道桥工程中混凝土裂缝成因及防治措施探析

2015-02-22徐鹏

城市道桥与防洪 2015年10期

徐鹏

（唐山市交通勘察设计院有限公司，河北唐山 063000）

0 引言

随着我国经济和社会的快速发展，交通基础设施建设实现了大幅提升，其中作为沟通纽带的道桥工程建设更是实现了跨越式发展，创造了显著的经济和社会效益。同时，我们充分认识到道桥工程的重要性，他是促进经济高速持续发展，提高人们生产、生活效率的重要基础保证，因此，人们对道桥工程建设的需求量也高速增长。现今道桥工程建设的数量、规模越来越大，从中也暴露了一些质量问题，其中“混凝土裂缝”问题可谓“常发病”、“多发病”，是道桥质量投诉的主要问题，这也是道桥工程技术人员长久攻关的一大难题，亟待从根本上得到解决。

混凝土裂缝的存在，对于道桥工程的耐用性、美观度及安全性、可靠性都会产生较大的影响，若不加以防治，严重的还会引起重大的质量、安全事故，危及人民的生命财产安全，造成不可估量的社会、经济损失，因此必须在施工中及时采取防治措施，保证道桥工程的施工质量，提高道桥工程整体建设水平，使其充分发挥使用功能，切实推动国民经济飞速发展。

本文主要是对道桥工程中混凝土裂缝成因进行多方面分类、分析总结,从中寻找,并根据多年实践针对性的提出一些混凝土裂缝防治措施，从而保证道桥工程的施工质量。

1 道桥工程混凝土裂缝成因

混凝土产生裂缝的原因比较庞杂、丰富多样，主要包括自身因素以及外部因素，因此，每条裂缝的形成都是由于其中的某一个因素或者多个因素的共同影响，道桥工程混凝土裂缝产生的原因有如下几方面：

1.1 温度变化

混凝土的主要成分水泥在水化过程中会产生大量的热能，而因混凝土本身导热系数很小，这些热量通常聚集在内部而无法散发,同时裸露在外的外部混凝土温度散发较快，因此形成较大内外温差，产生温度应力。当温差产生的拉应力大于混凝土本身抗拉强度时，导致混凝土膨胀不均匀，混凝土表面受拉产生不规则裂缝，施工过程中原材料选用、施工工艺控制、混凝土养护不合理、不到位都会形成温度裂缝。

同时，混凝土因外部环境的变化引起混凝土结构自身温度的变化，如受到暴晒或突然降温等外部环境影响时，温度内应力就会大于抗拉力而发生变形，即产生温度裂缝。

1.2 收缩变化

混凝土收缩裂缝是渐变形成的，混凝土内外边因收缩不均，过大或过小，都会因混凝土收缩而产生裂缝现象。这就是收缩裂缝，主要存在以下3种收缩裂缝。

（1）表面干缩

混凝土浇筑完毕后，表面水分流失过快，内部流失较慢，在硬结的过程中，导致混凝土内外部水分不均，造成内外差异收缩量[1]。当外表面混凝土收缩量较大，其收缩产生的拉应力大于混凝土抗拉强度时从而引起干缩裂缝[2]。

（2）塑性收缩

在混凝土浇筑的初期阶段或浇筑后终凝前，水泥水化因激烈变化，从而出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土骨料下沉过程受钢筋阻挡，产生沿钢筋方向裂缝，或者混凝土失水收缩后，其未硬化强度小于收缩应力而产生裂纹[3]。

（3）自生收缩

混凝土在凝固过程中，因水泥水化反应后生成新的物质而致使自身体积减小。

1.3 施工材料质量

混凝土的材料组成为水泥、砂、骨料、拌合水以及外加剂，若配制混凝土材料不合格，如拌合水以及外加剂中含杂质过高，会对钢筋锈蚀产生影响；砂石级配差，常造成侧面裂缝；砂石掺量大，使混凝土凝固时出现不规则的网状裂缝等原材料问题出现，则会导致裂缝出现。

1.4 施工工艺质量

在混凝土结构浇筑、构件预制、拆模、运输、存放、拼装及吊装过程中，若随意在构件上堆放机具、材料，施工工艺不合理，不明白预制结构受力特点，结构施工工序颠倒，结构受力模式遭到改变，施工质量差，引起荷载变化，容易产生各种方向、深度、形式的裂缝。

1.5 基础变形

因基础沉降不均匀或水平方向产生位移，使结构物中产生附加应力，其大于结构物的抗拉能力时，即产生结构裂缝；或因模板刚度小，模板支撑不合理或支撑底部不牢固等导致混凝土裂缝。此类裂缝形成主要因沉降因素，裂缝情况一般较严重，若不加以处理则会不断加大[4]。

1.6 钢筋锈蚀

造成钢筋锈蚀有以下两种情况，钢筋原材料存放保管不严密，或混凝土质量较差，保护层厚度不足，混凝土保护层受到侵蚀炭化减小至钢筋表面，两种情况都使钢筋与水和空气发生锈蚀反应，使得钢筋生锈，锈蚀物降低了钢筋与混凝土的握裹力，同时产生了膨胀应力，致使结构物使用率、承载力下降，进而产生混凝土变形、开裂、剥落，直至结构的最终破坏。

1.7 冻胀

当气温低于零度时，混凝土如同冰冻，吸水饱和的混凝土中游离的水变成冰，混凝土内部产生膨胀应力，混凝土强度大大降低，自身结构发生了改变，并导致出现裂缝。

1.8 疲劳

在道桥使用过程中，不断受到外力的作用，若其自身质量存在缺陷或年久失修，其局部的缺陷将变的更为严重,造成局部疲劳开裂的现象。

2 混凝土裂缝防治措施

2.1 裂缝预防控制

2.1.1 施工工艺控制

施工过程应严格按照施工技术规范、施工组织的有关规定执行，可在受力较大部位适当增配构造钢筋,用以提高混凝土构件的抗拉性能，模板支撑要牢固，保护层厚度满足要求，振捣要密实，养护要规范，严格控制拆模时间及强度，装配式构件在存放及吊装过程中要选择科学的支撑点、吊装方案和安装顺序，施工接缝要凿毛处理。同时做好施工现场管理，严禁将重物随意堆放。

2.1.2 原材料控制

对原材料(钢筋、水泥、砂、碎石、水、外加剂等)要严格抽样检验，杜绝使用不合格材料，合理选择原材料种类，如碱活性小的砂石骨料，低碱水泥、低水化热的火山灰水泥和低碱或无碱的外加剂，产少水泥水化热和抑制碱骨料反应，对混凝土配合比应适时作出调整，同时要采取措施防止钢筋锈蚀。

2.1.3 温度的控制

（1）通过采用低热或中热水泥、减少水泥用量、降低水灰比、改善骨料级配、加外加剂等措施以减少水泥水化热反应；（2）混凝土拌和可采用三冷技术和二次风冷并用、搭设遮阳板、分层、分块浇筑，设置冷却水道，提前冷却碎石等方法以降低混凝土的浇筑温度；（3）设置温度收缩缝，拆模时间控制科学合理，做好混凝土温度监控，及时进行冷却或表面保温处理；（4）加强混凝土保温和保湿养护，及时用湿润的吸水材料覆盖，并按时洒水，适当延长养护时间。

2.1.4 收缩控制

（1）改善混凝土性能，可选用硅酸盐和普通硅酸盐水泥或者中低热水泥和粉煤灰水泥，降低水泥用量，减小水灰比，增加骨料用量及粒径，掺加减水剂；（2）合理安排混凝土浇筑速度及浇注顺序，要进行二次抹面；（3）设置合适的收缩缝；（4）覆盖吸水性材料加强混凝土早期养护，并适当延长混凝土的养护时间，冬季施工时要采用保温材料适当延长混凝土保温覆盖时间；（5）设置遮阳和挡风设施；（6）基础处理中支架搭设要进行科学设计计算，对支架进行整体预压以防止塑性沉降裂缝。

2.1.5 基础变形控制

（1）进行详细的地质勘察；（2）进行软基处理；（3）保证模板强度和刚度，且支撑牢固，受力均匀；（4）防止混凝土凝固前地基被扰动或浸泡；（5）严格控制模板拆除时间，及拆模的先后次序。

2.1.6 钢筋锈蚀控制

（1）选用碱活性小的砂石骨料、低碱水泥和低碱或无碱的外加剂；（2）要严格控制保护层厚度；（3）施工振捣要密实，保证混凝土密实性；（4）钢筋存放要覆盖并垫起。

2.1.7 冻胀控制

（1）加热水和骨料温度，对钢筋、模板预加温，确保混凝土入模温度合格；（2）减少混凝土运输造成的热能损失；（3）合理确定浇筑时间；（4）搭建暖棚进行混凝土保温。