市政路桥混凝土施工裂缝成因分析与防治策略

引言

对城市道路桥梁的修建而言，施工的主要材料就是混凝土，混凝土的施工质量对于构筑物的安全性能和使用寿命具有十分重要的影响。然而混凝土的施工中会常常受到由于材料收缩应力、温度应力、荷载应力等问题而出现的裂缝，该问题已经成为工程建设过程中的突出问题。裂缝的产生可能会降低构筑物承载能力，甚至加快钢筋生锈的进程，降低工程的使用年限。因而对裂缝产生原因进行深入探究并采取科学有效的措施预防对保证市政道路和桥梁的建筑质量有着重要作用。

1.分析混凝土施工裂缝原因

1.1 材料因素

水泥作为一种主要胶结材料，其水化热反应过程中产生的热量会直接影响初始温度场与应力分布；同时，水泥品种是影响混凝土和易性的关键因素，其矿物组成与细度直接影响混凝土强度等级的发展；粗细集料之间的配比是否得当也会影响混凝土的抗裂性能，粗细集料配比不符合要求会降低混凝土强度，导致混凝土离析，细石粒太大、泥沙含泥量超标都会造成浆体与石子之间接触面发生变化、产生应力集中现象；所选外加剂不对，也可能导致裂缝情况的发生，如使用缓凝剂增加了混凝土的初凝时间，但当用量过多时，也会导致混凝土刚硬化后收缩量迅速增加；另外，新型的缓凝外加剂能够起到缓解裂缝程度过大的干燥收缩等现象，但是结合水泥若发生不适配，则可能导致不均匀膨胀现象的发生；同时，配合比设计不合理是材料方面各种隐患的叠加因素。在混凝土施工中，常出现因随意增加拌合用水量而导致水灰比过大的现象。当施工方为提高流动性而擅自加水时，若未相应增加水泥用量，实际水灰比会显著升高。

1.2 施工工艺缺陷

施工工艺因素引发的建筑施工过程中的瑕疵是引发城市道路桥梁混凝土开裂的主要原因之一，包括基础的部分以及核心的部分如浇筑、振捣和养护等。夏季高温施工造成的不良影响更严重，故对其原理进行探究。其一，单次浇筑厚度超过规范要求时，需严格遵循分层浇筑工艺，确保上层混凝土在下层初凝前完成浇筑，避免因层间结合不良形成冷缝。其二，当跳仓施工不按规范间隔时间和区域进行的时候，热应力的积累不能通过这样的方法获得有效消除而更容易在接缝处留下贯穿性的裂纹。其三，不正确的振动方法会改变混凝土的密度，如果振捣过振就容易被震动砂砾沉淀而水泥则上浮导致离析，使混凝土强度降低；如果振捣不当同样会出现空心、蜂窝现象，在此同时又会聚集更多的应力。再加上对于市政公路桥梁中常出现的高架部分，由于钢筋密布的缘故往往会出现浇筑的震动器角度出现偏置从而导致表层混凝土与其中心的混凝土内部密度存在较大的差距。传统的水雾降温技术经常在夏季高温天气面对水份的快速蒸散而不可行，而且它们的冷却能力也跟不上实际需要。另外，模具支撑系统故障也会产生很大的影响。

1.3 环境因素

环境因素是影响城市道路桥梁混凝土开裂的主要因素，有温度变化、湿度状态及外部作用力等，其中温度变化是引发混凝土开裂的核心环境因素。水泥水化放热导致内部温度骤升，与表面相对稳定的外部环境形成显著内外温差，引发不均匀体积变形，会使得混凝土内部产生不均匀的体积变化，从而导致产生温度应力，在这种应力超过了混凝土的抗拉强度时有可能开裂。另外，湿度状态也会极易引起混凝土初期的塑性收缩开裂现象，如混凝土的表层水分蒸发速度过快，而内部水分供给无法满足，表面收缩应力叠加，从而形成无规律的网状裂痕。最后，外部作用力和基础状况也是不容忽视的。

2.预防混凝土施工裂缝产生的措施。

2.1 优化材料配合比

重视混凝土材料的配合比，这是防止混凝土开裂发生的重要措施之一。主要是通过采用科学合理的配比以及合适的外加剂提高抗开裂的基础。选择合适的水泥材料十分重要。对于市政道路桥梁中大体积混凝土，建议采用矿渣硅酸盐水泥，火山灰硅酸盐水泥，粉煤灰硅酸盐水泥替代普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥，能够有效减缓水化热放热速度。夏季高温施工时，掺入粉煤灰或矿渣等矿物掺合料，可有效降低水化热峰值，同时优化浆体孔隙结构，提升后期抗渗性能，从而后期防水性能更为优越。粗细集料材料品质的控制很大程度上影响了混凝土抗体积变化情况。因此，应优先选配分级较好而粘土较少的天然河砂和机制砂作为细集料且严禁采用海砂；大于 _5～31.5mm 的大块石最小级配可以采用小于此范围，针、片状碎石控制在 10% 以内。在掺入外加剂方面，聚羧酸减水剂以及缓凝剂统筹应用，能在保证施工操作的灵活性情况下，延缓凝结时间，从而降低塑性收缩引起的开裂缺陷问题。氧化镁类膨胀剂适用于易开裂部位，其延迟膨胀特性可有效补偿混凝土硬化后的干缩变形。最后，在配比材料方面要遵循“低水胶比，多掺加填充材料”原则。

2.2 施工工艺改进

在施工方面，改变施工方式是混凝土避免开裂的主要措施，而应从施工全过程改变和调整方式。在城市桥梁路面施工过程中针对高温天气应做出如下特殊处理措施：混凝土施工环节在浇筑过程中可以采取分层分块的方法，这样能有效避免出现过大的局部热应力。在较大的混凝土工程中，建议可采取分层浇筑方式，每层的厚度要控制在 30～50cm ，在下一铺浇筑水泥尚未初凝前快速浇筑上一层，以防止出现冷缝现象。合理标准的振捣技术对于提高致密度作用很大，在施工中，若采用插入式振捣器，应遵循“快速插入，慢速拔出”的原则，以混凝土不再出现气泡和下沉表面出现浮浆为准，同时每个位置要避免超过 20～30s 的震动时间。若为钢筋密集处需选用小型振捣杆，必要时采用人工振捣，确保保护层以及中间部分致密饱满。对于养护程序方面，合理的养护措施和养护时间能在一定程度上降低早期裂纹的发生频率。传统的养护方式洒水可能会在天气炎热情况下使得养护水量不足，因此建议采用整体覆盖上水泥保鲜膜和自动喷雾养护器相结合的养护方法，保持表面湿润。在模具支架方面，改善支架系统的性能对束缚性裂缝有很大的改善效果。

2.3 环境适应措施

结合城市道路及桥梁混凝土工程建设中多变的、复杂的环境因素，采取有效的应对措施对施工环节面临的环境因素进行预防是防治混凝土开裂的重要方式。其中，针对炎炎夏日的情况，我们应当重点针对气温、湿度以及天气变化对混凝土性能等方面施加影响的开展工作，并且需要全面关注温度控制系统，实施贯穿整个工程的运行管理。就夏季极端高温情况而言，我们要开展温度监视和调节，在浇筑时采用骨料预冷、冰料等方法将混凝土的出厂温度控制在 30^∘C 以内。对于大型建筑而言，可采用温度检测仪对混凝土内部温度的提升情况，当温差超出 25^∘C 后需要开展循环水制冷工作；在夜晚浇筑可有效避免高温影响，在浇筑工作过程中可以在现场建造遮阳篷来减小阳光曝晒的影响；针对冬季季节情况，需要使用加热搅拌水、覆盖保暖棉被等办法让混凝土入模温度维持在 5^∘C 以上；针对湿度控制问题，要实施相应程度的变化。

结束语

城市市政道路桥梁混凝土施工中的裂缝形成因素较多，包含有物料成分、建造形式、自然资源、设计方式等不同因素。通过优化配合比、采用更规范的施工流程、强化自然环境把控以及更加科学的施工设计可有效降低裂缝出现概率。建议在实际工作中建立监测系统，通过裂缝大小、厚度以及发展程度检测构造物安全性，通过表层封闭、注入填充等方式进行后期工作处理，以便全面加强市政道路桥梁工程持久性与安全性。

参考文献：

[1]席东旭.浅谈路桥施工中裂缝防治技术[J].中国新技术新产品,2020(06):108-109.

[2] 李 业 桂 . 路 桥 施 工 中 混 凝 土 裂 缝 原 因 分 析 与 解 决 措 施 [J]. 城 市 住宅,2019,26(08):131-132.

[3]苏忠富.路桥工程施工质量管理问题探析[J].交通世界,2019(20):78-79.