李华

（江苏省东海县公路管理站,江苏 连云港 222300）

路桥施工中的混凝土裂缝形成的原因与控制技术

李华

（江苏省东海县公路管理站,江苏 连云港 222300）

混凝土裂缝问题是路桥施工中十分常见的危害性较大的问题，不仅影响路桥工程质量、安全以及美观，严重时还会引起混凝土结构碳化、雨水渗漏、腐蚀路桥内部结构等危害，引发安全事件。主要分析了导致路桥施工中混凝土裂缝形成的几个主要原因，并研究有效的控制技术。

路桥施工；混凝土裂缝；原因；控制技术

0 引言

我国路桥建设事业发展良好，促进了我国的经济发展，但是在路桥施工中经常出现混凝土裂缝问题，影响了路桥工程的质量[1]。混凝土是路桥工程建设的主要施工材料，具有保水性、和易性、黏聚性和流动性等特点，工程施工过程中以及工程投入使用后，受到外界作用以及混凝土自身原因影响会导致裂缝形成。以下探讨导致路桥施工中混凝土裂缝形成的几个主要原因，并总结控制裂缝形成的技术要点。

1 路桥施工中混凝土裂缝形成的原因

1.1 温度变化

在混凝土浇筑硬化过程中，混凝土本身会产生一定的拉应力，在10 MPa左右，当温度变化过大时，过大的温度差会导致混凝土拉应力超出本身的抗拉强度上限，这时就会导致混凝土产生裂缝，这类型的裂缝又称作内约束裂缝[2]。此外，当混凝土硬化凝固后期，温度会均匀下降，因为混凝土自身具有收缩性，这时极易受到老混凝土垫层、地基等约束作用而产生内部拉应力，进而导致裂缝形成。这类型的裂缝称作外约束裂缝，通常在施工后3个月或者更长时间内发生，大部分外约束裂缝位于路基结构中部，裂缝较深甚至贯穿路基，对路基结构整体性有较大的破坏。而且由温度变化形成的裂缝通常无规律性的走向，宽度不一但有一定的特点，夏季较窄，冬季较宽。

1.2 荷载作用

路桥混凝土受到荷载作用、次应力作用也会形成裂缝，这类裂缝称作荷载裂缝，包括直接应力裂缝和次应力裂缝，前者指的是由荷载直接应力作用导致的裂缝，后者指的是由荷载次应力导致的裂缝[3]。直接应力裂缝形成原因主要有3个：一是在结构设计与计算阶段不够合理，假设受力值同实际受力值差距较大，安全系数不高，在设计时未充分考虑施工因素并妥善处理工程构造，为裂缝形成埋下隐患。二是在施工阶段没有严格控制施工材料以及机械设备的堆放、安装、运输以及起吊等作业程序，或者没有严格依照工程设计图纸、施工方案进行施工。三是在路桥投入使用后，路桥承受载荷严重超出设计载荷，还有过往船舶以及车辆碰触等，另外爆炸、地震等事故及自然灾害也会引起裂缝。次应力裂缝形成的主要原因有2个：一是在设计荷载时没有综合考虑，导致地基结构在实际使用过程中受荷载值同常规计算有较大的出入，进而导致局部因次应力作用而发生开裂现象。二是路桥施工中，桥梁结构设计及施工经常需要设置牛腿、凿洞和开槽等，在实际施工中通常需要根据以往经验进行受力钢筋的布置，在受力构建挖孔过程中会产生绕射力流，张力集中而导致裂缝形成。

1.3 地基变形

地基变形也是导致路桥混凝土产生裂缝的主要原因之一，尤其是位于软弱地基或者处理不当的地基结构中，混凝土浇筑完成后极易因为地基不稳发生沉降而形成裂缝。此外，若是混凝土模板底部松动、支撑间距较大、过早拆模或者刚度不足等均可能导致地基沉陷而形成裂缝。尤其是在气温较低的冬季，冻土是支撑混凝土模板的主要基础，当气温开始回升后冻土会逐渐化冻，这时地基会发生不均匀沉降，进而导致裂缝形成[4]。由地基导致的混凝土裂缝通常为贯穿性或者深进式的，裂缝位置同地基沉降的方向一致，若沉陷裂缝较大则会发生错位，沉陷值越大则裂缝宽度越大，当地基变形趋于稳定后，裂缝也会停止发展。

1.4 化学反应

在路桥施工中，钢筋锈蚀、碱骨料反应等化学反应也是导致裂缝产生的常见原因。混凝土原料搅拌后可产生碱性离子，这类离子会同原料中的部分活性骨料发生化学反应，同时将周边的水分吸收而使自身体积不断增大，导致搅拌后的混凝土疏松，最终因不断膨胀而开裂。这类裂缝主要发生在混凝土结构投入使用阶段，一旦裂缝形成很难进行补救，故必须加强施工阶段的防控。还有一种情况是，混凝土保护层较薄、质量较差而极易受到二氧化碳等气体的侵蚀而发生碳化，导致钢筋结构及其周边混凝土的碱度减弱，此外氯化物侵蚀也会破坏钢筋结构表面的氧化层保护膜，这时钢筋结构中的铁离子会同混凝土结构的水分、氧气发生化学反应而产生锈蚀，锈蚀反应生成的氢氧化铁相比原本的钢筋结构体积至少扩大2～4倍，因此会对周边混凝土形成膨胀应力作用，最终导致混凝土剥离、开裂。

1.5 收缩裂缝

在路桥施工中，为了确保混凝土的和易性，在原料搅拌时会加入较多的水，当这部分水蒸发后，混凝土内部结构就会留下很多毛细孔而发生体积收缩，即游离水蒸发收缩。同时，水泥的水化作用同样会导致混凝土体积收缩，称作混凝土自收缩。混凝土由于收缩产生裂缝又分为3种类型：一是由于沉降收缩而引起裂缝，沉降收缩主要是混凝土浇筑结束，水泥浆上浮而骨料颗粒下沉，并受到大骨料、预埋件或者钢筋结构阻挡而导致混凝土材料相互分离，混凝土结构不均匀沉降，因此形成裂缝。二是塑性收缩导致的裂缝，塑性收缩指的是在混凝土凝结前，其表层水分蒸发较快而导致收缩。在普通混凝土拌合料中，水分比较少，极易受到毛细孔与沁水双重作用而发生体积缩小，但质地较均匀，因此不宜发生塑性收缩裂缝。而泵送混凝土因为水分含量较高，遇到高温、干燥且风速较大的施工环境，则水分蒸发速度会明显超过混凝土自身毛细管提水与沁水速度，混凝土表层失水过快，体积收缩较大，若混凝土还未充分硬化具备足够的强度，极易形成塑性收缩裂缝。而对于商品混凝土而言，其运输距离比较长，因此施工单位为了减少运输过程中混凝土的流动性损失，会采取添加保塑剂、缓凝剂的措施，这样反而会增加混凝土产生塑性收缩缝的风险，这是因为添加剂会导致混凝土塌落度以及模板侧向力增加，从而更易产生塑性裂缝。三是由于干燥收缩而导致的混凝土裂缝，干燥收缩指的是混凝土硬化之后随着时间增加产生水分蒸发而发生的，主要是水泥干燥引起的，并且具有不可逆性。混凝土硬化后蒸发干燥的过程较漫长，通常在混凝土硬化后1个月甚至18个月左右，裂缝多发生于混凝土表层，且较细微。但是因为钢筋锈蚀与碳化作用的影响，干燥收缩裂缝还会对混凝土薄壁结构的耐久性与抗渗性造成严重的破坏，继而发展成更为严重的裂缝，降低路基承载力。

2 路桥施工中混凝土裂缝形成的控制技术

2.1 施工设计控制

首先在工程设计阶段，应加强审核管理，防止结构计算出现模型设计不合理、漏算错算、结构受力假设不合理、结构安全系数不足、配筋与内力计算错误等情况。在进行工程结构设计时，应结合施工环境充分考虑在实际施工过程中可能遇到的影响因素，比如天气、地质条件、水文条件等，防止工程设计方案出现构造处理不当、断面设计不足、设计图纸交代模糊不清等问题。同时在施工过程中，必须严格按照设计图纸展开施工作业，不可擅自调整结构受力模式、结构施工顺序等。

2.2 材料控制

在路桥施工中，还必须严格控制施工原材料质量、混凝土原料配比等相关指标。所有进入施工现场的原料均经严格的质量检测，确认达标后方可入场，并在施工期间必须不定期进行质量抽查。在各道工序施工中，严格监督，进行专业测试，确保各种原料的级配、含水量等相关指标均达到施工规范，可根据实际施工条件合理调试实施方案，保障混凝土施工的质量。

2.3 荷载控制

在路桥施工设计阶段，有关技术人员应对项目建设整体布局做合理的规划设计，包括内部钢筋结构布局以及分配等。必须确保设计载荷超出实际载荷，以确保在路桥工程投入使用后实际荷载量在混凝土的强度范围以内，从而有效地防止因混凝土内部应力作用而导致裂缝形成。

2.4 温度控制

在混凝土搅拌工序中，应对碎石原料采取一定的降温措施，降低混凝土浇筑的温度。并且在进行浇筑施工时，应尽可能选择日夜温差较小、温度适中的天气和时间段进行施工，若是冬季施工则采取有效的保温措施。同时在拆模阶段也不宜过早拆模，且应缓慢进行，避免大力敲击等大动作而形成表层裂缝。

2.5 后期养护

当路桥混凝土施工竣工后，还应加强混凝土路面的养护工作，尤其在长期暴露的路段需要做好覆盖和洒水措施，保持混凝土路面的湿润，防止干湿循环。混凝土竣工后1周内水化作用、弹性模量以及混凝土强度变化均比较剧烈，容易产生内部应力变形，若是在加上温度应力作用，拉应力会更大，因此必须做好竣工后的养护工作。

3 结 语

总之，混凝土裂缝是路桥工程施工中十分常见的问题，不仅会影响混凝土结构功能、路面美观度，还会引起混凝土碳化、钢筋结构锈蚀等现象而严重影响路桥承载力与耐久性。造成混凝土裂缝的原因有很多种，在路桥施工中，有关人员必须加强施工设计阶段、施工环节、施工材料、温度以及后期养护等各方面的控制，有效防止混凝土裂缝的形成以及发展，提高路桥工程质量、稳定性、安全性以及耐久性。

[1]朱文喜.市政桥梁施工混凝土裂缝分析及其防治措施浅谈[J].城市道桥与防洪，2016（1）：127-129.

[2]赵婉辰.浅述混凝土裂缝形成的原因及控制措施[J].工程建设与设计，2015（11）：29-31.

[3]王金苓.道路桥梁施工中混凝土裂缝的形成及解决对策[J].交通世界（工程技术），2015（35）：88-89.

[4]赖云，游清霞.浅谈公路桥梁施工中混凝土裂缝问题的分析及其防治对策[J].科技创新与应用，2015（36）：247.

TU528

B

1009-7716（2016）12-0131-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.12.039

2016-08-26

李华（1976-），男，江苏东海人，工程师，主要从事交通工程方面路桥专业施工工作。