影響

混凝土在道路橋梁施工過程中，其中混凝土結構的鑄件、結構材料的制作、建模、運輸等環節進行施工時，工程不合理、施工工藝質量不良等情況也同樣會造成混凝土結構的龜裂等問題。

3 混凝土出現裂縫后預防措施及對策

3.1 混凝土溫度裂紋的控制

因為混凝土的內外溫度差存在較大的差距，所以可能會導致混凝土的裂紋，我們可采取利用微型水泥的措施，如塔明水泥等，降低混凝土的溫度差，從而達到降低抗壓強度的目標，符合現行國家標準。所以在建筑房屋時，需要測量水泥的濕度和溫度，從而確定混凝土的標準，避免混凝土的裂縫出現，進而減少工程誤差，降低水泥的使用，提高比例，降低混凝土的破損程度[2]。

3.2 混凝土施工方案控制

合理施工方案對防裂控制起決定性作用，要確定幾個重要工程，避免在變化斷面產生應力集中，應力集中部位需采取強化措施。在易裂邊緣設置鋼筋燈，提高混凝土的拉伸應力，需充分考慮施工時的氣候特點和合理安裝后的修補工件。調節混凝土的水和材料，減少混凝土的塌陷度，攪拌適量塑膠等。在施工的過程中，為了防止混凝土產生裂縫應該采取相應的保護措施，嚴格調整混凝土的內外溫度差，采取合理的施工方案，避免裂縫的產生，保障施工的質量。鑄件面冷卻或者在混凝上填埋管道，利用冷水通過內部下降和混凝土入模溫度等手段調節時間工作溫度。裂縫產生的主要原因是溫度的變化，特別是東北地區冬夏溫差的變化，使得混凝土結構更容易發生裂縫。為了防止混凝土表面開裂，保溫是防止開裂的重要手段，目前，保溫是防止混凝土內外溫度不平衡引起的溫度變化而產生裂縫的重要手段。

3.3 混凝土管理控制

維修技術的關鍵是使混凝土內部的溫度越來越相近，用溫度計測量溫度下降過程的溫差，減少溫差引起的內部反應力，減少裂紋的產生，其目的是使混凝土逐漸正常化生長，受外部環境影響較少。目前普通的管理方法是澆水保濕，這樣的話混凝土結構可以減少表面的收縮、防止裂縫、減少損失。然而，體積大的混合應力土根據內外的溫度而不同，有強度增大的傾向。當出現緩慢地表面破裂時，保護混凝土僅用一般的方法是不夠的。拆完模型后，避免外部氣候的影響，保護期應以混凝土強度最快增加的階段為準。混凝土在澆筑后的7～8日是進行養護的最好時間，只有合理保護，才能減少龜裂的可能性。

3.4 加強澆筑前后的管理

根據實際情況，可以從以下四個方面來進行預防混凝土裂縫的措施:(1)在施工過程中，要嚴格控制混凝土的配合比，保證混凝土的強度和耐久性。(2)在澆筑前，應該先對模板的位置做好標記，防止出現漏漿現象，并將其放置于潮濕的地方。(3)在澆筑完成后，應先用砂漿抹平然后再做接縫處理，要對其表面的平整度、含水量、含泥量等指標及時的檢查和校正，確保其符合設計要求。同時，還要對鋼筋的保護層厚度及間距等都有一定的檢測標準。(4)如果發現混凝土的內部結構出現了問題，應立即停止施工后繼續下工，待混凝土達到規定的抗滲性能之后，再重新做水泥砂漿的配制。若是有的混凝土中含有較多的骨料，則需要采取相應的措施來修補，使之具有足夠的抗壓性。

3.5 施工條件控制

通過對混凝土的試驗研究可以確定影響混凝土的因素有:溫度變化、水泥的用量、外加劑的用量以及施工的條件等。這些因素的綜合作用，對工程的質量和安全起到了決定性的作用;同時，還能有效地控制裂縫的發展和擴大。在進行實際的混凝土配合時，需要注意以下四個方面:(1)要根據現場的具體情況，選擇合適的原材料;(2)要嚴格的按照設計要求，保證混凝土的強度等級達到規定的標準;(3)在澆筑完成后，應及時的做好養護工作，防止由于天氣原因造成的砼收縮變形，從而引起裂縫的產生;(4)如果采用的材料是砂石，那么就要加強對砂石的保護措施，避免因為水化熱導致的砼內部的水分蒸發，進而使其內外部的溫差過大，最終出現開裂的現象發生。

3.6 混凝土中溫度條件的控制

在施工過程中，混凝土澆筑的溫度和濕度都會影響到其質量，如果在澆筑時沒有控制好澆注的溫差，就會使混凝土的內外部產生較大的溫差，從而使其出現裂縫。所以要對混凝土的內部結構進行合理的設計和調整，保證其具有足夠的強度、剛度，同時還要對外部環境的熱輻射情況做好相應的預防措施，以防止因為外界的因素而導致的混凝土開裂。在不同條件下以下三個方面：(1)在冬季的時候需要注意，要避免陽光直射，盡量減少太陽的照射; (2)氣溫較低的地區可以采用保溫和覆蓋的方法來降低水化熱，以達到降溫和保護凍土的目的;(3)當寒冷的氣候條件下，還應該考慮到風的作用來減小冰凍的發生概率，采取保濕的辦法來提高建筑的抗冷性。例如:用水泥砂漿或石粉等材料代替部分的水化反應，這樣就能有效改善建筑物的抗冷性，也能延長使用壽命。

4 結 語

近幾年來，隨著我國社會經濟的快速發展，城市建設中建筑工程量也越來越多，大部分作業中都要用混凝土，但混凝土自身強度較大容易在澆筑作業中產生裂縫，而且很容易影響正常使用，為了防止混凝土裂縫，需要采用合理設計和先進設計的施工方案，同時也十分需要良好的維修措施，并需要以專業化生產的方式安排工程的全部工序才能取得良好的效果。隨著科學技術的持續創新和發展，提高施工技術和專業知識素養、技術范圍和人員規模，這些不足之處終會得到完美解決，推動中國道路橋梁的施工建設，從而達到巔峰。