道路桥梁施工混凝土裂缝的研究

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　　摘    要：道路桥梁施工过程中的混凝土问题主要有裂缝、麻面、蜂窝等，其中裂缝最为常见。当裂缝较小时，通常不会引起太大问题，可一旦裂缝宽度超过0.05mm，就必须予以处理。否则裂缝会不断扩大，对道路桥梁质量造成潜在危险，基于此，本文对道路桥梁施工混凝土裂缝产生的原因及其处理与控制策略进行了探讨分析。
　　关键词：道路桥梁施工;混凝土裂缝;原因;处理;控制策略
　　1  引言
　　城市化建设的不断推进，促进了交通基础设施建设的快速发展，尤其道路桥梁工程。并且当前道桥施工中通常都采用混凝土施工，因此为了保障道路桥梁施工质量，以下就道路桥梁施工混凝土裂缝及控制策略进行了探讨分析。
　　2  道路桥梁施工混凝土裂缝产生的原因分析
　　道路桥梁施工混凝土裂缝产生的原因主要表现为：
　　2.1  干缩原因
　　在浇筑结束逐渐硬化的过程中，或在养护阶段，随着外部温度的升高，混凝土的水分会有所蒸发。导致干燥收缩值增加，发生变形，而内外蒸发程度不同，变形程度也不同，最终产生干缩裂缝。
　　2.2  温度原因
　　主要是受外界环境温度的影响而产生的裂缝。当外界温度过高时，其内部也会聚集大量的热量，因难以释放而出现裂缝;混凝土浇筑时，内外散热情况不同，通常是外部散热较快且明显，而内部因为温度过高难以释放，会形成较大的温度偏差，以至于内部产生很大的压应力，同时外部会有拉应力，而在初期，混凝土的抗拉性较弱，一旦温度差达到一定值时，就会有温度裂缝产生;混凝土受其自身热胀冷缩性能的影响，浇筑工作结束后，在逐渐结硬时，由于温度降低冷却，其体积会有所减小，进而出现裂缝。
　　2.3  塑性收缩的原因
　　混凝土在未凝结硬化前，即尚处于塑性状态时因收缩而产生的裂缝为塑性收缩裂缝。当温度升高时，水泥水化速度加快，混合物的水分蒸发愈来愈多。一旦水分蒸发速度超过泌水速度，会使得混凝土自身不断收缩，并产生一定的应力。此时混凝土的抗压强度有限，小于收缩应力，进而引起塑性收缩裂缝。
　　2.4  沉陷原因
　　地基土质较差，呈松软状，或因回填密实度低，在水的长期浸泡下，会发生不均匀的沉降，引发裂缝;模板刚度达不到规定要求，支撑底部松动或者支撑间距过大，易产生沉降。在冬季尤为明显，支撑模板的土体多被冻结，当冻土解化后，必将有所沉降，最终导致混凝土结构有裂缝产生。
　　3  道路桥梁施工混凝土裂缝处理的分析
　　道路桥梁施工的混凝土裂缝处理处理主要体现在：
　　3.1  干缩引起裂缝的处理要点分析
　　第一、材料质量要合格，选择最佳的型号。以水泥为例，收缩量及用量都应有所控制，可使用中低热水泥、粉煤灰水泥等。第二、提前设置一定的收缩缝。混凝土的配置比例不能过高或过低，否则会影响其性能。对用水量进行严格控制。第三、做好早期养护工作，尽量能将养护时间有所延长。对于在冬季施工的工程，还应重视其保温工作，涂抹养护剂加以养护，以减少裂缝发生率。
　　3.2  温度引起裂缝的处理要点
　　第一、首先应保证材料质量合格。一是温度控制;二是裂缝控制。水泥的发热量不能过高，石子粒径应满足要求。为提高混凝土的抗裂性能，可加入一定的外加剂或抗裂剂。第二、水泥用量以及水灰比应符合规定。在配置时还可掺加粉煤灰、减水剂等。第三、搅拌工作要严格按照要求开展，除了确保各项材料充分搅合，还应引进新的搅拌工艺，如二次风冷工艺等。第四、搅拌或浇筑时，应实时观察温度的变化，并采取一定的冷却策略。为进一步控制温度裂缝，也可在混凝土中加入高质纤维材料。第五、对于大体积混凝土，其结构大小与温度应力紧密相关，为了方便散热，应制定明确的施工程序，并分层分块地进行浇筑。也可在其内部设置冷却管道，缩小内外温度差距。
　　3.3  塑性收缩引起裂缝的处理要点
　　第一、选择材料时应注重其强度和干缩值。如选择早期强度较高的硅酸盐水泥等。第二、调整水灰比，减少水的使用量，并严格控制水泥量，调高混凝土的和易性，以减小水灰比对随性裂缝产生的影响。第三、在浇筑之前，保持模板及混凝土表面的潮湿，可通过洒水、覆盖湿布等方法来实现。同时还应防止水分的蒸发，可喷洒养护剂，或用塑料薄膜包裹。为保持适宜的温度，应及时展开温度测试。若是大体积混凝土，需埋设有测温元件。第四、夏季温度较高，为防止水分蒸发过快，尽量搭设遮阳板等。
　　3.4  沉陷引起裂缝的处理要点
　　第一、若是软土地基，可采用粉喷桩加固技术或强夯法进行加固处理。第二、混凝土在水中浸泡的时间不能太长。第三、模板拆除工作时应趁最佳时机开展，并制定合理的拆除顺序。
　　4  道路桥梁施工混凝土裂缝的控制策略
　　4.1  优化混凝土结构设计
　　道路桥梁工程中的混凝土施工很少布置钢筋或不布置钢筋，但仍然会在容易发生裂缝的地方布置少许斜筋，利用钢筋取代混凝土去承担拉应力，能有效控制混凝土裂缝的出现。因此，在设计混凝土的结构时，尽量使用强度较低的水泥，并降低混凝土结构的约束度，优化混凝土的结构设计，从而避免混凝土因温度变化而出现裂缝现象。此外，由于混凝土中钢筋保护层的厚度越大，则越容易发生裂缝，因此钢筋保护层的厚度应取较小值。
　　4.2  严格水泥选择
　　混凝土裂缝原因主要是由于水泥在水化过程中释放出了许多热量。因此选取水泥时，应选取低热硅酸盐水泥或中热硅酸盐水泥。水泥内的不同矿物质成分决定了水泥释放温度的速度与大小，硅酸盐水泥的矿物质成分主要有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙及铁铝酸四钙[。其中发热量最大且发热速度最快的矿物是硅酸三钙。因此，在使用混凝土的道路桥梁工程建设中，应合理选用火山灰水泥或矿渣硅酸盐水泥。
　　4.3  掺入适量粉煤灰
　　道路桥梁工程建设的混凝土中加入适量粉煤灰，不仅能有效地增强混凝土的密实度，还可以提高防水混凝土的抗渗能力与强度，改进混凝土的浇筑性能，减小混凝土的收缩值，从而降低硅酸盐水泥的使用量。合理使用粉煤灰作为混凝土的参合料，不仅能有效解决因硅酸盐水泥水化热而引起的混凝土内部温度升高的问题，还可以防止公路结构发生温度裂缝现象。此外，在混凝土中同时加入适量的粉煤灰与减水剂，还能有效降低混凝土的用水量及水灰比。
　　4.4  加强骨料粒径控制
　　由于粗骨料能有效约束混凝土的收缩量，并降低混凝土的裂缝可能性。因此，在配置混凝土时，应尽量使用级配良好且骨料粒径较大的粗骨料。粗骨料的配级越好、粒径越大，混凝土的孔隙率就会越小，公路的总表面积也会越小。在混凝土中掺入总量低于百分之二十的石块，不仅能减少每立方米硅酸盐水泥的使用量与水泥砂漿量，而且还能促使水泥的水化热降低，从而有效地防止混凝土发生裂缝。此外，由于中粗砂的孔隙率与总表面积都非常小，因此细骨料应该选用配级良好的中粗砂或中砂，不仅能有效降低混凝土的水泥使用量与用水量，还能降低混凝土的水化热，阻止裂缝的出现。
　　5  结束语
　　综上所述，混凝土在道路桥梁工程建设领域中发挥着重要作用，但是混凝土裂缝控制一直都是道路桥梁施工的重点环节。因此为了保障道路桥梁工程质量，必须加强对混凝土裂缝进行处理并控制，从而保障道路桥梁工程安全运行。
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