王恩華

(貴州省公路工程集團(tuán)有限公司)

淺述高速公路橋梁施工混凝土裂縫的成因及預(yù)防

王恩華

(貴州省公路工程集團(tuán)有限公司)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)以及建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，混凝土高速公路橋梁走進(jìn)了人們的生活，混凝土建筑廉價(jià)性、可塑、結(jié)構(gòu)好。但是，近幾年里，混凝土裂縫導(dǎo)致的高速公路斷裂以及橋梁垮塌事故頻頻發(fā)生，故而加強(qiáng)對(duì)橋梁和高速公路混凝土裂縫的控制十分重要。

高速公路;橋梁;裂縫;混凝土

1 產(chǎn)生裂縫的原因

1.1 溫度和濕度

在一般情況下，混凝土具有熱脹冷縮的特點(diǎn)，水泥出現(xiàn)的水化放熱、陽(yáng)光照射、周圍溫度的變化、大氣溫度的變化、濕度等因素均會(huì)對(duì)混凝土膨脹收縮的現(xiàn)象造成影響，在此過程中混凝土?xí)a(chǎn)生出一定的應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超出混凝土所能承載的強(qiáng)度后，其表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫?；炷亮芽p問題不同于其他建筑的裂縫，因?yàn)榛炷亮芽p受多半是由于溫度產(chǎn)生的，其受溫度影響嚴(yán)重，裂縫會(huì)隨著溫度的升高或降低而出現(xiàn)縮攏或者擴(kuò)張?；炷翝仓瓿珊?，水泥熱量不易散發(fā)，進(jìn)而引起其內(nèi)部溫度升高，若混凝土表面與內(nèi)部溫差達(dá)到極限，就可能會(huì)出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象，在澆筑后，沒有對(duì)混凝土表面覆蓋塑料薄膜或麻袋，保障其濕度以及內(nèi)外溫差，未全面了解混凝土在強(qiáng)度發(fā)展過程中內(nèi)部的溫度分布情況，根據(jù)溫度梯度的變化情況，控制混凝土的內(nèi)外溫差、降溫速率，進(jìn)而出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。在混凝土逐漸凝固的過程中，其表層的水分蒸發(fā)很快，其內(nèi)部也會(huì)產(chǎn)生劇烈的水化反應(yīng)，這些足以使混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化，進(jìn)而使其出現(xiàn)裂縫。

1.2 荷載

橋梁混凝土受到動(dòng)荷載、靜荷載以及次應(yīng)力的作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生荷載裂縫。荷載裂縫包括兩種主要形式:直接應(yīng)力裂縫和次應(yīng)力裂縫。橋梁混凝土在受到向外荷載后產(chǎn)生次應(yīng)力導(dǎo)致橋梁混凝土產(chǎn)生的裂縫被稱作次應(yīng)力裂縫，如在設(shè)計(jì)內(nèi)力時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤，或者運(yùn)輸車輛的違規(guī)運(yùn)行等;橋梁混凝土在受到向外荷載后產(chǎn)生直接應(yīng)力導(dǎo)致橋梁混凝土產(chǎn)生的裂縫被稱作直接應(yīng)力裂縫。如橋下過往船舶與公路橋梁的橋墩發(fā)生激烈碰撞，或者受到洪水，地震等自然災(zāi)害的影響。

1.3 鋼筋銹蝕

一般情況下，公路橋梁的主要結(jié)構(gòu)均長(zhǎng)時(shí)間暴露在外部環(huán)境中，加之其所處環(huán)境的影響以及防腐設(shè)施的缺乏，使高速公路橋梁的自身保護(hù)功能低于一般的建筑，在其施工中經(jīng)常受到外界條件的腐蝕，在不同程度上影響了公路橋梁內(nèi)部的鋼筋結(jié)構(gòu)，因此鋼筋的體積會(huì)出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，進(jìn)而使混凝土發(fā)生不同程度上的裂縫現(xiàn)象。如果不及時(shí)修護(hù)，其裂縫會(huì)隨著時(shí)間的推移越來越大，影響越來越嚴(yán)重，最后出現(xiàn)保護(hù)層剝落以及鋼筋斷裂的情況。

1.4 施工技術(shù)原因

在高速公路橋梁施工中，產(chǎn)生混凝土裂縫問題的常見的原因是混凝土自身的熱脹冷縮現(xiàn)象，收縮會(huì)導(dǎo)致混凝土體積發(fā)生變形，主要包括縮水收縮、塑性收縮、自生收縮以及炭化收縮。在混凝土澆筑5小時(shí)后，其水泥成分的內(nèi)部會(huì)發(fā)生水化反應(yīng)，使水分析出，在水泥中形成分水鏈，由于水分過快蒸發(fā)，混凝土中的骨料會(huì)出現(xiàn)下沉情況，若混凝土此時(shí)還沒有完全硬化，則發(fā)生塑性收縮。一般情況下，混凝土骨料在下沉過程中會(huì)受到一些阻攔，因此會(huì)沿著鋼筋的布置方向產(chǎn)生收縮裂縫。在混凝土硬化后，其表面水分蒸發(fā)，因此內(nèi)部溫度就會(huì)逐漸下降，混凝土體積就會(huì)減小，進(jìn)而出現(xiàn)縮水收縮現(xiàn)象。若混凝土內(nèi)外部收縮力度不均衡，外部則受到內(nèi)力的制約，致使表面承受來自內(nèi)部的拉力，當(dāng)拉力超過混凝土表面的承受極限時(shí)，會(huì)產(chǎn)生收縮裂縫的現(xiàn)象。

2 高速公路橋梁混凝土裂縫的控制措施

2.1 施工預(yù)防措施

當(dāng)溫度高于25℃低于30℃時(shí)，在澆筑混凝土施工的過程中應(yīng)對(duì)溫度因素作為重點(diǎn)考慮內(nèi)容，周邊溫度過高會(huì)使水分蒸發(fā)速度加快，導(dǎo)致混凝土風(fēng)干，進(jìn)而嚴(yán)重影響混凝土的澆筑質(zhì)量。因此，在施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵循高速公路工程橋梁施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)應(yīng)結(jié)合公路橋梁施工的具體情況來制定對(duì)應(yīng)的有效決策。

水泥強(qiáng)度愈高，則水泥石強(qiáng)度愈高，其力愈強(qiáng)，進(jìn)而混凝土強(qiáng)度愈高。在其強(qiáng)度相當(dāng)?shù)那闆r下，水泥石強(qiáng)度隨水灰比增大而降低。水泥的水灰比愈大，則混凝土孔隙愈多，混凝土強(qiáng)度愈低;反之，混凝土強(qiáng)度愈高。因此，在施工過程中應(yīng)對(duì)混凝土的配比方案進(jìn)行最優(yōu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)對(duì)高溫導(dǎo)致混凝土塌落的現(xiàn)象予以充分考慮，對(duì)混凝土的配合比結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，為防止混凝土下降，可在拌合時(shí)加入適量的減水劑。當(dāng)前橋梁建筑工程所選用的混凝土，多摻有硅酸鹽水泥，硅酸鹽水泥的水化熱高，加之混凝土蒸發(fā)收縮的現(xiàn)象，其凝固會(huì)相對(duì)較快，因此混凝土表面極易出現(xiàn)裂縫，解決這一問題應(yīng)該在混凝土出現(xiàn)劇烈的收縮時(shí)對(duì)其中添加適量緩凝劑。

一般情況下，混凝土都是選擇30℃以下的水進(jìn)行拌合，在施工場(chǎng)地溫度較高時(shí)，為了防止?jié)仓隃囟冗^高情況，在拌合混凝土過程中可以加入適當(dāng)?shù)谋鶋K，進(jìn)而降低其溫度?；蜻x擇在氣溫較低的時(shí)刻進(jìn)行拌合，由此避免烈日高溫。砂石以及碎石在混凝土配比中的比例為80%左右，在拌合混凝土前應(yīng)對(duì)用作選料的砂石、碎石進(jìn)行降溫。

在施工的過程中時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土變形數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，有效提高其抗裂性能。施工時(shí)，保證混凝土的質(zhì)量滿足高速公路橋梁施工的技術(shù)要求;一經(jīng)發(fā)現(xiàn)裂縫，及時(shí)對(duì)其進(jìn)行調(diào)查，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行研究和分析，進(jìn)而采取相應(yīng)措施對(duì)其裂縫展開修補(bǔ)工作。

2.2 裂縫的補(bǔ)修措施

(1)表面補(bǔ)修

表面補(bǔ)修是對(duì)混凝土表面進(jìn)行修補(bǔ)，即在混凝土裂縫的表面涂一層保護(hù)膜。在施工過程中，先將混凝裂縫內(nèi)的雜物清除，并用水沖洗干凈。排除積水后，在裂縫處用樹脂進(jìn)行填充，對(duì)適當(dāng)部位進(jìn)行涂抹。

(2)灌漿法

灌漿法是用真空壓力裝置將漿質(zhì)料壓進(jìn)裂縫，一段時(shí)間后，裂縫中的漿質(zhì)料會(huì)逐漸強(qiáng)化、硬化，使混凝土與其成為一個(gè)整體，此種方法能長(zhǎng)期有效的避免裂縫現(xiàn)象再次發(fā)生，其整體的密封性良好。

(3)嵌縫法

嵌縫法是在混凝土產(chǎn)生的裂縫處開槽，然后向其中添置一些止水材料，這樣補(bǔ)修既能封堵裂縫，又能確?；炷恋谋砻嫫秸?。此方法在補(bǔ)修裂縫方面十分有效。

［1］郭曉平，盧長(zhǎng)有.混凝土裂縫的成因及處理［J］.黑龍江科技信息，2007，(6).

［2］白永忠.公路橋梁施工中混凝土裂縫問題探討［J］.工程技術(shù)，2012，28(6).

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