路桥施工中裂缝防治技术措施研究

王兴龙 山东省路桥集团有限公司

1 前言

随着我国经济水平的稳步提升，建筑工程行业的基础设施建设也在随之推进。当人们的基本居住与生活需求得到满足的同时，会更加关注日常交通出行的便利性与多样性。从这一角度出发，为了能够保证交通系统各项功能的发挥，重视路桥工程的施工水平至关重要。但不容忽视的是，由于路桥工程项目的规模较大且持续周期较长，因此在各个施工环节中经常会出现一些不同类型的病害问题，其中最为严重的要数裂缝病害。如果不能够及时处理，不仅会威胁到道路桥梁本身的承载能力，同时还会缩短路桥工程的使用寿命，导致后期的养护与维修费用大幅度增加。

2 路桥施工中的裂缝危害

2.1 渗漏

如果路桥工程在施工过程中出现裂缝病害，将会引发不同程度上的渗漏现象。水会沿着路桥裂缝而进入桥体内部，导致路桥的混凝土结构出现水解情况，进而大幅度降低路桥结构本身的承重力。除此之外，如果路桥处于低温环境中，将会导致进入裂缝中的水出现冻胀情况，使得原有的裂缝进一步加深和蔓延。因此，如果不能够对路桥裂缝进行及时处理，不仅会对路桥主体结构带来负面影响，一旦水分进入路桥裂缝中势必会产生一定的重力和压力。如果这部分压力超过路桥本身的承载力，会导致裂缝逐步加大，使得路桥工程的整体质量陷入恶性循环的境地。

2.2 碳化

在上文中有所提及，路桥裂缝本身会对路桥内部的混凝土结构带来负面影响，使得混凝土结构出现更为严重的碳化现象。当混凝土材料与空气和水结合之后将会产生碳化作用，形成不同数量的碳酸钙，以此降低路桥本身的承重力。因此，如果在施工过程中出现路桥裂缝，在没有对裂缝及时处理的情况下，碳化现象一旦出现将会对后续的施工环节设下重重阻力，影响最终的工程效益。

2.3 腐蚀

当路桥裂缝出现之后，随着空气与水分的进入，会导致各类杂质不断进入工程的裂缝中。随着时间的推移，这些杂质将会逐步深入到路桥的内部，产生相应的化学反应。此种腐蚀现象可能需要经历漫长的时间才能够对路桥结构钢筋与金属构件造成严重破坏，例如，路桥结构中的金属构件表面会附有钝化膜，如果钝化膜被损坏，金属表面则会出现锈蚀现象，并随着锈蚀面积的逐步扩大，势必会威胁到路桥工程结构的稳定性与可靠性。

3 路桥施工裂缝的产生原因

3.1 温度变化的影响

外界环境中的温度变化会导致路桥结构也随之发生改变，在此处可以参考热胀冷缩的原理，则可以精准地解释路面所产生的相应变化。例如在北方的冬季，外界环境的温度整体较低，路桥工程的混凝土温度也会持续降低，而来自外界的湿度变化会使得混凝土处于吸水饱和状态，如果温度跌破冰点，将会导致混凝土内部结构出现结冰的现象。针对由温度变化所引发的裂缝问题，贴片会处于拉伸应力之下，贴片本身的体积也会随之增加。此时，混凝土的性能会大幅度减弱，在拉伸应力的作用下形成裂缝病害。

3.2 重型货车的影响

在路桥工程项目的施工设计环节中会反复多次地开展各类实验，以此保证设计方案的合理性与可行性。但随着我国经济发展速度的持续加快，行驶在高速公路上的车辆数量也在持续增加，其中不乏存在一些大型的装载车辆，这些重型货车将会对路桥结构的稳定性带来极大的负面影响。当重型货车在路桥表面上进行行驶时，会对路桥地面产生极大的压力，如果此时的货车再处于超载状态，其重量超过了路桥工程的压力限制，将会对路面造成严重损坏，引发不同程度上的裂缝病害。

3.3 材料质量的影响

在路桥工程项目的施工过程中，混凝土是应用频率最高的一种施工材料。混凝土主要是由水泥、骨料、砂石、掺合料、外加剂以及水所混合而成的。任意一项原材料如果出现质量问题，势必会对混凝土材料的最终质量带来负面影响。其中，如果水泥和砂石的材料性能不符合标准，会导致混凝土的强度与耐久性大幅度下降，更加容易出现混凝土裂缝病害；如果混凝土材料配合比不符合路桥工程项目的建设要求，并且在后续的施工环节中出现搅拌和振捣作业不充分的情况，同样也会降低混凝土本身的收缩性能，引发收缩性裂缝、荷载裂缝等病害；如果混凝土内的掺合料与外加剂选择有误，将会与内部的水泥和骨料产生一系列的化学反应，同样会威胁到混凝土材料的施工质量，引发裂缝病害。

3.4 混凝土收缩影响

在路桥工程的施工过程中，混凝土的收缩现象出现频率较高。总结来看，混凝土的收缩形式大致可被分为缩水性收缩与塑性收缩这两大类别。在混凝土工程的施工过程中，在进入水化阶段后，最为容易出现混凝土收缩现象的时间段为浇筑作业的4h～5h。此时，混凝土内的水分会在短时间内大量蒸发，而骨料下沉的现象则会愈发明显。如果在这一环节中混凝土的硬化工作尚未完成，将会引发塑性收缩问题；反之，如果此时的混凝土已经硬化完毕，外表的水分会逐渐流失，使得混凝土的体积逐步变小。

3.5 钢材腐蚀影响

由于路桥工程项目长时间地暴露在外界环境中，因此路桥施工中所应用到的钢筋材料或多或少地会出现寿命问题。尤其是当外界施工环境出现较大幅度的改变时，更加容易导致路桥内部结构中钢筋的腐蚀病害，而路面的承载能力也会随之降低。此外，随着时间的推移，钢筋腐蚀裂缝也会逐步扩大，钢筋与外部环境之间的接触面积逐步增加，在与外界空气发生反应之后，会威胁到路桥工程的使用寿命。

4 路桥施工中裂缝防治技术的应用措施

4.1 加强对混凝土原材料的质量管控

在前文中有所强调，路桥工程的施工环节中应用频率最高的施工材料即为混凝土。混凝土本身是一种混合性材料，主要由水泥、骨料、水、外加剂以及各类掺合料配置而成。因此，如果想要确保后续施工环节的高效率开展，则必须从细节入手加强对混凝土原材料的质量管控。

4.1.1 水泥

混凝土的水化热现象主要是由水泥水化作用所产生的。为了能够合理控制温差，减少水化热现象的出现，则需要在材料采购环节中优先选择水化热较低的水泥。通过分析以往的实践经验可知，如果水泥中包含的硅酸三钙与铝酸三钙的含量较高，将会使得水化热增高。因此材料采购人员应当优先考虑矿渣硅酸盐水泥、中热或地热硅酸盐水泥等。

4.1.2 粗细骨料

粗细骨料也是路桥混凝土工程中的重要原材料组成，因此在选择粗细骨料时，需要将材料质量放到第一位，以此保证混凝土的性能可以达到路桥工程项目的建设要求。尤其是对于大体积混凝土而言，通过选择适配的砂石料，一方面可以提高混凝土质量，另一方面则能够降低水化热，避免在后续的施工环节中出现裂缝病害。材料采购人员在选择粗骨料时，应优先考虑自然连续级配的粗骨料，并将粗骨料的粒径控制在40mm之内；另外，在选择细骨料时，则要优先考虑中粗砂。相比较来看，中粗砂能够有效降低水泥与水的用量，以此削弱水化作用。避免混凝土在施工过程中出现温升和收缩现象，降低裂缝病害的发生率。

4.1.3 水

水是混凝土工程在进行拌和作业中不可或缺的原材料之一。施工人员在对混凝土进行拌和作业时，可以根据实际情况，在其中加入适量的冰块，以此有效控制混凝土的入模温度。在这一环节中，施工人员应当及时测量温度变化，确保温度可以达到施工方案中的要求值。降低混凝土内外的温度差，减少裂缝病害的发生率。

4.1.4 外加剂与掺合料

在混凝土的配制过程中，施工人员需要严格按照设计方案中的相关要求加入适量的外加剂，其中主要包括减水剂和缓凝剂，以此全面提高混凝土的施工质量。在这一环节中，缓凝剂的加入可以有效推迟混凝土出现水化热峰值的时间，进而达到散失水化热的目标，将混凝土的凝结时间控制在合理范围内，减少在后续施工环节中出现裂缝病害；而减水剂的加入则能够减少水泥用量。将水灰比控制在合理范围内，防止混凝土在施工过程中出现开裂现象。此外，施工人员还可以根据实际的施工要求在混凝土内加入适量的粉煤灰，同样可以达到提高混凝土抗裂能力的作用。

4.2 合理选择有效的裂缝预防措施

在路桥工程的施工过程中，施工人员应当根据裂缝病害的类型，采用相对应的预防措施，以达到防患于未然的作用，降低裂缝病害的出现概率。

4.2.1 荷载裂缝

首先，施工人员需要选择适合的混凝土结构形式。如果要提前留设水平施工缝，则应严格按照温度裂缝的控制要求做好分块处理，并选择好相对应的连接方式。在这一环节中，如果桥梁上部分结构运用的是整体浇筑形式，在对梁板进行施工时可单独设置横向受力钢筋。

其次，在完成对钢筋的合理布设任务之后，施工人员需要将钢筋的间距控制在10cm之内。同时还要在混凝土结构的边缘和变截面位置加强分布筋，并考虑是否要在结构表面在加设钢筋网片。

最后，在正式进入施工环节后，施工人员务必要严格按照施工方案中的要求规范作业，切记不可将混凝土材料与机具进行堆放处理，并判断机具与材料重量是否超过范围限定。

4.2.2 温度裂缝

首先，需要优先选择低热的矿渣硅酸盐水泥。利用混凝土的后期强度来减少水泥的使用量，此种设置将会有效降低混凝土温度。

其次，在对混凝土进行拌制作业时，可以在其中加入适量的外加剂与粉煤灰。此项操作能够合理控制水泥用量，并达到降低水化热的目的。

第三，施工人员需要加强对混凝土的出仓与入模温度的管控，同时还要兼顾砂石骨料的实际温度。可以选择在砂石堆场加设遮阳棚，如果施工季节处于炎热的夏季，则需要对骨料的表面进行喷雾降温，或者在正式开始施工作业之前，利用冷水冲洗骨料。

最后，需要合理改进振捣与养护工艺。当混凝土在正式进入终凝阶段之前，施工人员可以考虑对其实施二次振捣密实，将混凝土中所包含的水分顺利排出，提高混凝土粘结力与抗拉强度。除此之外，还应当根据施工方案中的相关要求，对混凝土展开后续的养护工作。如果是大体积混凝土，整体的养护时间应当高于14d。

4.2.3 收缩裂缝

首先，施工人员务必要控制好混凝土的搅拌作业时间，并判断拌合物的均匀性。尤其是在对混凝土进行浇筑作业时，切记要控制好下料节奏，避免出现振捣不充分与原材料堆积的现象。

其次，如果是在夏季施工，为了能够避免混凝土内部到水分散失过快，则应当在浇筑完毕后对混凝土的表面进行覆盖。

第三，应当严格控制好用水量。如果用水量过多，将会大幅度提高出现干缩裂缝的可能性。

最后，在对混凝土进行拌制作业时，可以考虑在其中加入适量的膨胀剂，以此达到收缩补偿的目的。

4.3 常用的裂缝修复技术

4.3.1 表面修补

表面修补是路桥施工中应对裂缝病害的普遍方式，施工人员应当借助于水泥浆的施工特性，在混凝土表面进行均匀涂抹，以此达到修补裂缝的目的。表面修补法的适用范围较大，同时也不会对混凝土本身的结构稳定性与路桥的承载力带来影响。

4.3.2 灌浆修补

灌浆修补法更加适用于裂缝深度较大，并且已经对路桥工程的承载力带来影响的裂缝。由于此种裂缝病害已经无法利用表面修补来达到修复目标，因此，为了能够避免裂缝病害的进一步扩大，则要立即运用灌浆修补法恢复桥梁工程的结构强度。目前，灌浆修补法比较常用的修补材料为环氧聚合物和水泥浆，施工人员可以根据实际要求来灵活选择。

4.3.3 嵌缝修补

嵌缝修补主要是对裂缝病害进行开槽处理，并向槽内填补一定数量的材料，再经过后续的压实作业来修补裂缝。相比较来看，嵌缝修补法具有更高的施工成本，但最终的修补效果要优于前面两种方式，不仅可以保证修补外观的平整性和美观性，并且不会对路桥工程的使用寿命带来负面影响。

5 结束语

综上所述，在我国的路桥工程施工环节中，混凝土裂缝病害是影响路桥工程项目整体质量的重大技术问题。通过了解上述内容可知，在路桥工程项目的设计与施工阶段，均存在着造成裂缝病害的隐患因素。因此为了能够确保路桥工程的使用寿命，为广大人民群众打造出更加安全、舒适的交通环境，必须要根据不同类型的裂缝病害，制定出相应的预防管控与修补方案。随着我国建筑工程行业的稳定发展，相信在未来将会有更多新材料、新工艺与新技术的出现，路桥建设单位要积极创新管理理念，整合多方资源来提高自身的技术水平。