高速公路橋梁施工中的裂縫成因及預(yù)防措施研究

王華山，何 東

(中交一公局第四工程有限公司，廣西 南寧 530031)

0 引言

高速公路橋梁施工，最為重要的材料是鋼筋混凝土。雖然目前工程中所用到的混凝土的強(qiáng)度已較高，但在具體施工中及今后的使用中依舊會產(chǎn)生諸多問題，其中最為常見的問題就是裂縫。鋼筋抗壓度、自然條件、環(huán)境因素等均會對混凝土材料在公路橋梁施工中的運(yùn)用造成一定影響，導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫。同時鋼筋由于長時間放置產(chǎn)生的銹蝕、混凝土內(nèi)外部的溫度差等因素，也會對橋梁產(chǎn)生一定影響，導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)，若施工材料的質(zhì)量比較差、施工工藝應(yīng)用不合理，也會造成裂縫的產(chǎn)生，使得高速公路橋梁的正常使用、橋梁強(qiáng)度與耐久性受到影響，嚴(yán)重情況下引發(fā)相應(yīng)的安全事故。

1 施工過程中裂縫的成因分析

1.1 溫度和濕度

通?；炷了邆涞奶攸c(diǎn)為：熱脹冷縮，外界因素(陽光照射、水化熱、附近溫度與大氣溫度的變化、濕度等因素)都會影響到混凝土的膨脹收縮，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)一定的應(yīng)力，如果該應(yīng)力高于混凝土所能承載的強(qiáng)度，其表面將會出現(xiàn)裂縫。相較于其他建筑裂縫，混凝土裂縫問題存在一定的差異，混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因是溫度，伴隨著溫度的逐漸升高，裂縫會出現(xiàn)縮攏情況；隨著溫度降低，裂縫會出現(xiàn)擴(kuò)張情況。在混凝土完成澆灌后，如果水泥自身產(chǎn)生的熱量無法有效散發(fā)，將會造成混凝土內(nèi)部溫度逐漸升高，當(dāng)混凝土內(nèi)部和表面的溫差處于最大限度時，將會產(chǎn)生裂縫；同時，若澆筑結(jié)束后，未使用土工布、塑料薄膜對混凝土表面進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)，會使得混凝土的內(nèi)外溫差及濕度得不到保證，這也極易造成裂縫產(chǎn)生。

1.2 鋼筋銹蝕

高速公路橋梁的主要結(jié)構(gòu)往往會長時間暴露于外部環(huán)境中，受到外部環(huán)境的影響，沒有相應(yīng)的防腐蝕設(shè)施，這就造成相較于一般建筑，高速公路橋梁的保護(hù)功能更低。在高速公路橋梁施工中，長時間受到外界多種因素腐蝕，使其內(nèi)部的鋼筋結(jié)構(gòu)受到多種因素影響，從而導(dǎo)致鋼筋體積發(fā)生膨脹，最終引起混凝土出現(xiàn)各種不同程度的裂縫。若沒有進(jìn)行及時修護(hù)，裂縫將會隨著時間的推移不斷變大變多，造成更加嚴(yán)重的質(zhì)量隱患，最終發(fā)生鋼筋斷裂、保護(hù)層剝落等問題[1]。

1.3 荷載

橋梁混凝土在靜荷載、動荷載、次應(yīng)力的作用下，將出現(xiàn)荷載裂縫。這類裂縫的主要形式為：(1)直接應(yīng)力裂縫；(2)次應(yīng)力裂縫。次應(yīng)力裂縫是指在向外部荷載作用下，橋梁混凝土出現(xiàn)次應(yīng)力，進(jìn)而出現(xiàn)裂縫；直接應(yīng)力裂縫指在向外荷載作用下，橋梁混凝土出現(xiàn)直接應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。

1.4 施工技術(shù)

高速公路橋梁的混凝土施工中由于混凝土本身存在熱脹冷縮的情況，容易出現(xiàn)混凝土裂縫問題。當(dāng)出現(xiàn)收縮情況(塑性收縮、縮水收縮、自生收縮)就會引發(fā)混凝土體積的形變。待完成混凝土澆筑幾小時后，混凝土水泥成分的內(nèi)部將出現(xiàn)水化反應(yīng)，析出水分，且分水鏈將在水泥中得以形成，因?yàn)樗终舭l(fā)的速度較快，將引起混凝土中的骨料(砂、碎石)的下沉現(xiàn)象，若混凝土硬化程度不夠，會導(dǎo)致塑性收縮。通?；炷凉橇铣霈F(xiàn)下沉的現(xiàn)象時會受到一定外物的阻礙，所以此時的裂縫會從鋼筋布置的方向出現(xiàn)收縮裂縫[2]。

2 高速公路橋梁施工中裂縫的預(yù)防措施

2.1 施工過程中的預(yù)防措施

在高速公路橋梁施工中進(jìn)行混凝土澆筑時，一旦溫度在25 ℃～30 ℃時，應(yīng)重點(diǎn)考慮溫度因素，嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)的圖紙設(shè)計要求及施工技術(shù)規(guī)范，并結(jié)合工程項目現(xiàn)場實(shí)際情況制定合理有效的施工方案。當(dāng)水泥強(qiáng)度越來越強(qiáng)，水泥石的強(qiáng)度也會越來越強(qiáng)，相應(yīng)混凝土的強(qiáng)度也會越來越高[3]。在其強(qiáng)度相一致情況下，隨著水灰比的增大，水泥石的強(qiáng)度會降低；在水灰比逐漸增大的情況下，混凝土的空隙會增多，其強(qiáng)度也就會降低；若水泥土具有較小的水灰比，那么混凝土就會存在較少的空隙，其強(qiáng)度也會更高。所以應(yīng)對混凝土的配比方案加以合理設(shè)計，全面地考慮高溫(尤其是南方夏季施工)造成混凝土塌落的情況，并結(jié)合實(shí)際情況調(diào)整混凝土的配合比，通過在拌合過程中添加合理用量的外加劑，預(yù)防混凝土強(qiáng)度下降。

目前高速公路橋梁施工中所選擇的混凝土大多摻有硅酸鹽水泥，這一類水泥具有較高的水化熱，由于混凝土具有蒸發(fā)收縮情況，那么其凝固速度會比較快，混凝土表面發(fā)生裂縫的幾率會比較大，對于這一情況的處理，可在混凝土發(fā)生較為劇烈的收縮時，將一定量的緩凝劑加入其中。對于混凝土的拌合溫度，應(yīng)該確保所用到水的溫度<30 ℃；若施工現(xiàn)場的溫度比較高，應(yīng)在混凝土的拌合過程中添加一定量的冰塊，以此來預(yù)防澆筑完成后溫度過高現(xiàn)象，使得澆筑溫度降低。同時，也可以選擇施工現(xiàn)場氣溫比較低(夜間)的時候，進(jìn)行混凝土的拌合澆筑，從而確?；炷恋馁|(zhì)量。

此外，在混凝土澆筑中，往往會通過將混凝土澆筑厚度減小的方式來極大程度上杜絕混凝土內(nèi)部由于溫度問題而出現(xiàn)應(yīng)力；然而混凝土的澆筑厚度直接影響著混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，所以必須結(jié)合道路橋梁工程的施工要求、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、施工現(xiàn)場的具體情況，對混凝土厚度的減小幅度加以明確，這樣才能夠在確?；炷翉?qiáng)度及質(zhì)量的基礎(chǔ)上，將混凝土的裂縫出現(xiàn)幾率大大減小。在高速公路橋梁施工中，還應(yīng)強(qiáng)化監(jiān)測混凝土的變形數(shù)據(jù)，在極大程度上提高混凝土的抗裂性能[4]。

2.2 裂縫的補(bǔ)修方法

補(bǔ)修方法分三種：(1)表面補(bǔ)修，即修補(bǔ)混凝土的表面，也可以說是在混凝土裂縫的表面穿上一件衣服，用合適的材料給混凝土裂縫涂上一層保護(hù)膜。具體施工時，應(yīng)清除干凈混凝土裂縫內(nèi)的雜物，再使用樹脂填充裂縫，且涂抹相應(yīng)的位置。(2)嵌縫法，就是在混凝土出現(xiàn)裂縫的部位進(jìn)行開槽、清理，再將相應(yīng)的止水材料壓入其中，從而對裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，還能夠?qū)α芽p進(jìn)行封堵，保證混凝土的表面平整。(3)灌漿法，就是借助真空壓力裝置在裂縫中壓入漿質(zhì)料，一段時間后，漿質(zhì)料會隨時間的增長慢慢強(qiáng)化及硬化，從而對混凝土裂縫進(jìn)行較好的修補(bǔ)。

3 做好養(yǎng)護(hù)工作

待混凝土澆筑后，應(yīng)做好混凝土養(yǎng)護(hù)工作，使混凝土能夠合適硬化，強(qiáng)度得以提高。在混凝土養(yǎng)護(hù)中，必須對混凝土的內(nèi)外溫差加以有效控制，確保混凝土水分充足，杜絕混凝土發(fā)生脫水情況，并使水泥能夠一直處于正常水化狀況。同時還應(yīng)對水泥水化過程中的降溫速度加以有效控制，對混凝土的溫差加以準(zhǔn)確計算，杜絕由于溫度應(yīng)力而導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。此外，還可將濕潤的土工布覆蓋到混凝土表面，以此來確?；炷帘砻娴臏囟纫恢碧幱谶m宜狀態(tài)，有效避免裂縫發(fā)生[5]。

4 結(jié)語

高速公路橋梁在施工過程中出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，不僅會嚴(yán)重影響施工進(jìn)度，還會影響橋梁的使用壽命，甚至出現(xiàn)安全事故。為此，應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場實(shí)際施工情況綜合分析，并采取一系列有效的預(yù)防措施。包括對混凝土澆筑溫度進(jìn)行合理控制，應(yīng)用合理手段對已出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，并做好混凝土養(yǎng)護(hù)工作，將混凝土裂縫發(fā)生的幾率降至最低，從而確保高速公路橋梁的施工質(zhì)量。