探析公路橋梁混凝土裂縫成因控制

鄭柯威 張樸

摘要：自從我國步入社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展以來，國家整體經(jīng)濟(jì)建設(shè)得到顯著提升，從而促使我國交通事業(yè)快速發(fā)展，為了能夠適應(yīng)現(xiàn)代化社會發(fā)展需求，我國加大了對交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)工作。目前常用的公路橋梁建筑材料一般都是采用混凝土結(jié)構(gòu)，這種材質(zhì)一定程度上具有非常優(yōu)異的特點(diǎn)，但是同樣由于在施工中操作不規(guī)范、環(huán)境條件影響以及公路橋梁自身內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化等因素，導(dǎo)致我國公路橋梁混凝土經(jīng)常會出現(xiàn)裂縫問題，嚴(yán)重影響公路橋梁整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。通過有效的管理控制措施，降低公路橋梁質(zhì)量問題的出現(xiàn)。本文通過對公路橋梁裂縫存在的相應(yīng)種類以及具體成因進(jìn)行詳細(xì)介紹，從而提出相應(yīng)的解決控制措施，整體改善公路橋梁質(zhì)量安全問題，保障公路橋梁整體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量、高安全，為我國社會可持續(xù)發(fā)展提供堅實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：公路橋梁；裂縫；安全

1 公路橋梁裂縫的種類及其成因

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫形成的原因相當(dāng)復(fù)雜，但大致可劃分為如下幾種。

1.1由荷載引起的裂縫

鋼筋混凝土橋梁在常規(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。

直接應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的原因有以下幾方面：設(shè)計計算階段的原因。結(jié)構(gòu)不計算或漏算；計算模型不合理；結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實(shí)際受力不符；內(nèi)力與配筋計算錯誤；設(shè)計不考慮施工：鋼筋設(shè)置偏少或布置錯誤：設(shè)計圖紙表述不清等。

次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力導(dǎo)致的裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有以下兩個方面：在設(shè)計外荷載作用下，由于結(jié)構(gòu)物的實(shí)際工作狀態(tài)同常規(guī)計算有出入或計算時沒有考慮，從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。局部應(yīng)力集中在橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要鑿槽、開洞、設(shè)置牛腿等，在常規(guī)計算中這些部位難以用準(zhǔn)確的圖式進(jìn)行模擬受力計算，一般根據(jù)經(jīng)驗設(shè)置受力鋼筋。研究表明受力構(gòu)件挖孔后力流將產(chǎn)生繞射象。從而導(dǎo)致應(yīng)力在孔洞附近密集，產(chǎn)生巨大的應(yīng)力集中。在長跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁中，經(jīng)常在跨內(nèi)根據(jù)截面內(nèi)力需要截斷鋼束，設(shè)置錨頭，在錨固斷面附近可以看到次應(yīng)力裂縫。若處理不當(dāng)，在這些結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角處或構(gòu)件形狀突變處以及受力鋼筋截斷處容易出現(xiàn)裂縫。

1.2混凝土收縮引起的裂縫

混凝土在凝結(jié)過程中，會因為外界環(huán)境的不同而產(chǎn)生不同程度的體積變化，其中最主要的是收縮變形。收縮變形主要分為塑性變形、干縮變形、自收縮變形、碳化變形。各種收縮變形都可能導(dǎo)致混凝土開裂。幾種常見的收縮變形有：（1）塑性收縮。混凝土還處于塑性狀態(tài)時產(chǎn)生的體積收縮就叫塑性收縮。當(dāng)混凝土表面水分蒸發(fā)大于表面泌水速率時就會產(chǎn)生塑性收縮。（2）干縮變形。混凝土凝結(jié)以后，表層水分會逐步蒸發(fā)，濕度逐步降低，從而引起混凝土體積減小，這稱為混凝土的干縮。由于表面水分蒸發(fā)快，內(nèi)部蒸發(fā)慢，因此表層混凝土的收縮大干內(nèi)部混凝土的收縮，這樣表層混凝土就會受到內(nèi)部混凝土的約束，當(dāng)約束應(yīng)力達(dá)到此時混凝土的抗拉強(qiáng)度時，就會出現(xiàn)開裂。（3）自收縮。處于與外界無水分交換條件下，混凝土內(nèi)部未水化的膠凝材料吸收毛細(xì)管中的水分而水化，使毛細(xì)管失水，由于毛細(xì)管壓力使水泥漿產(chǎn)生的收縮稱為自收縮。

1.3溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中.溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超過荷載應(yīng)力。溫度裂縫區(qū)別其他裂縫最主要特征是隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。引起溫度變化主要因素有：年溫度、日照、驟然降溫等。

1.4地基礎(chǔ)變形引起的裂縫

由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂?；A(chǔ)不均勻沉降的主要原因有：地質(zhì)勘察精度不夠，試驗資料不準(zhǔn)；地基地質(zhì)差異太大；結(jié)構(gòu)荷載差異太大；結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類型差別大；分期建造的基礎(chǔ)；地基凍脹；橋梁基礎(chǔ)置于滑坡體、溶洞或活動斷層等不良地質(zhì)時，均可能造成不均勻沉降。

1.5由施工材料質(zhì)量引起的裂縫

混凝土所采用水泥、砂、骨料、拌、水及外加劑等材料的質(zhì)量不合格，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。鋼筋銹蝕也會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

1.6由施工工藝和質(zhì)量引起的裂縫

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理或施工質(zhì)量低劣，都可能引起各種形式的裂縫，特別是細(xì)長薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)這樣的裂縫。裂縫出現(xiàn)的部位、走向及裂縫寬度則因產(chǎn)生的原因而異。

2 公路橋梁施工裂縫的防治措施

2.1嚴(yán)格控制所用原材料

混凝土主要由水泥、砂、骨料及外加劑拌合而成，若所選材料質(zhì)量不合格容易導(dǎo)致公路橋梁出現(xiàn)裂縫。要保證水泥的出廠強(qiáng)度，注意其儲存條件，不得受潮和過期，要控制水泥中堿性氧化物，可能導(dǎo)致堿骨料反應(yīng)，容易導(dǎo)致混凝土開裂。要注意施工中所選用的砂石的粒徑不能太小、孔隙率不宜太大等，否則會增加拌合水的用量，不僅影響混凝土的后期強(qiáng)度，而且產(chǎn)生的收縮應(yīng)力變大。

2.2提高公路橋梁施工質(zhì)量

要加強(qiáng)施工人員的責(zé)任感，完善施工的全流程操作，減少施工過程中的各種不規(guī)范操作。操作人員對原材料進(jìn)行嚴(yán)格的抽樣檢驗，及時調(diào)整施工配合比保證混凝土振搗密實(shí)及其和易性，切實(shí)杜絕混凝土在硬化前產(chǎn)生沉實(shí)，要嚴(yán)格控制混凝土的配合比及計量投料，拌合時間不應(yīng)小于2min，在出料前要保證混凝土的和易性，不能出現(xiàn)離析和泌水現(xiàn)象。澆筑時分層澆筑，分層厚度不大于300mm，振搗應(yīng)讓振搗棒插入前層50-100mm，振搗時間約為1min左右，直至排出氣泡為止。混凝土在運(yùn)輸過程中不滲漏，不離析，運(yùn)輸時間控制在30分鐘以內(nèi)。若在高溫環(huán)境中運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后要檢測混凝土坍落度，以確保蒸發(fā)造成水分損失，澆筑時控制鋼筋的保護(hù)層厚度，施工模板要具有足夠剛度，等混凝土達(dá)到規(guī)范強(qiáng)度后方可拆模。

合理安排施工工序，澆筑過程中避免產(chǎn)生過大高差和側(cè)面長期暴露。改善、提高混凝土的力學(xué)性能，提高抗裂能力，避免因混凝土表面干縮出現(xiàn)貫穿裂縫。防止塑性沉降裂縫的措施主要有，在混凝土中加入減水劑，確?；炷恋谋Ｗo(hù)層厚度，混凝土表面進(jìn)行二次抹灰；加強(qiáng)混凝土早期養(yǎng)護(hù)以降低水分蒸發(fā)，混凝土養(yǎng)護(hù)期采取表面覆蓋麻袋澆水濕潤養(yǎng)護(hù)方法。通過合理安排混凝土施工澆筑順序及速度來降低內(nèi)外溫差，防止干縮裂縫主要是設(shè)計部門增設(shè)足夠的分布鋼筋，減小混凝土水灰比，減少水泥用量，澆筑振搗要密實(shí)，表面泌水及浮漿要及時進(jìn)行清除。

2.3對出現(xiàn)的裂縫處理方法

可以采用表面修補(bǔ)的方法處理對結(jié)構(gòu)承載力沒影響的表面輕微裂縫，在裂縫表面粘貼玻璃纖維并涂抹水泥砂漿，防止裂縫繼續(xù)開裂。對于有防滲要求的部位可采用灌漿法，將膠結(jié)材料壓入混凝土裂縫中，使混凝土形成一個整體。對于一些影響結(jié)構(gòu)承載能力的裂縫，通常要進(jìn)行加固處理，具體操作可以由加固公司完成，對于局部嚴(yán)重部位可進(jìn)行剔除并置換新的混凝土，隨著科技的進(jìn)步現(xiàn)在也可以采用電化學(xué)防護(hù)法鈍化鋼筋達(dá)到防腐的目的，減小裂縫對公路橋梁的質(zhì)量影響。

3結(jié)束語

伴隨我國社會整體不斷快速發(fā)展，促使我國城市工程項目的增加。公路橋梁施工中廣泛應(yīng)用到的混凝土常常會受到施工環(huán)境、施工人員操作、施工材料選購以及混凝土配制比列等因素的影響，造成公路橋梁混凝土出現(xiàn)不同程度的裂縫問題，嚴(yán)重影響公路橋梁整體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性、可靠性。通過加強(qiáng)施工各方面的管理控制措施，整體改善混凝土裂縫等問題的出現(xiàn)。整體提升我國公路橋梁工程施工中質(zhì)量的提升，從而保障我國工程建設(shè)的發(fā)展，為我國國民經(jīng)濟(jì)效益的增長提供堅實(shí)的保障。

參考文獻(xiàn)

[1]魏小兵.論公路橋梁混凝土裂縫成因及有效預(yù)防措施[J].城市建筑理論研究（電子版）.2012（8）.

[2]唐海燕.公路橋梁混凝土裂縫的成因及預(yù)防措施[J].商品與質(zhì)量·建筑與發(fā)展.2014（10）.

[3]張艷.公路橋梁施工階段混凝土裂縫的成因及預(yù)防措施[J].建材發(fā)展導(dǎo)向.2014（8）.

（1.作者身份證號碼：412801198102160617；

2.作者身份證號碼：412826197903150032）