浅析桥梁工程混凝土裂缝的成因及控制措施的研究

2021-01-07李永亮

黑龙江交通科技 2021年8期

李永亮

(黑龙江省龙建路桥第五工程有限公司，黑龙江哈尔滨 150070)

在桥梁施工中产生混凝土裂口的因素很多，出现混凝土裂口的类型也很多，要根据实际情况对应防范和修复，从施工措施、材料使用和维修养护等各方面进行补充，预防和控制混凝土裂口现象在建筑中的发生，另外还需要做好材料的配比和选择，加强有关工人的技术水平，掌握浇混凝土建筑的时间。这样，建筑产品的使用寿命可以延长，为日后的建筑工程奠定了良好的基础，从而推动我国建筑工程的全面发展。

1 桥梁工程中混凝土裂缝成因分析

1.1 温度变化

在桥梁施工过程中，浇筑混凝土后，混凝土的水泥成分在硬化过程中会散发出大量的水蒸气，这将显著提高混凝土的内部温度。在浇筑的混凝土温度降低之前，因为混凝土产生的应力或是其他因素，应力将出现在混凝土内部。温度的下降将有利于在混凝土表面上产生强应力，若是应力超过了混凝土表面，就会产生裂纹。另外，如果不保持或干湿现象交替出现，则表面形状的变化会受到混凝土内应力的影响，从而导致裂缝。

1.2 荷载

在混凝土工程结构中一般出现裂缝问题的另一个重要因素便是直接应力，混凝土外部的多荷载共同作用之下，导致一些应力伴随而生，进而形成裂口。主要的形成原因是，由于建设设计方案的不合理，因此导致其与实际所受应力之间往往存在着较大的差距。荷载的受力计算通常不能满足使用的实际需要；在混凝土结构的安全性参数上其必要的设计不合理；在混凝土工程施工中没有严谨的遵守设计图纸和相关技术标准进行施工；没有一个合理的计算车辆与桥梁的载荷的有效数据，这就导致桥梁在实际应用时，因受到多车的碾压与其他力量而产生裂缝。

1.3 地基沉降

地基下沉产生的这种裂缝对桥梁的影响很大，导致桥梁整体形状的改变，且混凝土表面出现受力不均匀的情况，由此导致混凝土的内部出现严重的裂缝。此外，随着结构的不断变形，裂缝也会对应于改变。此类裂缝的原因一般由于桥梁工程的各个部分的地基中所受的压力不均匀导致的。另外，不均匀沉降裂缝不受其他裂缝的影响，但是建筑本身比较重，如果沉降量大，宽度也会增加裂缝。

1.4 施工材料质量不合格

混凝土的成分包括水泥，沙子，骨料，添加剂和其他物质的混合物。这些物质的质量决定了施工过程中混凝土的质量。如果质量不符合标准，可能会出现间隙。例如，如果沙子和砾石中的污泥量太高，如果超过一定标准，则会影响混凝土的强度，导致混凝土干燥后产生网状裂缝。或者由于沙子和砾石的密度太低，混合的混凝土容易出现侧裂。另外，碱骨料中也有可能产生裂缝的情况。

除以上的情况外，施工也会对裂缝产生一定的影响。混凝土在施工过程中的结构也是导致混凝土开裂的基本原因。混凝土的形成主要基于加水和混合的原理，但是在此过程中，混凝土会产生某种碱性离子。这些碱离子本身对混凝土没有影响，但是一旦与它们接触，就会不断吸收混凝土中的水分并迅速膨胀。另外，由于缺乏对钢条的保护措施，许多外部物质会与钢条发生化学反应，这使钢条变得严重。

1.5 施工工艺问题

一些施工单位未正确使用混凝土施工技术，一些建筑工人盲目追求工作速度，但没有严格按照工作流程行事；一些施工人员没有按照国家规定的质量控制标准进行操作，例如，在施工过程中没有按照标准进行混凝土搅拌，使得混凝土性能无法实现。已充分使用且其硬度不符合要求，导致在进一步使用过程中混凝土产生裂缝。桥梁在施工环节，除了出现裂缝外，混凝土结构还常因施工者踩踏上负弯矩钢筋保护层，施工工艺不合格，振捣质量低等因素而导致混凝土表面平整不合格，造成工程质量下降。

2 桥梁工程混凝土裂缝应对措施

2.1 混凝土温度裂缝的控制

(1)降低混凝土的水泥含量。主要选择是改变混凝土中骨料的形态，可以使用干燥的混凝土材料，可以添加混合物，也可以向混凝土中添加增塑剂。

(2)能够通过用水冷却的方法来冷却砾石，以此来降低在混凝土的浇筑过程中产生的温度。

(3)必须尽可能减小浇筑混凝土的厚度，以减少浇筑混凝土表面的热量。也可以将输水管线埋入已浇筑的混凝土中，然后用冷水冷却混凝土。

(4)合理把握脱模时间。温度下降时，应采取具体措施，进而预防因为温差过大而引起的在混凝土表面产生的裂缝。在冬季进行施工的期间，有必要在混凝土外部制作绝缘层。

(5)考虑到湿度或温度的巨大变化，可以人为地减少所产生的混凝土缝隙，避免出现空隙。还可以调节温度，改变混凝土的应力，将其分成块进行加工，避免不规则现象并科学地组织施工过程。

2.2 桥梁荷载裂缝的控制

在桥梁施工过程中，需要根据工程的实际情况精确计算各结构的部分载荷，以防止出现荷载设计不合格的情况。为了有效提高混凝土的结构强度，需要合理地设计配筋率，使混凝土的结构变得更加安全和稳定。此外，还需要加强施工过程的管理与控制，从根本上排除不利因素影响质量，以更好地满足交通需求。

2.3 地基变形引起的裂缝的控制

(1)通过确保混凝土泵送的施工和建设项目的规范，降低混凝土的跌落程度，并尝试减少混凝土的坍落度。

(2)确保混凝土均匀。在卸装混凝土之前，需要28～30 s的高速运行，以确保混凝土的均匀质地，从而减少了地基发生裂口的可能。

(3)防止混凝土分层。防止混凝土分层和偏析的发生，并在施工过程中及时检查夹具的运动。强化填土夯实等加固，如在桥梁施工时，一定要对模板进行支护。最后，模板支撑要有一定的强度，这样地基上的额载力就能平衡，不会造成沉降裂缝的问题。

2.4 施工全过程管理控制

(1)加强模型管理。主要目的是确保施工夹具及其支撑的承载能力，刚度和可靠性。应使用专业人员振动，以防止夹具下沉或松动。必须确保模块的电阻符合设计标准，仅在满足相关要求时从模具中取出。

(2)加强成品的保护，严格维持混凝土成品，特别是已浇筑的混凝土表面，在进行手工操作前，混凝土必须有1.15n mm2光线。

(3)合理使用振动方式。根据现场的实际需求，应选择科学的振动方法。通常，应采用快速插入和缓慢拉动的方法，以免因振动时间过短而导致混凝土不均匀。同时，避免因振动时间过长而导致桨叶浮起的现象。

另外，应严格控制材料质量。在选择水泥的类型和用量时，与水泥的水化热量有直接关系。水泥释放的温度速率和大小也与水泥中所含的矿物质密切相关。因此，在选择水泥品种的过程中，必须具有水合热较低的水泥。

2.5 养护阶段冷却管降温

混凝土硬化时产生的热量将持续上升，从而使其内部结构的温度继续升高，此时一定要采取合理的措施，以确保它在合适范围内的温度。目前使用最常见的方法就是采取冷却管降温，通常其流出的水温不超过5 ℃，以每小时1 500 l的速度排出水流，并且必须确保冷却管的排放对工程建筑不会产生影响。在养护完成后，空管要用真空压浆或注浆方式填充，以提高混凝土的结构性能。