公路工程施工中混凝土裂縫成因與解決方法

趙華

（泗水縣交通運輸管理服務中心，山東濟寧 273200）

0 引言

公路工程是國家基礎設施建設的重要組成部分，對保障民眾出行、促進經濟發展具有重要意義。混凝土路面作為公路工程中使用最廣泛的路面形式之一，具有承載能力強、耐久性好、壽命長等優點，尤其是在山區石材豐富的地區，具有造價低的優勢。然而，在公路工程施工過程中會出現混凝土裂縫問題。混凝土裂縫不僅會影響路面的平整度和外觀，還會影響路面的使用壽命和安全性。因此，深入了解混凝土裂縫的成因，并采取有效的解決對策，對提高公路工程的質量和安全性有重要意義。

1 混凝土裂縫的危害性分析

第一，混凝土裂縫會影響行車安全。公路工程建設旨在提供安全便捷的交通條件，而混凝土裂縫會導致路面不平整、反射和噪聲等問題，使車輛行駛不穩定，易發生交通事故[1]。此外，混凝土裂縫還會導致胎噪增加，降低行車舒適度，給駕駛員帶來不便和疲勞感。

第二，混凝土裂縫會影響道路排水。道路排水系統是公路工程的重要組成部分，其作用在于保證道路排水順暢，確保公路正常運行，但混凝土裂縫會導致路面積水，影響道路排水系統的正常運行，加速路面老化和損壞，降低道路的使用壽命。

第三，混凝土裂縫會影響公路工程的美觀度。公路工程是城市的重要基礎設施，其外觀形象直接關系到城市形象的美觀度和環境的整體衛生狀況，而混凝土裂縫會影響路面的美觀度，破壞城市形象，影響城市的整體發展和旅游景觀價值。

第四，混凝土裂縫會降低公路工程整體質量，還會增加后期維護成本和維修難度，嚴重影響公路工程的可持續發展和運營效益。

圖1 公路工程中混凝土裂縫

2 公路工程施工中混凝土裂縫問題及成因

2.1 施工材料質量問題導致的裂縫

混凝土材料的質量對路面的使用壽命有重要影響。如果混凝土中添加的水泥、砂子、石子等原材料質量不達標，或者配合比不合理，容易導致混凝土裂縫。水泥是混凝土的主要膠凝材料，其品質直接影響混凝土的強度和耐久性；砂子和石子是混凝土的骨料，若其含有過多的泥土、粉塵、鹽分等雜質，會導致混凝土的強度下降，易發生裂縫。此外，如果混凝土的配合比不合理，即水泥與砂子、石子等材料的比例不當，也會導致混凝土的強度不夠，容易產生裂縫。

2.2 養護不足導致的裂縫

混凝土養護是保證混凝土工程質量的重要一環，養護不當也會導致混凝土裂縫。混凝土養護的主要目的是使水泥在混凝土中逐漸水化，提高結構強度和耐久性，同時保持混凝土的濕度合理，以避免收縮變形、產生裂縫[2]。在養護期內，若未能按照規范進行養護工作，容易導致混凝土表面出現干裂和龜裂，甚至影響混凝土的強度，擴大裂縫問題。此外，養護期間應避免強烈陽光照射，以免加劇混凝土的干燥程度，從而影響其性能。

2.3 溫度變化導致的裂縫

溫度變化是混凝土裂縫的主要成因之一。在混凝土凝固和養護過程中，由于溫度變化，混凝土內部會發生熱脹冷縮的變化，可能導致混凝土內部產生應力，進而引發裂縫問題。通常，溫度變化導致的裂縫會沿著混凝土的長度或寬度方向發生。

此外，混凝土的溫度還會受到環境溫度、太陽輻射、水分蒸發和風力等因素的影響，這些因素可能會導致混凝土表面和內部的溫度不同，從而產生內部應力，誘發裂縫。

2.4 混凝土收縮導致的裂縫

混凝土收縮也是會導致混凝土裂縫。混凝土凝固后，會發生收縮變形，這種變形可能會產生內部應力，導致混凝土裂縫。

混凝土的收縮可以分為干縮和水泥水化后收縮兩種類型。干縮是混凝土中的水分蒸發導致的收縮。當混凝土表面暴露在空氣中時，水分會不斷蒸發，從而導致混凝土收縮。干縮會導致混凝土表面和內部產生應力，從而引發裂縫問題。水泥水化后收縮是由于水泥在固化后會繼續進行水化反應，產生化學反應熱，從而導致混凝土收縮。水泥水化后收縮速度比較慢，但是會持續很長時間，進而引發裂縫問題。

3 公路工程施工中混凝土裂縫問題解決對策

3.1 有效控制材料質量

在公路工程施工過程中，材料質量是導致混凝土裂縫問題的關鍵因素。為了有效控制混凝土裂縫問題，需要在材料的選用中嚴格控制質量[3]。以下是有效控制材料質量的對策：

第一，選用高質量的原材料。選用優質的水泥、骨料和粉料等原材料，確保材料的品質符合施工要求。例如，優質水泥應具有高強度、低熱量、耐久性好等特點；優質骨料應具有堅硬、耐久、粒徑分布均勻等特點；優質粉料應具有細度高、活性好等特點。在選用高質量原材料的同時，需要全面考慮生產廠家的信譽、生產工藝、質量檢測等因素，以確保原材料的質量達標。

第二，嚴格控制材料的配合比。在混凝土的配合比設計中，應綜合考慮混凝土工程的實際情況和設計要求，根據混凝土的用途、強度等級、施工環境和材料的特性等因素，合理確定各材料的配合比。嚴格控制材料的配合比可以有效保障混凝土工程的質量和安全，同時可以避免浪費和不必要的成本支出。

第三，加強對材料的檢測和驗收。在選材過程中，要對原材料進行嚴格的檢測和驗收，確保所選用的材料符合質量標準。首先，需要對供應商進行認真的篩選和評估。其次，需要制訂嚴格的檢測和驗收標準。在驗收過程中，應根據標準對原材料的外觀、尺寸、強度等進行檢測，確保符合相關規定。同時，要對原材料進行抽樣檢測和試驗，以評估其力學性能和耐久性等指標是否達到要求。最后，應及時記錄和整理檢測數據，以備工程質量檢查和復核。

第四，引入第三方檢測機構。為了更加科學和客觀地評估材料的質量，可以引入第三方檢測機構對材料進行檢測，使材料的品質得到充分保障。選擇第三方檢測機構時，應進行市場調查，確保選擇的第三方檢測機構具備相應的資質及能力，以充分發揮第三方檢測機構的質量監督。

第五，加強施工現場管理。在施工現場，要對材料的儲存、搬運和使用等環節進行管理，確保材料不受影響和污染。同時，要對施工工藝進行嚴格把控，保證混凝土的施工質量達到標準。

綜合實施以上措施可以有效控制材料質量，降低混凝土裂縫的發生率，提高工程質量，延長公路使用壽命。

3.2 強化混凝土養護工作

混凝土養護工作是確保混凝土充分水化、固化和硬化的重要步驟，對避免混凝土裂縫的產生有重要作用。因此，強化混凝土養護工作是預防混凝土裂縫的重要手段。

第一，養護時間是保證混凝土質量的關鍵之一。混凝土澆筑后的前3 天是最關鍵的階段，需要特別注意養護。要根據溫度和濕度等環境條件，適當調整養護策略，以保證混凝土內部水分充分保留、均勻分布，防止過早干縮出現龜裂。同時，需要合理確定養護時間，以保證混凝土充分水化和固化，提高混凝土的強度和耐久性。

第二，混凝土的養護方式需要根據具體情況來選擇。噴水養護是較為常用的養護方式，其優點是能夠保持混凝土表面的濕潤狀態，有利于水泥的充分水化。覆蓋養護可以通過覆蓋塑料薄膜等材料，使混凝土表面保持濕潤狀態，同時可以起到一定的遮陽效果。加熱養護則是在低溫環境下進行養護的方式，通常采用加熱器等設備，提高混凝土表面的溫度，促進水泥充分水化、固化。養護時，應綜合考慮混凝土的實際情況、養護時間和環境條件等因素，進而選擇最適宜的養護方式。

第三，在混凝土養護過程中，應嚴格執行養護規程，確保混凝土養護質量符合相關標準和要求。例如，定期檢查混凝土表面的狀況，如有裂縫或損傷應及時進行修復。同時，要注意對養護工作的記錄和管理，及時記錄養護時間、溫度、濕度等信息，以便于后期跟蹤和分析。

3.3 控制混凝土施工溫度

施工過程中的溫度變化是混凝土出現裂縫的主要原因。因此，為了避免混凝土裂縫問題，可采取以下措施控制混凝土施工過程中的溫度變化。

3.3.1 控制混凝土的溫度

在混凝土配制過程中，應根據氣溫、濕度等因素控制拌和溫度。一般情況下，混凝土拌和物出機溫度不應超過30℃，最高不應超過35℃。

3.3.2 控制混凝土澆筑時間和速度

在混凝土澆筑過程中，應該控制澆筑時間和澆筑速度，盡量減少混凝土的溫度變化。具體來說，應該盡量縮短澆筑時間，采用合適的澆筑速度，避免混凝土在澆筑過程中受到過度的振動和摩擦。

3.3.3 采用低溫混凝土

在高溫環境下，可以采用低溫混凝土減少混凝土的溫度變化。低溫混凝土可以通過調整混凝土的材料配比和摻入適量的冰塊、雪水等方式配制。

3.3.4 采用降溫劑

在高溫環境下，可以采用降溫劑來降低混凝土的溫度。降溫劑可以通過降低混凝土中水的蒸發速度來降低混凝土的溫度，從而避免混凝土收縮，降低裂縫出現概率。

3.4 規范混凝土施工標準

規范混凝土施工標準是預防混凝土裂縫的關鍵。通過規范管理混凝土施工過程，可以有效地控制各項影響因素，從而有效混凝土裂縫的產生，提高工程質量。

第一，進行混凝土施工前，需要進行詳細的準備工作。地基處理、基礎制作和模板搭設是混凝土施工的關鍵環節。進行這些工作時，需要進行詳細的規劃和設計，并按照設計圖紙和相關規范進行施工。其中，地基處理是保證基礎穩定性的關鍵，需要根據地質條件和設計要求進行挖掘土壤、加固地基、安裝基礎鋼筋等。基礎制作是在地基處理的基礎上進行混凝土澆筑，其間需要確保混凝土均勻、密實、牢固。模板搭設時要求模板具有高強度、耐水性、剛性好等特點，以保證混凝土施工的精度和準確性。

第二，混凝土材料的配制應根據設計要求和相關規范進行，特別是在水灰比、水泥種類、砂石比例等方面要嚴格控制。水灰比是影響混凝土強度和密實度的重要因素，應按照設計要求進行配比，嚴格控制水灰比。水泥種類也會影響混凝土的強度和硬化速度，應根據設計要求選擇合適的水泥種類。同時，需要嚴格控制混凝土的砂石比，以保證混凝土的強度和密實度達標。此外，需要嚴格檢測混凝土材料的質量，如水泥的強度、砂石的質量等，以有效保證混凝土施工質量[4]。

第三，在混凝土澆筑過程中，應選擇合適的澆筑方法和設備，并保證混凝土的均勻性、密實性和流動性，以免出現澆筑不均勻或未能完全填充模板等問題。同時，要注意控制混凝土中的水分含量，避免水分過多，對混凝土強度和耐久性造成不利影響。

第四，混凝土澆筑后，必須進行適當的養護管理，以確保混凝土的強度和耐久性符合要求。養護時間通常為7～14 天，其間應保持適宜的濕度和溫度，以防止混凝土過早干縮，出現龜裂。此外，在混凝土未完全凝固之前，應避免施加重載荷載，以免影響混凝土結構性能。

第五，混凝土施工完成后，應進行質量檢驗，包括強度、密實度、收縮率等方面的檢驗。強度可以直接反映混凝土的質量和性能；密實度可以反映混凝土的均勻性和完整性；收縮率可以反映混凝土的干縮性和變形性能。混凝土的各項指標經檢驗均符合規范要求，方能保證混凝土工程質量。

4 結語

為更好地保證公路工程質量，需要結合混凝土裂縫成因，優化混凝土裂縫控制方略，從而更好地發揮公路工程的價值。并且，隨著科技的不斷發展，一些新型材料（如自愈合混凝土、納米材料、碳纖維等）的研發和應用將為解決混凝土裂縫問題提供更多選擇。同時，加強數字化施工技術的應用，如BIM 技術和智能化施工，有助于更好地預測和控制混凝土裂縫問題，不斷提高公路工程質量，為社會經濟發展提供更好的基礎保障。