道路桥梁设计和施工过程中裂缝成因分析

道路桥梁设计和施工过程中裂缝成因分析

张寅初

武汉综合交通研究院有限公司，湖北 武汉 430014

摘要：道路桥梁混凝土裂缝的出现，不仅影响道路桥梁结构的美观性，还会降低道路桥梁结构强度和抗压能力，影响道路桥梁结构的安全使用。在道路桥梁混凝土设计与施工中，裂缝成因较为复杂，需施工单位做好多项要素控制工作。因此，关于道路桥梁混凝土裂缝原因及控制措施的分析具有鲜明现实意义。

关键词：道路桥梁工程；混凝土；温度裂缝

1道路桥梁工程中导致混凝土裂缝的原因

1.1内外温差

在混凝土施工中，结构内外部温差会影响混凝土结构的温度应力，影响裂缝的出现。混凝土的外部温度即为施工现场的温度，内部温度分为3部分，水泥产生的水化热会提高混凝土内部温度；混凝土浇筑温度及结构物的散热温度，也会影响混凝土内部温度。如施工现场环境温度高，则混凝土浇筑温度高；如施工现场环境温度骤降，则混凝土内外结构的温差梯度显著提升，进而使混凝土温度应力超标，引发温度裂缝。相关实验数据显示，在混凝土中，内部温度最高为60℃~65℃，部分特殊情况下甚至可达到90℃，且大都在一段时间内保持高温状态，加大温度裂缝出现概率。在此基础上，施工单位应做好施工现场温度控制工作，避免内外温差过大，引发裂缝。

1.2混凝土收缩变形

混凝土的收缩机制相对复杂，在混凝土中，可能出现3种收缩变形，引发裂缝。第一，沉缩变形。混凝土属于三相结构，分别为固体、水和空气，混凝土浇筑完成后，空气逸出，水充盈在固体间隙中。但在重力作用下，固体颗粒出现向下沉降现象，不断缩减固体间隙，再加上混凝土表面的毛细管抽吸作用，使水排出。在空气和水不断排出后，混凝土的体积减小，出现收缩变形。如混凝土内部固体颗粒的沉缩不一致，可能引发不规则塑性收缩裂缝。第二，干缩变形。在混凝土硬化后，内部含有一定量的水，随着混凝土在空气中暴露时间的延长，水分会逐渐蒸发，使混凝土的外包体积减缩，引发干缩现象。干缩变形的出现会使混凝土表面开裂，严重时会使混凝土出现贯穿裂缝。第三，合缩变形。混凝土的合缩由水泥导致，在水泥水化反应中，部分水被反应产物结构消耗，使反应产物的体积小于水和反应物的体积总和。上述由化学结合引起的收缩，称之为合缩。不同类型的水泥产生的合缩程度不同，引起的变形不同，如水泥合缩程度较大，应尽早实施混凝土养护，避免裂缝的出现。

1.3混凝土材料的配制问题

从实际施工可以看出，混凝土建设过程中出现裂缝情况有很大一部分原因都是由于配置上的混合比例没有把控好，配比过程中要严格按照标准水灰比例进行混合。若在此过程中运用一样的水泥、水灰的配比情况可以直接影响到混凝土的强度，其次，在搅拌水泥的过程中，要特别注意含水量的比例。但是为了使混合物有很好的流动性，以及混凝土在浇灌过程中的质量会将水灰的比例进行适当的提高，由于水泥预热融化之后会出现很多的水分残留物，在混凝土材料上面，进而会形成水泡，很大程度会影响到混凝土的抗荷载功能。力学的角度而言，在混凝土材料上出现水泡或者气孔的情况下，会因为过度集中而出现裂缝。

2道路桥梁工程设计与施工中处理混凝土施工裂缝的有效措施

2.1改善结构设计

针对道路桥梁工程的结构进行设计过程中，可以运用中低强度的混凝土材料，同时还可以在承台的表面将钢筋的数量进行增加。在实际操作中，为了规避由于温度的改变而造成混凝土出现裂缝情况，可以运用永久式的伸缩方法来开展设计；在施工过程中造成结构出现狭长裂缝的情况，有很多种，其中最主要的原因之一就是结构的长度。结合工程项目建造的实际状况，施工单位务必要运用最适合的设计方案，特别是要考虑混凝土在施工过程中可能会出现裂缝这一因素。

2.2加大混凝土浇筑监管力度

针对道路桥梁工程施工时，为了预防混凝土发生裂缝情况，有人觉得要先确认混凝土材料的一次浇灌量，以及发生裂缝的地方和构架等之间的距离，同时还有在运输混凝土期间以及振捣浇筑的时间长短等各个因素。由于该材料资深就有泌水性，如果出现骨料沉降以及轻易产生塑性的收缩裂缝，所以在混凝土材料初次凝固，以及最终凝固之间就要对该材料的表面进行再次压模。如果混凝土浇筑完成后的24小时以内，剩余的施工工作主要负责位测量等前期准备工作，关于道路桥梁材料的调取和谢厨等一切工作停止，避免对没有最终凝固而成的混凝土带来强大冲击和振动。通常情况下，一天以后就可以对小型道路桥梁材料进行分批次地进行组织调运。在这期间要特别关注，小心轻解放质以及分散安排。等待三天之后就可以对楼层的墙板或者楼面的模板开展支模工程。为了有效将混凝土材料的钢硬度提升，并且将弹性形状变形的概率降低等情况，可以在对混凝土进行新一轮浇筑，期间在其表面铺设旧木模板或者脚手板。有效将应力扩散开来，从而有效将楼板出现裂缝的情况降低。

2.3加强混凝土原料管理

选用低水化热水泥。在混凝土施工中，可用水泥类型较多，考虑到水化热对温度裂缝的影响，施工单位应选择低水化热水泥。优化配比。施工单位综合考虑裂缝成因、强度要求等要素，对混凝土配比进行多次试验，将水灰比控制在0.4~0.43；将砂率控制在38%~42%；将拌合用水量控制在175kg/m3内；加入Ⅰ级粉煤灰、S95磨细矿粉及外加剂；将混凝土的含碱量控制在3kg/m3内。降低原料入模温度。在施工现场，施工单位将骨料仓储位置设置在一定高度处，并于料仓和混凝土运输车辆表面，设置防晒棚，降低原料温度；严格控制混凝土拌合时水泥的入机温度，要求其＜60℃；在夏季炎热天气时，在混凝土拌合时，拌入冰屑或洒水，使混凝土入模温度＜30℃。

2.4加大对成型后混凝土的养护工作

在对混凝土进行建设过程中，要特别重视保温养护，同时也是最重要的一个步骤，可以很好将混凝土浇筑内部的温差降低下来，其次还能将该材料自身的束缚压力降低。针对已经成型的混凝土，可以用保温方法。能够很好，将内外之间的温差降低下来，并且缓和温度降低的速度，有效将温度的力减小，另外，对于混凝土在强度方面以及伊利松弛有很好地发挥作用，若混凝土的表面出现干裂情况，而造成很大部分的塑形出现收缩现象进行有效缓和。所以可以将该材料的养护工作进行加强，特别是在遇到暴雨天气时，组织工作人员设立一些防雨的设备来进行遮盖，另外一方面还要特别关注排水情况，以免雨水流入基坑内，使混凝土的浇灌持续性受到影响，最终影响到道路桥梁工程的施工质量。

2.5加强混凝土施工管理

在混凝土施工中，规范的施工操作是保障混凝土质量，提高极限拉伸值，预防裂缝的关键。施工单位应加强混凝土施工管理，确保各项施工工序的质量符合要求。以某道路桥梁工程为例，为避免裂缝出现，施工单位设置二次振捣、二次投料与二次抹压的新工艺，并在施工现场进行质量管理，发挥其在控制裂缝方面的优势。在二次投料管理中，施工单位实施二次投料净浆裹石的拌合方式，可避免水分向碎石和水泥浆液的界面接种，提高混凝土硬化结构的致密性，使混凝土具备更高粘接强度，提升约10%，进而增强混凝土的极限抗拉值，在一定程度上减少混凝土中水泥用量，降低水泥水化热。

3结束语

总之，施工人员的技术、地基质量以及外界温湿度等各项因素都是导致道路桥梁出现裂缝的原因，因此在实际建设过程中，有关技术工作人员需要对其施工环境进行勘察，结合外界环境对实际施工步骤和技术进行改善。道路桥梁施工中要对混凝土发生裂缝的形式进行识别，提前对其进行预防，将工作人员施工质量提高，严格根据有关比例对混凝土材料进行混合、施工后对道路桥梁开展养护等方法，这些都是避免混凝土出现裂缝的方法，从而将其使用质量提高。

参考文献

[1]张晓林.道路桥梁工程建设中混凝土的裂缝成因及应对策略分析[J].建材与装饰，2018，18：270.

[2]贾睿.道路桥梁工程建设中混凝土的裂缝成因及解决措施[J].建材与装饰，2018，30：262-263.