道路桥梁施工中混凝土裂缝的成因及应对措施分析

2022-08-18曾晓辉

运输经理世界 2022年13期

曾晓辉

（兰州建投房地产开发有限公司，甘肃兰州 730000）

1 混凝土裂缝的成因

1.1 混凝土材料未能合理控制质量

混凝土材料为脆性材料，通常包括水泥、骨料和外加剂。不同的道路桥梁工程，对混凝土的质量标准要求虽略有差异，但需要控制在标准范围内，否则很容易出现混凝土裂缝。混凝土并不具备较高的抗拉强度，其极限拉伸值会受混凝土强度的影响，影响因素包含水灰比、骨料大小、含水量、配料材质等。举例来说，若混凝土的骨料质量未达标，则极易降低混凝土的强度。在搅拌混凝土的环节，若未能科学控制含水量，同样也会破坏混凝土的收缩性，增加后续施工环节产生塑性裂缝的概率。一些单位在混凝土材料入场时，未能检验各类掺和料与外加剂的质量，也很容易因化学反应生成混凝土裂缝。

1.2 外部荷载施加作用力

直接应力裂缝和次应力裂缝都属于荷载裂缝。具体来说，直接应力裂缝的形成，主要是因为设计环节未能正确确定模型刚度，导致结构设计不合理。与此同时，对工程施工阶段可能出现的凿槽所带来的影响，也被设计人员忽略，这同样会产生较大的荷载冲击力，促使混凝土裂缝的形成。次应力裂缝同样和工程设计阶段相关，设计人员可能出现漏预算的现象，因而无法满足荷载预算的要求。除此之外，如果地表出现次应力，或者施工阶段在孔洞周围钻孔，也极有可能导致该处产生集中应力，形成混凝土裂缝。

具体来说，第一，混凝土的振捣需要持续振动，在振动相对剧烈处或承受剪应力较强的位置，通常容易出现混凝土裂缝。施工阶段可能会因为人为踩踏，增加钢筋混凝土保护层的承受力，降低构件的高度。此时，构件支撑边缘也会出现裂缝，裂缝的方向会和受力筋垂直。

第二，施工阶段未能合理控制混凝土的水灰比。当振捣混凝土成型后，混凝土泌水可能下沉，也会有较大概率出现裂缝。

第三，混凝土浇筑速度未能得到合理控制。在混凝土浇筑过程中，如果的浇筑速度超过规定，那么一旦浇筑的混凝土面积较大，就很可能令混凝土趋于沉降和收缩，降低模板的承受力，产生混凝土裂缝。

第四，混凝土振捣阶段未能保证振捣的密实性，导致混凝土内部出现大量孔洞，一旦遭遇外部应力，就容易产生裂缝。

第五，如果桥梁墩身属于双柱结构，且荷载超出平行力，也会有一定概率出现裂缝。

第六，在弯矩的最大截面处，如果施工受力较大，也可能产生垂直类型的裂缝，若不加处理，也可能向轴向方向进一步发展。

第七，若施工阶段未能合理设置主钢筋和抗剪筋，箍筋紧度过大也会产生混凝土裂缝。

1.3 温度原因导致裂缝

混凝土在浇筑终凝前，内、外温度的温差较大，再加上水泥和各类集料都有热胀冷缩的特性，因此遇到气温骤降或混凝土内、外温差过大的情况时，就可能引发混凝土裂缝。举例来说，在混凝土凝结期间，水泥中的水分能起到降低热度的效果，若此时外部温度升高，混凝土就会受热膨胀，增加体积，产生由内向外的拉应力。若拉应力超过混凝土的抗裂强度，就会产生裂缝，对后续混凝土承载力造成较大影响。另外，混凝土施工后的养护工作至关重要，养护是降低混凝土内、外温差的重要环节，若养护不当，很容易令混凝土内部因高温热胀冷缩，进而增加混凝土的内部孔隙，引发较大应力，在表面生成裂缝。这种现象在道路桥梁施工中并不鲜见，值得施工单位高度重视。

2 混凝土裂缝对道路桥梁工程的负面影响

2.1 影响最终工程质量

众所周知，道路桥梁工程最终的作用是通车。若混凝土出现裂缝，就很容易对路基路面质量造成较大影响，使其无法承受较大载荷，对正常通车的安全性构成潜在威胁。从长远来看，还可能影响工程的使用寿命。

2.2 增加施工经济成本

混凝土裂缝是工程重要的质量病害，一旦出现，必须要返修，才能通过后续验收，保障工程的使用安全。为了修补混凝土裂缝，需要施工单位投入人力物力成本，同时还需要监理人员进行验收，这不仅会影响后续工序的正常进行，而且也可能对其他交叉施工的人员带来较大影响，影响工程整体的经济效益。

2.3 社会影响相对恶劣

道路桥梁工程的质量是决定该区域交通水平的重要因素，与民生水平息息相关，若出现混凝土裂缝等质量问题，容易降低人们对整个工程的信任，对工程建设相关单位的社会效益产生较大的负面影响。

3 混凝土表面裂缝的处理思路

3.1 合理修补

混凝土表面的裂缝，极有可能是混凝土外部水分不足导致的。因此，应当重视施工环节对混凝土的保护，同时在混凝土施工后，科学覆盖混凝土，防止受到阳光直射。为避免其施工后开裂，应合理控制混凝土表面的洒水量，保证养护工作的质量。针对已经出现的裂缝，可以通过合理的修补方式实现质量的提升。修补材料主要为水泥浆或环氧胶泥，修补时应尽量均匀，以达到更好的修补效果。针对发生在混凝土内部的开裂现象，可以通过掺入骨料拌和并合理控制比例的方式进行控制，避免水化热持续释放，从而对混凝土的内部温度进行有效控制。

3.2 表面处理

混凝土裂缝问题同样可以通过表面处理的方法达到修补的目的，通常会将树脂胶涂抹在混凝土表面的裂缝处。正式施工前，工作人员会通过钢丝刷对混凝土裂缝表面进行充分刷洗，处理完毕后，在裂缝处涂刷树脂，保证涂刷均匀性的同时，令混凝土的裂缝内均匀充满油状树脂。树脂风干后，再利用刮板铲平处理过的位置，避免裂缝造成较大影响。

3.3 填充法

若混凝土裂缝宽度超过0.3mm，则可以通过填充法达到修补目的。首先，通过切割机继续加深裂缝深度，切割出“V”字形沟槽，尺寸不低于20mm。其次，应用高压水枪，对裂缝进行持续冲洗，避免裂缝中存在杂物。杂物全部清除完毕后，在裂缝处放置灌浆嘴并完成灌浆处理，灌浆时应合理控制灌浆速度。当灌浆高度超过裂缝深度的2/3 时，可通过胶体进行密封。裂缝修补完成后，应对修补的质量进行检验，如果质量未通过检验，或者发现修补不完全的现象，应再进行一次填充。

4 道路桥梁工程混凝土裂缝问题的解决对策

4.1 加强对原材料质量的控制

施工原材料是影响混凝土施工质量的重要元素，值得施工单位引起高度重视。依照相关标准，施工单位应合理控制水泥质量，令水泥的强度达到要求。同时，施工中选用的水泥品种，应具备较低的水化热值，初凝时间应维持在45min 以上。水泥用量同样应进行科学控制，避免混凝土内、外温差过大，增加裂缝生成的概率。选择细集料时，其含泥量应低于2%，细度模数不能超过2.6。粗骨料以碎石为主，在保证碎石质地坚硬的同时，其含泥量应在1%以下，针片状颗粒含量不应超过总体的5%。

对于进场的施工材料，施工单位应核对材料的厂家、规格、型号、数量等，同时验收厂家提供的材料试验证明，明确材料质量是否符合工程质量标准。对于质量不符合要求的材料，应退回至厂家，要求更换新的材料。材料在存储时，应坚持分类存放的原则，避免发生腐蚀或潮湿的现象。以水泥为例，应准备单独的库房，且库房地面不能潮湿，防止增加水泥中的含水量，影响材料的质量。

4.2 科学控制施工中的温度

混凝土材料具有热胀冷缩的性质，因此对其温度的控制是施工中的重中之重，以防止混凝土产生裂缝。因此，施工前应当结合工期要求，尽量选在非极端天气环境中施工，防止施工质量受温度的影响。与此同时，由于混凝土振捣和浇筑环节温度较高，为避免超出温度标准，应加强对温度变化实施情况的监测，若内、外温差较大，应第一时间调整浇筑温度。需要注意的是，温度不能出现骤升或骤降的情况，无论如何控制温度，都需要依照阶段性要求逐步进行。

通常情况下，施工会采取三阶段冷却法，令混凝土内、外温差逐渐降低，以达到控制施工整体质量的目的。具体来说，一期冷却的目标温度为21～23℃，降温预期幅度在5～6℃之间，每天的降温幅度应控制在0.5℃，降温时间超应过20 天；二期冷却的目标温度通常在18℃左右，降温预期幅度在3～5℃之间，每天的降温幅度应控制在0.3℃，降温时间应超过30 天；三期冷却的目标温度通常为12～14℃，降温预期幅度在3～6℃之间，每天的降温幅度应控制在0.3℃，降温时间应超过45 天。

除此之外，依照混凝土入模温度的要求，混凝土温度应介于25～30℃之间，超过35℃即属于高温操作。不过，如果在冬季施工，混凝土的浇筑温度则应控制在5℃及以上，在浇筑细薄截面时，应将其温度控制在10℃以上。施工阶段，混凝土浇筑、振捣工作需持续进行，不能随意停机。如果遇到特殊情况，停机时间应控制在半小时以内。

4.3 重视载荷的设计分布

施工过程中，施工缝的设置应成为混凝土质量控制的重点。在分块时，应当依照温度裂缝的要求进行，这样才能平分施工阶段混凝土所受的荷载应力。在布置钢筋时，应尽量减小间距，并以小直径的钢筋为主，在变截面的位置增加钢筋的数量。同时，还应注意在混凝土中添加一定量的外加剂，提升其耐久性，防止钢筋锈蚀。

4.4 加强混凝土的养护

混凝土初凝和终凝时间间隔往往比较长，在此期间，若未能加强对混凝土的养护，则很容易令混凝土表面出现裂缝，导致质量事故。通常情况下，养护阶段应先由施工人员修复已经出现的质量问题，在拆除模板后，作业人员检查混凝土，令混凝土的质量符合标准。可采用纤维布粘贴、在开裂位置填充浆液等方式，达到修复目的，后续再进行养护工作。一般在拆除模板之后的12 小时内，即可落实养护工作。若工程在冬季，天气寒冷，则可采用暖棚法进行养护。

4.5 设置冷却水管

一般在混凝土施工中，会以HDPE 管为主要的冷却水管材质。该管材的适用性较强，可用于众多关键位置的混凝土浇筑。HDPE 管的主管外径应在40mm以上，内径应超过32.6mm，厚度应超过3.7mm；支管外径应在32mm 以上，内径应超过28mm，厚度应超过2mm。焊接钢管的主管外径应在48mm 以上，厚度应超过3.5mm；支管外径应超过25mm，内径应超过20.4mm，厚度应超过2.3mm。

管道的安装布设，应遵循以下原则：首先，依照技术的相关要求，合理控制管道的水平和垂直方向间距；其次，进出水口应在混凝土浇筑面之上，布设环节应以质量标准为原则；再次，应将水流调节阀门和测流设备安装在出水口的位置，布设时应错位和垂直布设；最后，应紧密固定钢筋骨架和冷却水管，防止水管出现脱落的情况。布设完成的水管应进行通水和通球试验，避免水管堵塞，确保安装质量。