道路混凝土裂縫成因及預(yù)防措施

阮有權(quán)

（江蘇東南交通工程咨詢監(jiān)理有限公司，江蘇 江陰 214400）

1 混凝土工程裂縫成因分析

從物理成份來分析，混凝土是由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均質(zhì)脆性材料。由于混凝土施工、本身變形和約束等一系列問題，使道路混凝土裂縫成了工業(yè)建筑工程中最常見的工程隱患，比如：混凝土的不均勻，結(jié)構(gòu)不合理，溫濕度的變化，原材料質(zhì)量不符合要求，基礎(chǔ)不均勻沉降，水灰比過大和模板變形，養(yǎng)護(hù)不及時等都是造成隱患的最根本原因。

混凝土工程結(jié)構(gòu)裂縫的種類，就其自身產(chǎn)生的原因，大致可劃分如下幾類：

溫度變化和混凝土收縮引起的裂縫 ?；炷猎谀Y(jié)硬化過程中，由于水泥釋放大量的水化熱，在表面和內(nèi)部先后出現(xiàn)較大的溫差變化引起拉應(yīng)力；外部氣溫驟降會在混凝土表面引起較大的拉應(yīng)力，當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時，就會出現(xiàn)裂縫。

凍脹引起的裂縫。溫度低于零度和混凝土吸水飽和是發(fā)生凍脹破壞的必要條件。當(dāng)大氣氣溫低于零度時，吸水飽和的混凝土就會出現(xiàn)冰凍，游離的水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹，因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，使混凝土出現(xiàn)裂縫。

荷載引起的裂縫。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在常規(guī)靜、動荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，歸納起來主要有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。

1.1 直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫

比如設(shè)計(jì)方面，計(jì)算模型不合理；設(shè)計(jì)斷面或結(jié)構(gòu)剛度不足等；內(nèi)力與配筋計(jì)算錯誤；施工方面，對設(shè)計(jì)意圖理解不清，改變結(jié)構(gòu)受力模式；預(yù)制構(gòu)件起吊、運(yùn)輸、安裝等不規(guī)范。

1.2 次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫

在設(shè)計(jì)外荷載作用下，因結(jié)構(gòu)物的實(shí)際工作狀態(tài)同常規(guī)計(jì)算有出入，從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂；結(jié)構(gòu)中的開洞、鑿槽、設(shè)置牛腿等，在常規(guī)計(jì)算中難以用準(zhǔn)確的圖式進(jìn)行模擬計(jì)算，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置受力鋼筋。研究表明，受力構(gòu)件挖孔后，力流將產(chǎn)生繞射現(xiàn)象，在孔洞附近密集，產(chǎn)生大的應(yīng)力集中。在這些結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角處或構(gòu)件形狀突變處容易出現(xiàn)裂縫。在實(shí)際工程中，次應(yīng)力裂縫是產(chǎn)生荷載裂縫的最常見原因。

1.3 施工過程中引起的裂縫

在混凝土結(jié)構(gòu)制作、拆模、澆筑、運(yùn)輸、吊裝等過程中，若施工不規(guī)范，工藝不合理，就會容易產(chǎn)生各種裂縫。在施工中常見的有：混凝土初期養(yǎng)護(hù)不到位，使得混凝土表面出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫；混凝土振搗不密實(shí)，出現(xiàn)空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點(diǎn)；支架預(yù)壓不夠或模板剛度不夠或拆模過早等使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫；混凝土攪拌、運(yùn)輸時間過長，使水分蒸發(fā)過多，引起塌落度過低，或加大水灰比，出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

1.4 材料質(zhì)量引起的裂縫

混凝土主要由水泥、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質(zhì)量不合格，可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。水泥安定性不良，過期受潮，含堿量較高；骨料粒徑超標(biāo)、級配不良、雜質(zhì)含量超標(biāo)等而影響混凝土的強(qiáng)度，使混凝土收縮加大；采用氯化物等雜質(zhì)含量較高的拌和水及含堿的外加劑等均可能影響結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

2 混凝土裂縫的主控技術(shù)

在工程施工中使用膨脹混凝土。 膨脹混凝土以其化學(xué)能—膨脹能作功，發(fā)揮補(bǔ)償收縮的作用，貫穿于混凝土水化硬化的全過程。膨脹混凝土的膨脹源主要是水化過程中生成鈣釩石。膨脹混凝土成功的關(guān)鍵是根據(jù)不同的約束狀態(tài)要有足夠的膨脹能。由于混凝土的膨脹反應(yīng)貫穿于混凝土水化硬化的全過程，所以自收縮可以不考慮。

在工程原料中摻加合成纖維。由于鋼纖維混凝土價格昂貴，近幾年合成纖維逐步在工程中應(yīng)用。它與鋼纖維的區(qū)別在于：鋼纖維的阻裂效應(yīng)主要體現(xiàn)在阻止硬化混凝土破壞時的裂縫擴(kuò)展上，使硬化混凝土在開裂后仍保持一定的抗拉強(qiáng)度，阻裂效應(yīng)作用的結(jié)果是提高了硬化混凝土的變形能力，使混凝土基材在破壞后仍保持一定的延性。聚丙烯腈纖維和聚丙烯纖維屬于合成纖維，阻裂效應(yīng)主要體現(xiàn)在消除或減輕了早期混凝土中原生裂隙的發(fā)生和發(fā)展，使混凝土的塑性收縮減小。而相對于大體積混凝土來說，合成纖維混凝土更適用于大面積混凝土結(jié)構(gòu)中即它可用于阻止或盡量減少大面積混凝土結(jié)構(gòu)中裂縫的出現(xiàn)。合成纖維的加入，對混凝土性能的影響是全面的、綜合性的；其對早齡期混凝土體積穩(wěn)定性的提高，進(jìn)而降低混凝土早期收縮裂縫這一特點(diǎn)的應(yīng)用價值最高。

在工程施工中逐步優(yōu)化施工措施?；炷聊Y(jié)的工程，在時間上要求必須嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)定的時間。由于橋梁部件普遍由大體積混凝土組成，混凝土的凝結(jié)時間對混凝土水化熱的放熱規(guī)律有著明顯的影響。凝結(jié)時間過短，混凝土存在早強(qiáng)問題，明顯加快水泥的水化速率，造成混凝土達(dá)到最高中心溫度的時間縮短，峰值提高。

混凝土入模溫度嚴(yán)格控制 在前期控制水泥溫度的同時，進(jìn)一步采取砂、石淋水，同時加冰的綜合措施，控制混凝土入模溫度不超過28℃（7～8月份高溫季節(jié)不超過30℃）。

3 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工的工作建議

就目前實(shí)體檢測中鋼筋保護(hù)層厚度控制工作的實(shí)際情況來看，主要的問題在于技術(shù)規(guī)程不配套、工藝技法落后、設(shè)施分離等幾個方面，但問題還在于未能形成一整套的道路建設(shè)工程質(zhì)量控制的管理體系，不能使質(zhì)量控制工作進(jìn)入自我改良的良性循環(huán)。所以在著手建立其綜合體系的同時，要不斷加強(qiáng)以下幾方面：

逐步形成國家級鋼筋保護(hù)層厚度測定技術(shù)規(guī)程，明確設(shè)備、操作、技術(shù)、評定、檢定等方面的各種要求及法律地位。

充分發(fā)揮地方技術(shù)規(guī)程的靈活性優(yōu)勢，積極制定地方相關(guān)技術(shù)規(guī)程，做好國家規(guī)范在技術(shù)層上的銜接轉(zhuǎn)換工作。以條文上的客觀、明確、詳盡，逐步代替實(shí)際工作中的模糊、主觀。

有關(guān)工程監(jiān)督部門需繼續(xù)發(fā)揮行業(yè)主導(dǎo)作用，創(chuàng)造企業(yè)發(fā)展所需的技術(shù)環(huán)境、法規(guī)環(huán)境。處理無成例問題時，應(yīng)形成可以發(fā)揮主觀能動性的必要環(huán)境，建立穩(wěn)定可靠、自我改良的良性循環(huán)的監(jiān)督工作體系。

明確設(shè)計(jì)文件中對鋼筋保護(hù)層厚度的標(biāo)示、控制要求。明確設(shè)計(jì)單位對設(shè)計(jì)產(chǎn)品相關(guān)、后續(xù)問題處理上的責(zé)任、義務(wù)。

工程單位在施工過程中應(yīng)加強(qiáng)對新重點(diǎn)部位、新重點(diǎn)項(xiàng)目的自檢、自查。施工企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定，應(yīng)注重對新工藝、新技術(shù)推廣、應(yīng)用的適用性論證、總結(jié)。

我國道路混凝土路面由于其特有的性質(zhì)以及外界因素等造成其存在一些諸如裂縫、斷板等現(xiàn)象是正常的，但在施工過程中有關(guān)部門只要采取"預(yù)防為主"的方針，并采用先進(jìn)的施工工藝，對各施工工序進(jìn)行良好的施工質(zhì)量控制等措施，從根本上進(jìn)行"綜合治理"，才能達(dá)到標(biāo)本兼治的目的。希望通過本文的論述，能夠幫助道路施工工程技術(shù)人員進(jìn)一步加強(qiáng)對混凝土道路裂縫的認(rèn)識，制定相應(yīng)完善的質(zhì)量預(yù)防措施，盡量避免工程中出現(xiàn)危害較大的裂縫。

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