寇建明

（甘肅路橋第四公路工程有限責(zé)任公司，蘭州 730000）

1 引言

在我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展過程中，公路交通發(fā)揮著重要作用，但由于我國各地地形差異較大，橋梁工程也是道路修建中的重要工程類型。當(dāng)下橋梁結(jié)構(gòu)中使用最為廣泛的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，但這種結(jié)構(gòu)在使用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)耐久性問題，影響橋梁的使用壽命。裂縫問題在道路橋梁建設(shè)中屢見不鮮，容易引發(fā)安全事故，相關(guān)工作人員要全面了解道路橋梁施工中混凝土裂縫的成因，并做好裂縫預(yù)防，因此，對于道路橋梁施工中混凝土裂縫成因及預(yù)防對策的探析具有重要意義。

2 道路橋梁施工中混凝土裂縫成因

2.1 荷載引起的裂縫

荷載裂縫是混凝土橋梁在常規(guī)靜荷載、動荷載與次應(yīng)力作用下產(chǎn)生的裂縫。由外荷載直接應(yīng)力引起的裂縫為直接應(yīng)力裂縫；由外荷載引起的次應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫為次應(yīng)力裂縫。荷載裂縫產(chǎn)生的主要原因是設(shè)計階段鋼筋布置不合理，或者鋼筋結(jié)構(gòu)剛度不夠造成的；同時橋梁在使用過程中，荷載過大并超過設(shè)計荷載時，也會引發(fā)荷載裂縫[1]。

2.2 溫度引起的裂縫

溫度裂縫的主要成因：混凝土澆筑完成后的硬化過程中，水泥會產(chǎn)生大量的水化熱，混凝土內(nèi)部的熱量無法散失，溫度會快速升高，而混凝土表面具有良好的散熱條件，散熱較快，溫度上升不多，使混凝土內(nèi)外部產(chǎn)生較大的溫差，并同時產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)該應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時，就會產(chǎn)生裂縫[2]。

2.3 收縮引起的裂縫

道路橋梁混凝土由于收縮引起的裂縫比較常見。雖然收縮裂縫對構(gòu)件承載力的影響不大，但會對結(jié)構(gòu)外觀有較大的影響[3]。收縮裂縫形成的主要原因：混凝土在成形之后表面的水分會蒸發(fā)，整個蒸發(fā)過程會從表面開始，然后向里發(fā)展，由于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外部的干縮量不同，在混凝土內(nèi)部約束的影響下，拉應(yīng)力會在混凝土中產(chǎn)生，引發(fā)混凝土開裂。

2.4 地基基礎(chǔ)變形引起的裂縫

構(gòu)件在地基發(fā)生不均勻沉降后會產(chǎn)生約束變形，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部會產(chǎn)生拉應(yīng)力，如果拉應(yīng)力超過結(jié)構(gòu)的抗拉強度，就會有沉降裂縫在結(jié)構(gòu)薄弱部分產(chǎn)生。發(fā)生不均勻沉降裂縫的主要原因：在地質(zhì)勘察過程中不夠精準(zhǔn)，缺少對地質(zhì)情況的全面了解，施工前沒有對地基進(jìn)行處理，導(dǎo)致地基不均勻沉降。

2.5 鋼筋銹蝕引起的裂縫

鋼筋銹蝕之后有效斷面面積減小，削弱了鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)力（混凝土抵抗鋼筋滑移能力的物理量），混凝土結(jié)構(gòu)的承載力會因此受到影響，進(jìn)而引發(fā)裂縫。鋼筋發(fā)生銹蝕主要是由于混凝土內(nèi)部含有氯離子，或者有氯離子通過混凝土結(jié)構(gòu)的孔隙滲入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，與鋼筋發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，誘發(fā)鋼筋銹蝕。

2.6 施工工藝質(zhì)量引起的裂縫

道路橋梁混凝土裂縫產(chǎn)生的原因有很多，施工工藝質(zhì)量不高也是引起裂縫的主要因素?；炷猎跐仓?、起模等各個環(huán)節(jié)，如果施工工藝不合理，會產(chǎn)生各類裂縫，其中，最容易出現(xiàn)裂縫的部位是細(xì)長薄壁結(jié)構(gòu)[4]。施工工藝質(zhì)量引起裂縫的原因包括混凝土保護層厚度不符合要求、振搗不密實、澆筑過快等。

3 道路橋梁施工中混凝土裂縫的預(yù)防對策

3.1 荷載裂縫的預(yù)防

在橋梁上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆板時，要考慮橫向受力鋼筋的設(shè)置[5]?？刹捎弥睆捷^小的鋼筋，且合理控制鋼筋間距需，要求控制在10 cm以內(nèi)；分布筋需在結(jié)構(gòu)邊緣處或變截面處進(jìn)行加強，將鋼筋網(wǎng)片設(shè)置在表面；當(dāng)構(gòu)件體積較大時，可以設(shè)置對抗剪切鋼筋。

為避免鋼筋發(fā)生銹蝕，要求對混凝土拌和用水進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗，避免其中含有氯離子，確保保護層厚度符合要求，也可以加入外加劑提升混凝土的耐久性。施工前進(jìn)行全面的地質(zhì)勘察，對不良地基進(jìn)行處理，避免使用階段出現(xiàn)不均勻沉降。

3.2 溫度裂縫的預(yù)防

道路橋梁混凝土溫度裂縫的預(yù)防需做好以下工作：

1）在養(yǎng)護時采用蒸汽養(yǎng)護法，對溫度升高與下降的速度進(jìn)行有效控制。

2）現(xiàn)澆混凝土箱梁頂板在水化反應(yīng)下，溫度較高，所以，在混凝土初凝時要使用塑料薄膜進(jìn)行覆蓋。在彎矩與剪力最小處布設(shè)天窗，兩個天窗位于同一個斷面上，且需錯開1 m以上，以便完全開放天窗。通道氣孔設(shè)置在梁翼緣板與腹板交接處，設(shè)置間隔距離為5 m；在橫隔梁處增設(shè)通氣孔，確保通暢的氣流，減少箱內(nèi)外溫差，混凝土終凝后采取灑水降溫措施養(yǎng)護。

3）在施工過程中嚴(yán)格控制骨料含泥量，應(yīng)減少使用量，防止混凝土的抗拉強度隨著含泥量的增加而下降。

4）混凝土配制時，要選擇低熱或者中熱水泥，常見的水泥材料有礦渣硫酸鹽水泥等。

5）為有效利用混凝土的后期強度，可以采取90 d強度設(shè)計配合比，可以有效減少水泥用量。

6）合理控制混凝土入模溫度，不宜過高。

7）完成混凝土澆筑之后，需采取保溫、保濕養(yǎng)護措施。

3.3 收縮裂縫的預(yù)防

1）嚴(yán)格控制混凝土單位用水量，確保用水量＜170 kg/m3；澆筑前，檢測坍落度，水灰比需控制在0.6以下。

2）合理控制混凝土攪拌時長，保證拌和物均勻，防止離析。

3）在混凝土澆筑過程中要緩慢下料，避免發(fā)生堆積，而且要振搗充分。

4）在炎熱的夏季，為避免混凝土水分大量蒸發(fā)，需采取濕潤和覆蓋保護措施。

5）泥沙含量較高時，混凝土的抗拉性能會下降，當(dāng)有害膨脹物混入混凝土骨料后，混凝土?xí)l(fā)生崩裂情況，所以，要合理選擇水泥，如選擇礦渣硅酸鹽水泥。

6）混凝土用水量越大，干燥收縮越大，因此，要對混凝土用水量進(jìn)行嚴(yán)格控制。

7）為降低用水量，可以在混凝土中摻入外加劑，外加劑應(yīng)具有較高的減水率與良好的分散性；也可以將礦渣、硅藻土等粉狀摻合料加入混凝土中，這樣也能確保混凝土的干燥收縮。

8）為補償混凝土收縮，避免裂縫產(chǎn)生，可將膨脹劑摻加到混凝土中。膨脹劑的摻加量需符合要求，以在保證混凝土強度的同時，避免混凝土出現(xiàn)鼓脹與開裂問題。

9）可以在合理的養(yǎng)護方法下加速混凝土的水化反應(yīng)，以此提升混凝土強度。在養(yǎng)護過程中，可以采取蒸汽養(yǎng)護方式保持濕潤。

10）采取機械振搗方式進(jìn)行振搗，能有效控制混凝土收縮；需合理控制機械振搗時間，每次振搗時間為5～15 s。

11）增配構(gòu)造鋼筋可以預(yù)防收縮引起的裂縫，能有效提升混凝土的抗裂性?？梢赃x擇φ8～φ14 mm小直徑鋼筋作為構(gòu)造上的配筋，全截面構(gòu)造配筋率一般為0.3%～0.5%。

3.4 地基基礎(chǔ)變形裂縫的預(yù)防

1）基礎(chǔ)需采用樁柱式基礎(chǔ)，以加寬下部形式，以防止在下部產(chǎn)生不均勻沉陷。

2）夯實地基，使地基保持沉降均勻。對于北方地區(qū)，基底埋深要對凍土的影響予以考慮；擴大剛性基礎(chǔ)，下部結(jié)構(gòu)可連成一體。

3）提升新建基礎(chǔ)的承載力，加強橫向連接，以避免新舊接縫處受到沉降的影響。

4）水泥混凝土在橋面攤鋪時，要求其剛度符合要求，能確保橋梁上部結(jié)構(gòu)的整體性。

3.5 鋼筋銹蝕裂縫的預(yù)防

保證混凝土的高堿度、防止有害離子的入侵是預(yù)防鋼筋銹蝕的關(guān)鍵所在。最基本的預(yù)防措施是提高混凝土自身的防護能力。在環(huán)境比較惡劣時，需采取有效措施做好鋼筋銹蝕裂縫的預(yù)防工作。

1）涂刷隔離層?；炷镣克⒏綦x層，能有效提升防水性與耐久性，能延緩混凝土的碳化速度，對混凝土起到良好的維護作用。混凝土表面的附著物在養(yǎng)護人員的施工過程中，要及時清除干凈；用水將混凝土沖刷干凈；在混凝土干燥之后將一層砂漿或絕緣層涂抹在構(gòu)件表面，常見的隔離層有環(huán)氧樹脂涂料等。

2）提高混凝土防護能力。減少有害離子入侵、減緩堿度丟失是提高混凝土防護能力的重要手段?；炷敛牧线x擇必須符合標(biāo)準(zhǔn)，對水灰比、水泥用量等進(jìn)行嚴(yán)格控制；控制好振搗工作，提升混凝土的密實度。

3）使用特種鋼筋材料。在混凝土中運用耐腐蝕鋼筋，能有效阻隔有害離子混入混凝土中，避免鋼筋產(chǎn)生銹蝕。

4）加入鋼筋阻銹劑。將鋼筋阻銹劑加入混凝土中，能被有效阻隔有害離子，從而減少對鋼筋產(chǎn)生的不良影響，減緩鋼筋的銹蝕速度。

3.6 施工裂縫的預(yù)防

1）做好各支撐基礎(chǔ)與地基的處理，防止沉降等情況發(fā)生。

2）對于耳墻式橋臺、U形橋臺等。填土要位于橋臺之間，要做好填土質(zhì)量控制，如土質(zhì)、含水量等；為避免填土含水量過高，要注重做好防水與排水。

3）按照要求規(guī)定進(jìn)行橋墩混凝土澆筑，如果在施工過程中一部分施工縫難以避免，要及時清除混凝土面的浮漿，在待澆面上鋪水泥漿，然后對混凝土進(jìn)行澆筑。橋墩澆筑要連續(xù)進(jìn)行，不能中斷，不能留施工縫。

4）現(xiàn)澆混凝土支設(shè)模板施工過程中，要求能做好承載力分析，避免混凝土偏壓。模板必須牢固?；A(chǔ)、支架壓縮變形等是支架處理的要點。避免基礎(chǔ)下沉情況發(fā)生，在調(diào)整時可以使用千斤頂和揣手楔。

5）需預(yù)先設(shè)計好澆筑順序，在施工過程中需嚴(yán)格按照順序操作。將緩凝劑摻入混凝土，對硬化開始時間進(jìn)行調(diào)整?？勺钕葷仓赡墚a(chǎn)生最大撓度位置的混凝土，容易發(fā)生裂縫的中間支點處的混凝土可最后澆筑，這樣能對裂縫的產(chǎn)生起到良好的預(yù)防作用。

6）在預(yù)制構(gòu)件模板上涂刷隔離劑，隔離劑在澆筑前需保持有效；脫模需保持平穩(wěn)。

7）合理堆放構(gòu)件。墊塊需按照受力特點設(shè)置，堆放采取重疊式設(shè)置，在一條豎直線上設(shè)置墊塊；板、柱這些構(gòu)件的正反相同，要求做好標(biāo)志，避免在存放過程中損壞構(gòu)件；在運輸過程中墊木需設(shè)置在構(gòu)件間。

8）按照規(guī)定與要求吊裝。構(gòu)件的側(cè)向剛度較差時，橫向加固設(shè)施的設(shè)置十分重要，比如，預(yù)制預(yù)應(yīng)力空心箱梁在吊裝過程中可使用牽引繩，防止出現(xiàn)晃、撞等情況。

4 結(jié)語

道路橋梁施工中混凝土裂縫的發(fā)生會受到諸多因素的影響，在了解混凝土裂縫成因基礎(chǔ)上，要采取針對性措施進(jìn)行預(yù)防，確?；炷潦┕し蠈嶋H要求，避免產(chǎn)生裂縫，影響道路橋梁的安全性與質(zhì)量。為對混凝土裂縫進(jìn)行有效預(yù)防，要從材料、施工工藝、荷載等多個要點出發(fā)，全面把控混凝土施工效果，提升道路橋梁施工的整體質(zhì)量，促進(jìn)我國道路橋梁事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。