道路桥梁施工中混凝土裂缝成因分析及应对措施

吕奎达

宁波路桥工程建设有限公司 浙江 宁波 315000

1 混凝土裂缝成因分析

根据形成原因的不同，当前较为普遍的混凝土裂缝主要有收缩裂缝、温度裂缝、沉降裂缝以及施工质量裂缝几种，下面将具体分析其成因。

1.1 收缩裂缝及其成因

收缩裂缝即由于混凝土硬化的过程中，由于各部位含水量、温度等的不同而造成收缩不均匀，进而产生收缩应力；如果收缩应力超出了混凝土本身的抗拉伸强度后，就会引发裂缝的产生，即收缩裂缝。收缩裂缝的具体表现形式以及成因如下：

1.1.1 收缩裂缝的表现形式。①塑性裂缝。混凝土混合料中的水泥在浇筑完成后会产生水化反应，产生的热量会使水分大量蒸发，造成混凝土内部水分过少而产生收缩，形成塑性裂缝；混凝土在硬化的过程中，其中的骨料受自身重力会产生下沉，如果在此过程中碰到钢筋，就会沿着钢筋的方向产生塑性裂缝。②干缩裂缝。在混凝土硬化的过程中，其中的水分会由于各种因素如温度过高蒸发、水化反应等造成损失，水分的流失会使混凝土结构产生干缩；而混凝土的表层水分与内部的水分损失的速度会有一定的差异，这种差异就会造成混凝土内外收缩的不均匀，进而产生干缩裂缝。另外，如果道路桥梁的混凝土施工中配筋率较大，那么在混凝土硬化、体积收缩变小的过程中就会受到钢筋的阻碍，造成干缩裂缝的产生。

1.1.2 收缩裂缝的产生原因。①水泥的性能和用量是引发收缩裂缝的主要因素。通常来说，低热水泥的收缩性较高，而硅酸盐水泥的收缩性则相对较低；水泥用量越大，产生的收缩应力越大，因此产生的收缩裂缝也越多。②骨料的因素。骨料的粒径过小，含水量就会增多，因此产生的混凝土收缩应力就会越大。③混凝土混合料的配合比例不合适，例如水灰比过高，产生的收缩应力就会过大。④混凝土振捣不均匀、不到位，或者混凝土的养护时间过短、湿度养护不到位，都会造成收缩裂缝的产生。

1.2 温度裂缝及其成因

温度裂缝即混凝土结构内外的温差造成应力过大，超出混凝土结构的受力范围，进而引起的裂缝，其会随着温差的变化而产生相应的变化。具体产生原因如下：①外界温度过高，混凝土的外部受到阳光暴晒，导致外部的温度迅速升高，形成内外的温差，增加局部的拉应力，容易引起温度裂缝。②在道路桥梁混凝土施工过程中，遇到突然的天气降温，造成表面温度急剧下降，而内部的温度下降速度较慢，加上水泥水化反应产生的热量，就会形成较大的内外温差，引发温度裂缝。③在进行混凝土施工的过程中，外部环境温度过低，同时又没有采取有效的保温措施，就会形成内外的温差。④对于大体积混凝土施工，由于混凝土的结构厚度超过2m，内部因为水化热反应造成大量的热量积聚，无法及时排出，就会造成内部温度快速升高，内外温差明显，进而引发温度裂缝[1]。

1.3 沉降裂缝及其成因

因为道路桥梁路基不均匀沉降或者位移引发的混凝土结构裂缝即为沉降裂缝，其具体形成原因如下：①在进行道路桥梁施工之前，没有做好充分的地质调查工作，导致制定出的地基处理方案不适用于现场的实际地质状况，容易在后期出现地基沉降的问题，引发混凝土的结构裂缝。公路桥梁处于地质条件复杂并且变化较大的路段，不同性质的地质条件会产生压缩性的差异，也容易引起不均匀的沉降。②道路桥梁工程施工中，选用的桩基础结构不同，或者将不同桩径、桩长以及材质的桩基础混用、在标高差异较大的基底上采用扩大基础，都会引发后期道路桥梁路基的不均匀沉降，导致混凝土结构的裂缝。③对于软土路基，没有采用有效的技术进行处理，导致道路桥梁在使用的过程中，受到车辆、路面桥面的荷载，以及雨水的冲刷、侵蚀等因素，会导致原有土层变形、压缩，引发混凝土的不均匀沉降裂缝。

1.4 施工质量裂缝及其成因

在道路桥梁的混凝土施工中，经常会因为混凝土施工工艺不规范或者质量不合格而导致混凝土产生不同走向、深度的裂缝，具体表现如横向裂缝、纵向裂缝、贯穿裂缝等，其具体成因如下：①混凝土在浇筑的过程中，振捣不充分、不均匀，容易导致出现蜂窝、空洞等问题，这些问题都是引发混凝土裂缝的隐患所在；混凝土在浇筑的过程中速度过快，而其本身的流动性又较差，这就导致混凝土中的原材料存在较大的沉降差异，容易造成裂缝的产生。②混凝土在运输过程中缺乏保温防晒等防护措施，或者运输的距离过长，导致水分严重流失，使混凝土的坍落度降低，这样的混凝土在浇筑后非常容易引发裂缝；为了使泵送混凝土具有足够的流动性，施工单位往往会随意增加水、水泥等的用量，这会导致混凝土的收缩应力增大，出现裂缝问题。③在进行分层浇筑混凝土时，每层浇筑时的间隔时间没有把握好，例如间隔时间过长，在上层混凝土完成初凝后才进行下一层的浇筑，使两层之间的混凝土表层无法充分黏合，容易出现水平裂缝。④在进行浇筑时，安装的模板缺乏足够的刚度，或者没有合理的安排模板，导致模板结构不稳，会导致混凝土浇筑的过程中模板变形，容易造成混凝土结构的裂缝；过早的拆除模板，如在混凝土还未达到强度标准要求时就拆除了模板，混凝土结构在自身重力以及施工中的各种荷载压力下，就容易产生裂缝甚至断裂[2]。

2 混凝土裂缝的应对措施

2.1 收缩裂缝的控制措施

在进行混凝土收缩裂缝的控制时，需要从以下几方面入手。首先，要控制好混凝土各种原材料的质量，对原材料的性能标准进行检测，确保其性能标准符合道路桥梁混凝土施工的需求。例如，对于水泥来说，要选择强度等级适宜的水泥型号，既不能选择等级过低的水泥，会造成最终的混凝土强度不足的问题，同时又不能选择等级过高的水泥，容易产生较大的干缩反应，引发裂缝；对于骨料来说，要选择合理的骨料粒径与级配，控制好含砂率。其次，要优化混凝土各种原材料的配合比例。在施工前，必须对施工现场的各种实际条件如地质、气候、环境等情况进行充分的调查，明确道路桥梁工程的设计需求，合理的确定混凝土各原料的配合比例，并进行现场试验，根据结果对配合比例进行不断的调整、优化，最终确定最为适宜的配合比例，减少混凝土收缩反应带来的收缩裂缝问题。在进行混凝土配置的过程中，为了减少干缩反应，应当适当的调整水灰比，减少水泥用量，同时为了保证混凝土具有足够的强度，可以适当添加一些外加剂，实现减水、增塑的目的。例如，添加改性木钙减水剂，能够在保证混凝土结构强度、坍落度等性能的前提下，减少水泥和水的用量，同时还能够减缓水泥水化反应的速度，避免水泥化热带来的热量急剧增加现象，预防混凝土干缩带来的裂缝问题。再次，要选择合理的混凝土施工工艺和施工技术，并且严格按照工艺标准要求进行操作，同时还需要安排专业的管理人员进行混凝土施工过程的监管，确保混凝土配比、拌合、运输以及浇筑、养护过程中的精细化操作，能够处理好可能会引发裂缝的细节问题。最后，在混凝土浇筑完成后，要注意做好混凝土的养护工作，尤其是湿度养护，使用草垫、塑料薄膜等覆盖混凝土表面，并进行适当的洒水，避免水分快速蒸发，并且要保持混凝土表面的湿润度[3]。

2.2 温度裂缝的控制措施

进行混凝土温度裂缝的控制时，可以从以下措施着手：①做好混凝土混合料的质量控制，尤其要控制好粗集料的最大粒径，同时做好混凝土的配比实验，优化配合比例。②控制好混凝土的搅拌时间，不能进行过长时间的搅拌，否则会造成表面水分的流失，引发裂缝；同时要做好混凝土运输过程中的防护，缩短运输距离，使用专用车辆进行混凝土的运送。③选择合适的混凝土浇筑技术，例如进行分层浇筑以及分块浇筑，确保混凝土内部的热量能够及时地散发，避免在内部积存造成的内外温差。④控制好混凝土施工过程中的内外温差。对于外部温度来说，要尽量避免在极冷或者极热的天气下进行混凝土浇筑施工，如果不可避免的这种气温条件下施工，则需要采取一定的保温或者降温措施，避免外部温度过高或者过低造成的内外温差；对于混凝土内部温度的控制来说，可以通过设置冷却水管等方式，来降低混凝土内部因为水化反应产生的热量，加速热量的散发。⑤混凝土浇筑完成后，要做好混凝土的温度养护，通过覆盖、遮挡等措施，做好混凝土表面的温度控制工作。在进行混凝土温度养护时，要合理的设置混凝土内外结构的温度监测点，例如在混凝土结构的内部，要均匀分散的设置温度监测点，确保监测数据的全面性、可靠性，混凝土的外部周边环境中也要设置温度监测点，对于监测结果进行实时的、动态的记录、对比，在内外温差超出20℃时就要提高警惕，调整养护措施，控制内外温差，避免温差过大造成温度裂缝的出现[4]。

2.3 沉降裂缝以及施工质量裂缝的控制措施

要实现沉降裂缝的控制，就要做好道路桥梁路基的施工，避免路基沉降带来的道路桥梁混凝土结构裂缝。首先，在施工前要做好道路桥梁施工现场的地质水文条件勘察工作，据此制定合理的路基施工和处理方案。同时加强施工工程的管理，确保路基处理的质量，保证路基的强度和密实度，避免后期受各种荷载和外力的影响导致的沉降。其次，对于一些特殊的地质条件，如软土土质，要应用先进的技术做好处理，提升路基的稳定性，避免发生沉降引发的混凝土结构裂缝。

对于因施工质量因素引起的混凝土裂缝，首先要做好道路桥梁混凝土施工的设计工作。在设计时，要综合多方因素，考虑到道路桥梁的受力情况，设计合理的结构形式；合理的选择配筋形式，尽可能地选择小直径、小间距的方式，或者在混凝土结构的表面配备金属扩张网，提升整体混凝土结构的抗裂性能。其次，要做好混凝土施工过程中的监督管理，在进行混凝土浇筑前要先检查模板的安装质量，主要检查内容包括模板的刚度是否符合施工要求、模板安装是否牢固、稳定等；在浇筑过程中，要控制分层、分段浇筑中间的间隔时间，同时要保证混凝土的坍落度、流动性等满足浇筑的要求，不能随意地添加材料，变更混凝土的配比；在浇筑的过程中必须控制好温度、速度等要素；做好浇筑过程中的振捣工作，根据不同施工部位的实际情况和需求来设计合理的振捣频次、力度及时间，既要避免漏振也要避免过振的现象；在浇筑时应当尽可能地保证浇筑的连续性，不留施工缝，避免留下混凝土裂缝问题的隐患[5]。

3 结束语

当前，混凝土结构作为道路桥梁工程施工普遍采用的结构方式，由于受混凝土原材料本身性能、反应以及外界环境、地质条件、施工等因素的影响，不可避免的会产生裂缝问题，这也是影响道路桥梁整体质量和安全性的重要问题。为此，需要从混凝土裂缝产生的原有入手，有针对性的采取措施，来预防、避免混凝土裂缝的出现，通过提升混凝土原材料本身的性能，提高混凝土设计和施工技术水平，做好道路桥梁混凝土施工方案，并做好施工过程中的质量管控，全面的控制引发混凝土裂缝的各项因素，保证混凝土施工的质量，为公路桥梁的施工质量奠定良好的基础。