道路橋梁施工中混凝土裂縫成因分析及應對措施

呂奎達

寧波路橋工程建設有限公司 浙江 寧波 315000

1 混凝土裂縫成因分析

根據形成原因的不同，當前較為普遍的混凝土裂縫主要有收縮裂縫、溫度裂縫、沉降裂縫以及施工質量裂縫幾種，下面將具體分析其成因。

1.1 收縮裂縫及其成因

收縮裂縫即由于混凝土硬化的過程中，由于各部位含水量、溫度等的不同而造成收縮不均勻，進而產生收縮應力；如果收縮應力超出了混凝土本身的抗拉伸強度后，就會引發裂縫的產生，即收縮裂縫。收縮裂縫的具體表現形式以及成因如下：

1.1.1 收縮裂縫的表現形式。①塑性裂縫。混凝土混合料中的水泥在澆筑完成后會產生水化反應，產生的熱量會使水分大量蒸發，造成混凝土內部水分過少而產生收縮，形成塑性裂縫；混凝土在硬化的過程中，其中的骨料受自身重力會產生下沉，如果在此過程中碰到鋼筋，就會沿著鋼筋的方向產生塑性裂縫。②干縮裂縫。在混凝土硬化的過程中，其中的水分會由于各種因素如溫度過高蒸發、水化反應等造成損失，水分的流失會使混凝土結構產生干縮；而混凝土的表層水分與內部的水分損失的速度會有一定的差異，這種差異就會造成混凝土內外收縮的不均勻，進而產生干縮裂縫。另外，如果道路橋梁的混凝土施工中配筋率較大，那么在混凝土硬化、體積收縮變小的過程中就會受到鋼筋的阻礙，造成干縮裂縫的產生。

1.1.2 收縮裂縫的產生原因。①水泥的性能和用量是引發收縮裂縫的主要因素。通常來說，低熱水泥的收縮性較高，而硅酸鹽水泥的收縮性則相對較低；水泥用量越大，產生的收縮應力越大，因此產生的收縮裂縫也越多。②骨料的因素。骨料的粒徑過小，含水量就會增多，因此產生的混凝土收縮應力就會越大。③混凝土混合料的配合比例不合適，例如水灰比過高，產生的收縮應力就會過大。④混凝土振搗不均勻、不到位，或者混凝土的養護時間過短、濕度養護不到位，都會造成收縮裂縫的產生。

1.2 溫度裂縫及其成因

溫度裂縫即混凝土結構內外的溫差造成應力過大，超出混凝土結構的受力范圍，進而引起的裂縫，其會隨著溫差的變化而產生相應的變化。具體產生原因如下：①外界溫度過高，混凝土的外部受到陽光暴曬，導致外部的溫度迅速升高，形成內外的溫差，增加局部的拉應力，容易引起溫度裂縫。②在道路橋梁混凝土施工過程中，遇到突然的天氣降溫，造成表面溫度急劇下降，而內部的溫度下降速度較慢，加上水泥水化反應產生的熱量，就會形成較大的內外溫差，引發溫度裂縫。③在進行混凝土施工的過程中，外部環境溫度過低，同時又沒有采取有效的保溫措施，就會形成內外的溫差。④對于大體積混凝土施工，由于混凝土的結構厚度超過2m，內部因為水化熱反應造成大量的熱量積聚，無法及時排出，就會造成內部溫度快速升高，內外溫差明顯，進而引發溫度裂縫[1]。

1.3 沉降裂縫及其成因

因為道路橋梁路基不均勻沉降或者位移引發的混凝土結構裂縫即為沉降裂縫，其具體形成原因如下：①在進行道路橋梁施工之前，沒有做好充分的地質調查工作，導致制定出的地基處理方案不適用于現場的實際地質狀況，容易在后期出現地基沉降的問題，引發混凝土的結構裂縫。公路橋梁處于地質條件復雜并且變化較大的路段，不同性質的地質條件會產生壓縮性的差異，也容易引起不均勻的沉降。②道路橋梁工程施工中，選用的樁基礎結構不同，或者將不同樁徑、樁長以及材質的樁基礎混用、在標高差異較大的基底上采用擴大基礎，都會引發后期道路橋梁路基的不均勻沉降，導致混凝土結構的裂縫。③對于軟土路基，沒有采用有效的技術進行處理，導致道路橋梁在使用的過程中，受到車輛、路面橋面的荷載，以及雨水的沖刷、侵蝕等因素，會導致原有土層變形、壓縮，引發混凝土的不均勻沉降裂縫。

1.4 施工質量裂縫及其成因

在道路橋梁的混凝土施工中，經常會因為混凝土施工工藝不規范或者質量不合格而導致混凝土產生不同走向、深度的裂縫，具體表現如橫向裂縫、縱向裂縫、貫穿裂縫等，其具體成因如下：①混凝土在澆筑的過程中，振搗不充分、不均勻，容易導致出現蜂窩、空洞等問題，這些問題都是引發混凝土裂縫的隱患所在；混凝土在澆筑的過程中速度過快，而其本身的流動性又較差，這就導致混凝土中的原材料存在較大的沉降差異，容易造成裂縫的產生。②混凝土在運輸過程中缺乏保溫防曬等防護措施，或者運輸的距離過長，導致水分嚴重流失，使混凝土的坍落度降低，這樣的混凝土在澆筑后非常容易引發裂縫；為了使泵送混凝土具有足夠的流動性，施工單位往往會隨意增加水、水泥等的用量，這會導致混凝土的收縮應力增大，出現裂縫問題。③在進行分層澆筑混凝土時，每層澆筑時的間隔時間沒有把握好，例如間隔時間過長，在上層混凝土完成初凝后才進行下一層的澆筑，使兩層之間的混凝土表層無法充分黏合，容易出現水平裂縫。④在進行澆筑時，安裝的模板缺乏足夠的剛度，或者沒有合理的安排模板，導致模板結構不穩，會導致混凝土澆筑的過程中模板變形，容易造成混凝土結構的裂縫；過早的拆除模板，如在混凝土還未達到強度標準要求時就拆除了模板，混凝土結構在自身重力以及施工中的各種荷載壓力下，就容易產生裂縫甚至斷裂[2]。

2 混凝土裂縫的應對措施

2.1 收縮裂縫的控制措施

在進行混凝土收縮裂縫的控制時，需要從以下幾方面入手。首先，要控制好混凝土各種原材料的質量，對原材料的性能標準進行檢測，確保其性能標準符合道路橋梁混凝土施工的需求。例如，對于水泥來說，要選擇強度等級適宜的水泥型號，既不能選擇等級過低的水泥，會造成最終的混凝土強度不足的問題，同時又不能選擇等級過高的水泥，容易產生較大的干縮反應，引發裂縫；對于骨料來說，要選擇合理的骨料粒徑與級配，控制好含砂率。其次，要優化混凝土各種原材料的配合比例。在施工前，必須對施工現場的各種實際條件如地質、氣候、環境等情況進行充分的調查，明確道路橋梁工程的設計需求，合理的確定混凝土各原料的配合比例，并進行現場試驗，根據結果對配合比例進行不斷的調整、優化，最終確定最為適宜的配合比例，減少混凝土收縮反應帶來的收縮裂縫問題。在進行混凝土配置的過程中，為了減少干縮反應，應當適當的調整水灰比，減少水泥用量，同時為了保證混凝土具有足夠的強度，可以適當添加一些外加劑，實現減水、增塑的目的。例如，添加改性木鈣減水劑，能夠在保證混凝土結構強度、坍落度等性能的前提下，減少水泥和水的用量，同時還能夠減緩水泥水化反應的速度，避免水泥化熱帶來的熱量急劇增加現象，預防混凝土干縮帶來的裂縫問題。再次，要選擇合理的混凝土施工工藝和施工技術，并且嚴格按照工藝標準要求進行操作，同時還需要安排專業的管理人員進行混凝土施工過程的監管，確保混凝土配比、拌合、運輸以及澆筑、養護過程中的精細化操作，能夠處理好可能會引發裂縫的細節問題。最后，在混凝土澆筑完成后，要注意做好混凝土的養護工作，尤其是濕度養護，使用草墊、塑料薄膜等覆蓋混凝土表面，并進行適當的灑水，避免水分快速蒸發，并且要保持混凝土表面的濕潤度[3]。

2.2 溫度裂縫的控制措施

進行混凝土溫度裂縫的控制時，可以從以下措施著手：①做好混凝土混合料的質量控制，尤其要控制好粗集料的最大粒徑，同時做好混凝土的配比實驗，優化配合比例。②控制好混凝土的攪拌時間，不能進行過長時間的攪拌，否則會造成表面水分的流失，引發裂縫；同時要做好混凝土運輸過程中的防護，縮短運輸距離，使用專用車輛進行混凝土的運送。③選擇合適的混凝土澆筑技術，例如進行分層澆筑以及分塊澆筑，確保混凝土內部的熱量能夠及時地散發，避免在內部積存造成的內外溫差。④控制好混凝土施工過程中的內外溫差。對于外部溫度來說，要盡量避免在極冷或者極熱的天氣下進行混凝土澆筑施工，如果不可避免的這種氣溫條件下施工，則需要采取一定的保溫或者降溫措施，避免外部溫度過高或者過低造成的內外溫差；對于混凝土內部溫度的控制來說，可以通過設置冷卻水管等方式，來降低混凝土內部因為水化反應產生的熱量，加速熱量的散發。⑤混凝土澆筑完成后，要做好混凝土的溫度養護，通過覆蓋、遮擋等措施，做好混凝土表面的溫度控制工作。在進行混凝土溫度養護時，要合理的設置混凝土內外結構的溫度監測點，例如在混凝土結構的內部，要均勻分散的設置溫度監測點，確保監測數據的全面性、可靠性，混凝土的外部周邊環境中也要設置溫度監測點，對于監測結果進行實時的、動態的記錄、對比，在內外溫差超出20℃時就要提高警惕，調整養護措施，控制內外溫差，避免溫差過大造成溫度裂縫的出現[4]。

2.3 沉降裂縫以及施工質量裂縫的控制措施

要實現沉降裂縫的控制，就要做好道路橋梁路基的施工，避免路基沉降帶來的道路橋梁混凝土結構裂縫。首先，在施工前要做好道路橋梁施工現場的地質水文條件勘察工作，據此制定合理的路基施工和處理方案。同時加強施工工程的管理，確保路基處理的質量，保證路基的強度和密實度，避免后期受各種荷載和外力的影響導致的沉降。其次，對于一些特殊的地質條件，如軟土土質，要應用先進的技術做好處理，提升路基的穩定性，避免發生沉降引發的混凝土結構裂縫。

對于因施工質量因素引起的混凝土裂縫，首先要做好道路橋梁混凝土施工的設計工作。在設計時，要綜合多方因素，考慮到道路橋梁的受力情況，設計合理的結構形式；合理的選擇配筋形式，盡可能地選擇小直徑、小間距的方式，或者在混凝土結構的表面配備金屬擴張網，提升整體混凝土結構的抗裂性能。其次，要做好混凝土施工過程中的監督管理，在進行混凝土澆筑前要先檢查模板的安裝質量，主要檢查內容包括模板的剛度是否符合施工要求、模板安裝是否牢固、穩定等；在澆筑過程中，要控制分層、分段澆筑中間的間隔時間，同時要保證混凝土的坍落度、流動性等滿足澆筑的要求，不能隨意地添加材料，變更混凝土的配比；在澆筑的過程中必須控制好溫度、速度等要素；做好澆筑過程中的振搗工作，根據不同施工部位的實際情況和需求來設計合理的振搗頻次、力度及時間，既要避免漏振也要避免過振的現象；在澆筑時應當盡可能地保證澆筑的連續性，不留施工縫，避免留下混凝土裂縫問題的隱患[5]。

3 結束語

當前，混凝土結構作為道路橋梁工程施工普遍采用的結構方式，由于受混凝土原材料本身性能、反應以及外界環境、地質條件、施工等因素的影響，不可避免的會產生裂縫問題，這也是影響道路橋梁整體質量和安全性的重要問題。為此，需要從混凝土裂縫產生的原有入手，有針對性的采取措施，來預防、避免混凝土裂縫的出現，通過提升混凝土原材料本身的性能，提高混凝土設計和施工技術水平，做好道路橋梁混凝土施工方案，并做好施工過程中的質量管控，全面的控制引發混凝土裂縫的各項因素，保證混凝土施工的質量，為公路橋梁的施工質量奠定良好的基礎。