公路工程施工中混凝土裂缝成因与解决方法

赵华

（泗水县交通运输管理服务中心，山东济宁 273200）

0 引言

公路工程是国家基础设施建设的重要组成部分，对保障民众出行、促进经济发展具有重要意义。混凝土路面作为公路工程中使用最广泛的路面形式之一，具有承载能力强、耐久性好、寿命长等优点，尤其是在山区石材丰富的地区，具有造价低的优势。然而，在公路工程施工过程中会出现混凝土裂缝问题。混凝土裂缝不仅会影响路面的平整度和外观，还会影响路面的使用寿命和安全性。因此，深入了解混凝土裂缝的成因，并采取有效的解决对策，对提高公路工程的质量和安全性有重要意义。

1 混凝土裂缝的危害性分析

第一，混凝土裂缝会影响行车安全。公路工程建设旨在提供安全便捷的交通条件，而混凝土裂缝会导致路面不平整、反射和噪声等问题，使车辆行驶不稳定，易发生交通事故[1]。此外，混凝土裂缝还会导致胎噪增加，降低行车舒适度，给驾驶员带来不便和疲劳感。

第二，混凝土裂缝会影响道路排水。道路排水系统是公路工程的重要组成部分，其作用在于保证道路排水顺畅，确保公路正常运行，但混凝土裂缝会导致路面积水，影响道路排水系统的正常运行，加速路面老化和损坏，降低道路的使用寿命。

第三，混凝土裂缝会影响公路工程的美观度。公路工程是城市的重要基础设施，其外观形象直接关系到城市形象的美观度和环境的整体卫生状况，而混凝土裂缝会影响路面的美观度，破坏城市形象，影响城市的整体发展和旅游景观价值。

第四，混凝土裂缝会降低公路工程整体质量，还会增加后期维护成本和维修难度，严重影响公路工程的可持续发展和运营效益。

图1 公路工程中混凝土裂缝

2 公路工程施工中混凝土裂缝问题及成因

2.1 施工材料质量问题导致的裂缝

混凝土材料的质量对路面的使用寿命有重要影响。如果混凝土中添加的水泥、砂子、石子等原材料质量不达标，或者配合比不合理，容易导致混凝土裂缝。水泥是混凝土的主要胶凝材料，其品质直接影响混凝土的强度和耐久性；砂子和石子是混凝土的骨料，若其含有过多的泥土、粉尘、盐分等杂质，会导致混凝土的强度下降，易发生裂缝。此外，如果混凝土的配合比不合理，即水泥与砂子、石子等材料的比例不当，也会导致混凝土的强度不够，容易产生裂缝。

2.2 养护不足导致的裂缝

混凝土养护是保证混凝土工程质量的重要一环，养护不当也会导致混凝土裂缝。混凝土养护的主要目的是使水泥在混凝土中逐渐水化，提高结构强度和耐久性，同时保持混凝土的湿度合理，以避免收缩变形、产生裂缝[2]。在养护期内，若未能按照规范进行养护工作，容易导致混凝土表面出现干裂和龟裂，甚至影响混凝土的强度，扩大裂缝问题。此外，养护期间应避免强烈阳光照射，以免加剧混凝土的干燥程度，从而影响其性能。

2.3 温度变化导致的裂缝

温度变化是混凝土裂缝的主要成因之一。在混凝土凝固和养护过程中，由于温度变化，混凝土内部会发生热胀冷缩的变化，可能导致混凝土内部产生应力，进而引发裂缝问题。通常，温度变化导致的裂缝会沿着混凝土的长度或宽度方向发生。

此外，混凝土的温度还会受到环境温度、太阳辐射、水分蒸发和风力等因素的影响，这些因素可能会导致混凝土表面和内部的温度不同，从而产生内部应力，诱发裂缝。

2.4 混凝土收缩导致的裂缝

混凝土收缩也是会导致混凝土裂缝。混凝土凝固后，会发生收缩变形，这种变形可能会产生内部应力，导致混凝土裂缝。

混凝土的收缩可以分为干缩和水泥水化后收缩两种类型。干缩是混凝土中的水分蒸发导致的收缩。当混凝土表面暴露在空气中时，水分会不断蒸发，从而导致混凝土收缩。干缩会导致混凝土表面和内部产生应力，从而引发裂缝问题。水泥水化后收缩是由于水泥在固化后会继续进行水化反应，产生化学反应热，从而导致混凝土收缩。水泥水化后收缩速度比较慢，但是会持续很长时间，进而引发裂缝问题。

3 公路工程施工中混凝土裂缝问题解决对策

3.1 有效控制材料质量

在公路工程施工过程中，材料质量是导致混凝土裂缝问题的关键因素。为了有效控制混凝土裂缝问题，需要在材料的选用中严格控制质量[3]。以下是有效控制材料质量的对策：

第一，选用高质量的原材料。选用优质的水泥、骨料和粉料等原材料，确保材料的品质符合施工要求。例如，优质水泥应具有高强度、低热量、耐久性好等特点；优质骨料应具有坚硬、耐久、粒径分布均匀等特点；优质粉料应具有细度高、活性好等特点。在选用高质量原材料的同时，需要全面考虑生产厂家的信誉、生产工艺、质量检测等因素，以确保原材料的质量达标。

第二，严格控制材料的配合比。在混凝土的配合比设计中，应综合考虑混凝土工程的实际情况和设计要求，根据混凝土的用途、强度等级、施工环境和材料的特性等因素，合理确定各材料的配合比。严格控制材料的配合比可以有效保障混凝土工程的质量和安全，同时可以避免浪费和不必要的成本支出。

第三，加强对材料的检测和验收。在选材过程中，要对原材料进行严格的检测和验收，确保所选用的材料符合质量标准。首先，需要对供应商进行认真的筛选和评估。其次，需要制订严格的检测和验收标准。在验收过程中，应根据标准对原材料的外观、尺寸、强度等进行检测，确保符合相关规定。同时，要对原材料进行抽样检测和试验，以评估其力学性能和耐久性等指标是否达到要求。最后，应及时记录和整理检测数据，以备工程质量检查和复核。

第四，引入第三方检测机构。为了更加科学和客观地评估材料的质量，可以引入第三方检测机构对材料进行检测，使材料的品质得到充分保障。选择第三方检测机构时，应进行市场调查，确保选择的第三方检测机构具备相应的资质及能力，以充分发挥第三方检测机构的质量监督。

第五，加强施工现场管理。在施工现场，要对材料的储存、搬运和使用等环节进行管理，确保材料不受影响和污染。同时，要对施工工艺进行严格把控，保证混凝土的施工质量达到标准。

综合实施以上措施可以有效控制材料质量，降低混凝土裂缝的发生率，提高工程质量，延长公路使用寿命。

3.2 强化混凝土养护工作

混凝土养护工作是确保混凝土充分水化、固化和硬化的重要步骤，对避免混凝土裂缝的产生有重要作用。因此，强化混凝土养护工作是预防混凝土裂缝的重要手段。

第一，养护时间是保证混凝土质量的关键之一。混凝土浇筑后的前3 天是最关键的阶段，需要特别注意养护。要根据温度和湿度等环境条件，适当调整养护策略，以保证混凝土内部水分充分保留、均匀分布，防止过早干缩出现龟裂。同时，需要合理确定养护时间，以保证混凝土充分水化和固化，提高混凝土的强度和耐久性。

第二，混凝土的养护方式需要根据具体情况来选择。喷水养护是较为常用的养护方式，其优点是能够保持混凝土表面的湿润状态，有利于水泥的充分水化。覆盖养护可以通过覆盖塑料薄膜等材料，使混凝土表面保持湿润状态，同时可以起到一定的遮阳效果。加热养护则是在低温环境下进行养护的方式，通常采用加热器等设备，提高混凝土表面的温度，促进水泥充分水化、固化。养护时，应综合考虑混凝土的实际情况、养护时间和环境条件等因素，进而选择最适宜的养护方式。

第三，在混凝土养护过程中，应严格执行养护规程，确保混凝土养护质量符合相关标准和要求。例如，定期检查混凝土表面的状况，如有裂缝或损伤应及时进行修复。同时，要注意对养护工作的记录和管理，及时记录养护时间、温度、湿度等信息，以便于后期跟踪和分析。

3.3 控制混凝土施工温度

施工过程中的温度变化是混凝土出现裂缝的主要原因。因此，为了避免混凝土裂缝问题，可采取以下措施控制混凝土施工过程中的温度变化。

3.3.1 控制混凝土的温度

在混凝土配制过程中，应根据气温、湿度等因素控制拌和温度。一般情况下，混凝土拌和物出机温度不应超过30℃，最高不应超过35℃。

3.3.2 控制混凝土浇筑时间和速度

在混凝土浇筑过程中，应该控制浇筑时间和浇筑速度，尽量减少混凝土的温度变化。具体来说，应该尽量缩短浇筑时间，采用合适的浇筑速度，避免混凝土在浇筑过程中受到过度的振动和摩擦。

3.3.3 采用低温混凝土

在高温环境下，可以采用低温混凝土减少混凝土的温度变化。低温混凝土可以通过调整混凝土的材料配比和掺入适量的冰块、雪水等方式配制。

3.3.4 采用降温剂

在高温环境下，可以采用降温剂来降低混凝土的温度。降温剂可以通过降低混凝土中水的蒸发速度来降低混凝土的温度，从而避免混凝土收缩，降低裂缝出现概率。

3.4 规范混凝土施工标准

规范混凝土施工标准是预防混凝土裂缝的关键。通过规范管理混凝土施工过程，可以有效地控制各项影响因素，从而有效混凝土裂缝的产生，提高工程质量。

第一，进行混凝土施工前，需要进行详细的准备工作。地基处理、基础制作和模板搭设是混凝土施工的关键环节。进行这些工作时，需要进行详细的规划和设计，并按照设计图纸和相关规范进行施工。其中，地基处理是保证基础稳定性的关键，需要根据地质条件和设计要求进行挖掘土壤、加固地基、安装基础钢筋等。基础制作是在地基处理的基础上进行混凝土浇筑，其间需要确保混凝土均匀、密实、牢固。模板搭设时要求模板具有高强度、耐水性、刚性好等特点，以保证混凝土施工的精度和准确性。

第二，混凝土材料的配制应根据设计要求和相关规范进行，特别是在水灰比、水泥种类、砂石比例等方面要严格控制。水灰比是影响混凝土强度和密实度的重要因素，应按照设计要求进行配比，严格控制水灰比。水泥种类也会影响混凝土的强度和硬化速度，应根据设计要求选择合适的水泥种类。同时，需要严格控制混凝土的砂石比，以保证混凝土的强度和密实度达标。此外，需要严格检测混凝土材料的质量，如水泥的强度、砂石的质量等，以有效保证混凝土施工质量[4]。

第三，在混凝土浇筑过程中，应选择合适的浇筑方法和设备，并保证混凝土的均匀性、密实性和流动性，以免出现浇筑不均匀或未能完全填充模板等问题。同时，要注意控制混凝土中的水分含量，避免水分过多，对混凝土强度和耐久性造成不利影响。

第四，混凝土浇筑后，必须进行适当的养护管理，以确保混凝土的强度和耐久性符合要求。养护时间通常为7～14 天，其间应保持适宜的湿度和温度，以防止混凝土过早干缩，出现龟裂。此外，在混凝土未完全凝固之前，应避免施加重载荷载，以免影响混凝土结构性能。

第五，混凝土施工完成后，应进行质量检验，包括强度、密实度、收缩率等方面的检验。强度可以直接反映混凝土的质量和性能；密实度可以反映混凝土的均匀性和完整性；收缩率可以反映混凝土的干缩性和变形性能。混凝土的各项指标经检验均符合规范要求，方能保证混凝土工程质量。

4 结语

为更好地保证公路工程质量，需要结合混凝土裂缝成因，优化混凝土裂缝控制方略，从而更好地发挥公路工程的价值。并且，随着科技的不断发展，一些新型材料（如自愈合混凝土、纳米材料、碳纤维等）的研发和应用将为解决混凝土裂缝问题提供更多选择。同时，加强数字化施工技术的应用，如BIM 技术和智能化施工，有助于更好地预测和控制混凝土裂缝问题，不断提高公路工程质量，为社会经济发展提供更好的基础保障。