呂奎達(dá)

寧波路橋工程建設(shè)有限公司 浙江 寧波 315000

1 混凝土裂縫成因分析

根據(jù)形成原因的不同，當(dāng)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(zhì)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(jìn)而產(chǎn)生收縮應(yīng)力；如果收縮應(yīng)力超出了混凝土本身的抗拉伸強(qiáng)度后，就會引發(fā)裂縫的產(chǎn)生，即收縮裂縫。收縮裂縫的具體表現(xiàn)形式以及成因如下：

1.1.1 收縮裂縫的表現(xiàn)形式。①塑性裂縫?；炷粱旌狭现械乃嘣跐仓瓿珊髸a(chǎn)生水化反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量會使水分大量蒸發(fā)，造成混凝土內(nèi)部水分過少而產(chǎn)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(chǎn)生下沉，如果在此過程中碰到鋼筋，就會沿著鋼筋的方向產(chǎn)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(fā)、水化反應(yīng)等造成損失，水分的流失會使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生干縮；而混凝土的表層水分與內(nèi)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(nèi)外收縮的不均勻，進(jìn)而產(chǎn)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(chǎn)生。

1.1.2 收縮裂縫的產(chǎn)生原因。①水泥的性能和用量是引發(fā)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(chǎn)生的收縮應(yīng)力越大，因此產(chǎn)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(chǎn)生的混凝土收縮應(yīng)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(chǎn)生的收縮應(yīng)力就會過大。④混凝土振搗不均勻、不到位，或者混凝土的養(yǎng)護(hù)時間過短、濕度養(yǎng)護(hù)不到位，都會造成收縮裂縫的產(chǎn)生。

1.2 溫度裂縫及其成因

溫度裂縫即混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外的溫差造成應(yīng)力過大，超出混凝土結(jié)構(gòu)的受力范圍，進(jìn)而引起的裂縫，其會隨著溫差的變化而產(chǎn)生相應(yīng)的變化。具體產(chǎn)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(dǎo)致外部的溫度迅速升高，形成內(nèi)外的溫差，增加局部的拉應(yīng)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(nèi)部的溫度下降速度較慢，加上水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，就會形成較大的內(nèi)外溫差，引發(fā)溫度裂縫。③在進(jìn)行混凝土施工的過程中，外部環(huán)境溫度過低，同時又沒有采取有效的保溫措施，就會形成內(nèi)外的溫差。④對于大體積混凝土施工，由于混凝土的結(jié)構(gòu)厚度超過2m，內(nèi)部因為水化熱反應(yīng)造成大量的熱量積聚，無法及時排出，就會造成內(nèi)部溫度快速升高，內(nèi)外溫差明顯，進(jìn)而引發(fā)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(fā)的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫即為沉降裂縫，其具體形成原因如下：①在進(jìn)行道路橋梁施工之前，沒有做好充分的地質(zhì)調(diào)查工作，導(dǎo)致制定出的地基處理方案不適用于現(xiàn)場的實際地質(zhì)狀況，容易在后期出現(xiàn)地基沉降的問題，引發(fā)混凝土的結(jié)構(gòu)裂縫。公路橋梁處于地質(zhì)條件復(fù)雜并且變化較大的路段，不同性質(zhì)的地質(zhì)條件會產(chǎn)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(chǔ)結(jié)構(gòu)不同，或者將不同樁徑、樁長以及材質(zhì)的樁基礎(chǔ)混用、在標(biāo)高差異較大的基底上采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，都會引發(fā)后期道路橋梁路基的不均勻沉降，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫。③對于軟土路基，沒有采用有效的技術(shù)進(jìn)行處理，導(dǎo)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(dǎo)致原有土層變形、壓縮，引發(fā)混凝土的不均勻沉降裂縫。

1.4 施工質(zhì)量裂縫及其成因

在道路橋梁的混凝土施工中，經(jīng)常會因為混凝土施工工藝不規(guī)范或者質(zhì)量不合格而導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生不同走向、深度的裂縫，具體表現(xiàn)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(dǎo)致出現(xiàn)蜂窩、空洞等問題，這些問題都是引發(fā)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(dǎo)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(chǎn)生。②混凝土在運(yùn)輸過程中缺乏保溫防曬等防護(hù)措施，或者運(yùn)輸?shù)木嚯x過長，導(dǎo)致水分嚴(yán)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(fā)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(dǎo)致混凝土的收縮應(yīng)力增大，出現(xiàn)裂縫問題。③在進(jìn)行分層澆筑混凝土?xí)r，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(jìn)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(xiàn)水平裂縫。④在進(jìn)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(dǎo)致模板結(jié)構(gòu)不穩(wěn)，會導(dǎo)致混凝土澆筑的過程中模板變形，容易造成混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫；過早的拆除模板，如在混凝土還未達(dá)到強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)要求時就拆除了模板，混凝土結(jié)構(gòu)在自身重力以及施工中的各種荷載壓力下，就容易產(chǎn)生裂縫甚至斷裂[2]。

2 混凝土裂縫的應(yīng)對措施

2.1 收縮裂縫的控制措施

在進(jìn)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(zhì)量，對原材料的性能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，確保其性能標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)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(qiáng)度不足的問題，同時又不能選擇等級過高的水泥，容易產(chǎn)生較大的干縮反應(yīng)，引發(fā)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(yōu)化混凝土各種原材料的配合比例。在施工前，必須對施工現(xiàn)場的各種實際條件如地質(zhì)、氣候、環(huán)境等情況進(jìn)行充分的調(diào)查，明確道路橋梁工程的設(shè)計需求，合理的確定混凝土各原料的配合比例，并進(jìn)行現(xiàn)場試驗，根據(jù)結(jié)果對配合比例進(jìn)行不斷的調(diào)整、優(yōu)化，最終確定最為適宜的配合比例，減少混凝土收縮反應(yīng)帶來的收縮裂縫問題。在進(jìn)行混凝土配置的過程中，為了減少干縮反應(yīng)，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)恼{(diào)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(qiáng)度，可以適當(dāng)添加一些外加劑，實現(xiàn)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(jié)構(gòu)強(qiáng)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(yīng)的速度，避免水泥化熱帶來的熱量急劇增加現(xiàn)象，預(yù)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(shù)，并且嚴(yán)格按照工藝標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行操作，同時還需要安排專業(yè)的管理人員進(jìn)行混凝土施工過程的監(jiān)管，確?；炷僚浔?、拌合、運(yùn)輸以及澆筑、養(yǎng)護(hù)過程中的精細(xì)化操作，能夠處理好可能會引發(fā)裂縫的細(xì)節(jié)問題。最后，在混凝土澆筑完成后，要注意做好混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，尤其是濕度養(yǎng)護(hù)，使用草墊、塑料薄膜等覆蓋混凝土表面，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臑⑺?，避免水分快速蒸發(fā)，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(jìn)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(zhì)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(yōu)化配合比例。②控制好混凝土的攪拌時間，不能進(jìn)行過長時間的攪拌，否則會造成表面水分的流失，引發(fā)裂縫；同時要做好混凝土運(yùn)輸過程中的防護(hù)，縮短運(yùn)輸距離，使用專用車輛進(jìn)行混凝土的運(yùn)送。③選擇合適的混凝土澆筑技術(shù)，例如進(jìn)行分層澆筑以及分塊澆筑，確?；炷羶?nèi)部的熱量能夠及時地散發(fā)，避免在內(nèi)部積存造成的內(nèi)外溫差。④控制好混凝土施工過程中的內(nèi)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(jìn)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(nèi)外溫差；對于混凝土內(nèi)部溫度的控制來說，可以通過設(shè)置冷卻水管等方式，來降低混凝土內(nèi)部因為水化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，加速熱量的散發(fā)。⑤混凝土澆筑完成后，要做好混凝土的溫度養(yǎng)護(hù)，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(jìn)行混凝土溫度養(yǎng)護(hù)時，要合理的設(shè)置混凝土內(nèi)外結(jié)構(gòu)的溫度監(jiān)測點，例如在混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，要均勻分散的設(shè)置溫度監(jiān)測點，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的全面性、可靠性，混凝土的外部周邊環(huán)境中也要設(shè)置溫度監(jiān)測點，對于監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行實時的、動態(tài)的記錄、對比，在內(nèi)外溫差超出20℃時就要提高警惕，調(diào)整養(yǎng)護(hù)措施，控制內(nèi)外溫差，避免溫差過大造成溫度裂縫的出現(xiàn)[4]。

2.3 沉降裂縫以及施工質(zhì)量裂縫的控制措施

要實現(xiàn)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(jié)構(gòu)裂縫。首先，在施工前要做好道路橋梁施工現(xiàn)場的地質(zhì)水文條件勘察工作，據(jù)此制定合理的路基施工和處理方案。同時加強(qiáng)施工工程的管理，確保路基處理的質(zhì)量，保證路基的強(qiáng)度和密實度，避免后期受各種荷載和外力的影響導(dǎo)致的沉降。其次，對于一些特殊的地質(zhì)條件，如軟土土質(zhì)，要應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)做好處理，提升路基的穩(wěn)定性，避免發(fā)生沉降引發(fā)的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。

對于因施工質(zhì)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(shè)計工作。在設(shè)計時，要綜合多方因素，考慮到道路橋梁的受力情況，設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的表面配備金屬擴(kuò)張網(wǎng)，提升整體混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能。其次，要做好混凝土施工過程中的監(jiān)督管理，在進(jìn)行混凝土澆筑前要先檢查模板的安裝質(zhì)量，主要檢查內(nèi)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(wěn)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(jù)不同施工部位的實際情況和需求來設(shè)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(xiàn)象；在澆筑時應(yīng)當(dāng)盡可能地保證澆筑的連續(xù)性，不留施工縫，避免留下混凝土裂縫問題的隱患[5]。

3 結(jié)束語

當(dāng)前，混凝土結(jié)構(gòu)作為道路橋梁工程施工普遍采用的結(jié)構(gòu)方式，由于受混凝土原材料本身性能、反應(yīng)以及外界環(huán)境、地質(zhì)條件、施工等因素的影響，不可避免的會產(chǎn)生裂縫問題，這也是影響道路橋梁整體質(zhì)量和安全性的重要問題。為此，需要從混凝土裂縫產(chǎn)生的原有入手，有針對性的采取措施，來預(yù)防、避免混凝土裂縫的出現(xiàn)，通過提升混凝土原材料本身的性能，提高混凝土設(shè)計和施工技術(shù)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(zhì)量管控，全面的控制引發(fā)混凝土裂縫的各項因素，保證混凝土施工的質(zhì)量，為公路橋梁的施工質(zhì)量奠定良好的基礎(chǔ)。