公路桥梁施工过程中裂缝产生原因及应对策略 杨成武

发表时间:2021/6/22   来源:《基层建设》2021年第8期   作者:杨成武
[导读] 摘要:现下,我国社会经济正处于高速发展的状态,而公路桥梁这一工程项目在其中发挥了比较重要的作用。
        施甸公路分局  云南保山  678200
        摘要:现下,我国社会经济正处于高速发展的状态,而公路桥梁这一工程项目在其中发挥了比较重要的作用。但是,在大多数公路桥梁施工过程中,都会有裂缝问题出现,会直接影响到整个施工质量。鉴于此,本文就公路桥梁施工过程中裂缝产生原因及应对策略展开探讨,以期为相关工作起到参考作用。
        关键词:公路桥梁;施工过程;裂缝产生原因;应对措施
        前言
        随着市场经济发展速度的逐渐加快,社会上出现了越来越多的公路建筑企业。为了能够获取更多的收益、缩短施工工期,很多企业对桥梁裂缝防治设计工作的重视程度不足。随着裂缝的逐渐扩大,最终会引发各种道路坍塌事件,对人们的生命安全产生了严重的威胁。同时,公路桥梁中的裂缝还会对整个公路的建设质量产生影响,损坏建筑企业的形象,影响企业的可持续发展。因此,为了能够科学防治公路桥梁中的裂缝,就需要明确引发裂缝的主要原因,这样一来才能够及时止损,以此来提升公路建设质量,为人们的生命和财产安全提供可靠的保障。
        1.公路桥梁裂缝的危害
        建设公路的主要目的是为了给车辆通行提供便利,因此,公路桥梁的设计指标应该包含道路的平稳光滑度和重量的承载度。在建设普通的公路桥梁工程项目的过程中,施工团队为了能够提升公路桥梁的重物承载度,就会用到钢筋以及混凝土等高性能的建筑材料。但是,这些材料很容易受到外界因素的影响而遭受破坏,最终影响到材料的使用性能,降低材料的刚度和硬度,致使公路桥梁中出现各种类型的裂缝。公路桥梁中的裂缝带来的危害主要体现在以下几个方面:(1)公路桥梁中的裂缝会增加钢筋材料在地面的暴露数量,在遇到暴晒天气以及雨水等恶劣的外界环境情况下,就会腐蚀钢筋材料,进而降低公路的承载能力,增加道路出现坍塌现象的几率。(2)公路桥梁裂缝会改变公路内部结构的稳定性,致使公路出现局部坍塌事故。(3)公路裂缝会对整个公路的安全性产生影响,严重者还会威胁到整个公路工程的安全和质量,最终缩短公路工程的使用寿命。
        2.公路桥梁裂缝的分类
        2.1结构式裂缝
        一旦内力和外力共同作用于公路桥梁结构中,就会引发结构裂缝。通常情况下,结构裂缝是由于外力车辆压力太大,或者桥梁结构的强度、结构硬度以及延展性不达标而造成的。车辆在行驶的过程中,由于受到两种不均匀力的相互作用,在桥梁承载力小于车辆重力的情况下,就会伴随裂缝出现。这两种裂缝主要是由于公路结构承载力不足而引起的,所以将其称之为结构式裂缝。
        2.2非结构式裂缝
        非结构式裂缝顾名思义就是在行车压力负荷以及外界环境因素的影响下而形成的影响公路使用寿命以及整体美观性的裂缝,如果不及时修复这种裂缝,就会使其发展成为结构式裂缝,从而在极大程度上影响人们的出行,甚至还会危及到人们的生命财产安全。
        3.常见公路桥梁施工中出现混凝土裂缝的原因分析
        3.1温差的影响
        在拌和与浇筑混凝土的时候,由于施工单位使用的水比较多,再加上混凝土初凝阶段养护工作不及时,使得混凝土内外温差比较大,从而引发了水分快速蒸发以及泌水问题,严重威胁着混凝土质量,增加了出现干缩裂缝的几率,对高速公路桥梁的结构稳定性产生了严重的影响。由于受到表层混凝土收缩过程中钢筋以及模板等因素的影响,产生了较大的拉应力,最终引发了混凝土表面裂缝,对施工质量产生了极为不利的影响,为高速公路桥梁的使用带来的更多的风险。
        3.2荷载存在的变化
        在开展公路桥梁施工作业的过程中,荷载变化是引发裂缝的一项关键因素,比如在现浇块施工过程中,成型的混凝土表面具有静荷载、动荷载以及次应力,一旦上述荷载超出施工设计要求,就会在施工过程中出现裂缝问题。通常情况下,荷载的形成原因主要来自于以下两个方面:(1)应力变化。在公路桥梁施工过程中的设计环节,由于荷载预算不足或者预算不完全,比如,现浇块表面施工结束之后,堆积了大量的施工材料,在混凝土结构强度没有成型的前提下,一旦机械设施在此构件上运作,就会引发超额荷载问题,最终导致混凝土开裂。(2)次应力预估不完全。在公路桥梁施工过程中,低估了凿槽以及施工开洞等施工工序,从而使荷载发生了变化,最终引发了施工裂缝问题。
        3.3施工方面的影响
        在公路桥梁施工过程中,由于受到水泥、活性炭以及外加剂等骨料中包含的共同成分作用的影响,导致混凝土自身体积膨胀,从而产生了局部拉应力,最终影响了混凝土的应用效果以及施工质量,进而引发了裂缝问题。在运输混凝土的过程中,由于受到施工人员操作以及离析现象等影响,从而在不同程度上影响了公路桥梁混凝土施工,降低了其使用水平。
        3.4水泥水化热的影响
        对于浇筑完成的混凝土,由于其内部水泥水化热因素的影响,导致混凝土结构中的热量比较集中,从而产生了温度应力,引发了混凝土裂缝,致使公路桥梁的应用质量、结构功能特性无法满足施工要求。在水泥升温速度快以及用量大的影响下,温度应力对混凝土结构产生的影响较为明显,从而降低了混凝土结构的质量水平。
        3.5不均匀沉降的影响
        在具体落实高速公路桥梁施工作业的过程中,面对不均匀沉降问题,会增加混凝土结构内部的附加应力。如果应力超出混凝土结构的抗拉强度,就会伴随开裂现象出现,最终为高速公路桥梁的使用埋下质量隐患。如果混凝土的振捣不密实,同时没有开展相应的养护工作,就会增加公路桥梁结构施工风险,威胁到其安全性能。此外,结构承载能力下降、钢筋的锈蚀问题以及二氧化碳的侵蚀等都会在不同程度上损坏混凝土结构,进而引发裂缝问题。
        3.6其他方面的原因
        (1)由于受到工期的限制,一些施工单位对高速公路桥梁施工现场环境的考虑不够充分,忽略了外界气温变化带来的影响,致使混凝土施工过程中的内外温差较大,从而形成的温度梯度,严重影响了混凝土的施工效果,致使其出现了裂缝。(2)由于受到一些施工人员实践经验的限制,他们没有严格按照规定要求开展混凝土施工作业,导致混凝土的使用质量和结构性能下降,最终引发了裂缝。为了全面保障公路桥梁的使用效果,就需要采取针对性的措施处理混凝土裂缝问题。
        4.公路桥梁施工中的裂缝应对策略
        4.1加强原材料质量控制
        (1)结合施工现场的实际情况以及工程项目的特点,确定满足工程项目实际需求的水泥,结合水泥的抗裂性能以及水热化性能,全面落实原材料进场前的控制计划以及质量检查工作,确保混凝土施工原材料具备良好的使用质量,进而为提升公路桥梁混凝土结构施工质量提供可靠的保障,确保各项工作的高效落实。(2)选择级配状况良好并且收缩性能小的粗细骨料,有效落实水泥含泥量的分析工作,以分析结果为依据采取针对性措施控制原材料质量。优化混凝土结构性能,提高裂缝问题的处理效果,能够为行车安全提供可靠保障,有效避免外界因素对公路桥梁使用质量的影响。
        4.2合理布局公路桥梁以及设计荷载工作
        在开展施工设计工作的过程中,相关技术人员必须全面分析施工过程中可能存在的问题,并且要综合考量公路桥梁相关的荷载因素,合理开展公路桥梁的规划设计工作,从整体上强化整个工程项目的建设质量。在具体实施施工作业的过程中,必须配备专业的工作人员对公路桥梁的荷载状况进行全面考察,确保公路桥梁施工环节能够满足相关荷载要求,最终达到提升公路桥梁建设质量的目的。
        4.3严格把控混凝土施工过程
        (1)制定科学合理的管控计划,认真处理混凝土施工过程中的细节问题,确保施工质量更加可靠。同时,为了能够降低施工风险,还应该逐渐提升公路桥梁施工中混凝土结构的应用水平。(2)在实际开展混凝土施工作业的过程中,需要健全相关的管控体系,并且要全面渗透精细化管理理念,严格处理影响混凝土施工效果的关键因素,全面保障公路桥梁结构处于安全的使用状态,拓展科学应对混凝土裂缝问题的工作思路。
        4.4加强裂缝修复处理
        (1)使用表面封闭处理方法。在封闭裂缝之前,需要清理干净裂缝表面的浮渣以及灰尘,并且要涂抹一定量的胶泥以及环氧树脂,以此来实现对混凝土裂缝的修复处理,只有这样才能够为公路桥梁结构施工作业的有序开展提供可靠的保障。(2)面对混凝土裂缝的修复处理,应该从内涵丰富性以及可行性等层面入手,确定具体的混凝土裂缝修复方案,进而显著提升公路桥梁中混凝土的使用效果,这样一来也能够达到修复裂缝的目的,确保处理效果与标准要求一致。
        4.5及时开展养护作业
        (1)结束拆模工作之后,施工单位以及相关工作人员必须基于混凝土的实际情况开展洒水养护工作,这样一来,才能够避免由于失水问题而引发的混凝土裂缝现象,确保混凝土结构处于高效稳定的使用状态。(2)加强混凝土的科学养护工作,制定并落实合理有效的养护计划,为混凝土提供可靠的温度环境,强化混凝土结构的性能,进而降低公路桥梁中出现混凝土裂缝问题的几率,确保混凝土结构满足实际使用需求。
        4.6其他方面的处理对策
        (1)有效落实施工人员的专业培训工作。在开展实践工作的过程中,施工单位必须保持高度的责任感,结合混凝土裂缝的处理要求,基于专业培训活动积极实施相应的奖惩机制,培养施工人员的基本素质以及专业能力,从而全面提升处理混凝土裂缝问题的专业程度,规范道路桥梁施工中相关工作人员的操作行为。只有具备综合素质良好的施工团队,才能够为制定混凝土裂缝问题处理计划并且实施计划提供可靠的保障,以便高效应对可能出现在施工过程中的风险,从而达到提高公路桥梁施工水平的目的。(2)优化裂缝问题的处理方式。在混凝土基层表面没有出现浮水问题的情况下,需要施工人员适当喷涂一定厚度聚合物水泥砂浆,进而为处理混凝土裂缝问题提供可靠的技术支持。该项工作的开展必须在全面掌握公路桥梁现场施工情况的基础上进贤,化学灌浆作业的开展需要用到水溶性聚酯胺浆液,这样一来也能够我为处理混凝土裂缝提供可靠的技术保障,从而确保各项工作的开展满足预期效果。
        5.实例分析
        5.1工程概况
        在某地区的公路桥梁工程中,混凝土裂缝路段的全长为2.725km,而且由于受到了外界因素的影响,导致混凝土结构出现了变形现象,偏离了初定值。在该公路桥梁中,跨度的最大挠度为25cm,刚性面板的厚度为22mm,这一路段路面为混凝土路面,随着汽车轴载的不断重化,路面裂缝问题也在逐渐加剧。
        5.2公路桥梁工程施工中混凝土裂缝成因分析
        5.2.1混凝土硬化问题
        在公路桥梁工程施工过程中,混凝土硬化问题较为常见,比如,钢筋集中应力过大而引发的混凝土膨胀问题。再加上公路桥梁混凝土中的内部拉伸力不足,在外力因素影响钢筋混凝土的硬化问题的情况下,就会引发裂缝问题出现。同时,如果没有及时处理裂缝问题,还有可能出现锈蚀现象,最终严重威胁公路桥梁工程质量。
        5.2.2水热化及风化问题
        水热化问题会对工程项目的建设质量产生直接的影响,如表1所示是对水热化以及风化问题的具体分析。
        表1水热化及风化开裂
       
        5.3公路桥梁施工混凝土裂缝防治策略
        5.3.1控制水泥种类及掺量
        在建设该工程项目的过程中,用到的水泥材料为普通的硅酸盐水泥P.0.32.5,该水泥材料的终凝时间大于6h,初凝时间大于4h,值得注意的是,严禁在工程项目中使用受潮变质水泥。在散装水泥入罐的时候,需要对水泥剂量参数进行调整,以此来控制拌和在合理的范围内,这样一来也能够提升骨料级配的安定性以及稳定性。如果施工时节多雨,就需要做好相应的防雨排水工作,并且在温度相对较高的时候还需要用到降温措施。在水泥稳定碎石强度满足设计要求的前提下,必须严格控制水泥的掺量,尽可能减少水泥的用量。
        5.3.2混凝土掺加粉煤灰
        该工程中的部分水泥是用粉煤灰来替代的,其中,以设计水泥剂量的15%或20%左右的粉煤灰来等量代替水泥,以粉煤灰总掺量与最优质胶凝物接近为宜,这样一来也能够延缓水泥稳定随之的早期强度形成,达到控制缩裂的目的。同时,在确保粉煤灰的质量检测在满足相应规范检测指标的前提下,还需要在施工过程中控制水泥剂量的加入,确保各项施工参数在可控范围内,并且要强化对SO3含量的检测,使粉煤灰中SO3含量≤3%。
        5.3.3优化骨料级配
        在该工程项目中,骨料级配用到了抗裂嵌挤型骨料级配组合方式,在考虑到快凝的特点,在施工工艺以及施工组织上严格控制了混合料的石料质量,并且分别实施了水洗筛分工作。值得注意的是,应该全面保障集料的干燥性和洁净度,不得使其表面出现杂质以及风化现象,要严格确定各种碎石的组成比例。对于级配超出4.75mm粗集料必须建立恰当的骨架,在确保合成级配与标准要求一致的情况下,限制粉料以及细料的用量,这样一来也能够起到控制混凝土收缩变形的目的,以免出现裂缝,如表2所示为级配详情。
        表2骨料级配
       
        5.3.4结构裂缝填充处理
        如果混凝土结构的使用时间太长,由于受到外部荷载作用的影响,就会使其表面出现缺损,此时,使用结构裂缝填充处理方法能够从整体上提高混凝土结构的刚度和强度。同时,使用结构裂缝填充处理的方法来能够对混凝土裂缝的间隙进行彻底填充,比如,对于该工程项目的防治,为了能够借助砂浆自身的膨胀性密实裂缝,就需要充分将水泥砂浆和结构胶混合起来,以免降低混凝土内部钢筋的自我保护能力,在此基础之上,需要使用高压喷射设备在裂缝中灌入混凝土砂浆,进而进一步提升公路桥梁的质量。
        5.3.5路面裂缝防治
        路面裂缝是公路桥梁工程建设中的一种常见现象,比如,在结束路面施工作业之后,就会伴随小纹出现,如果不对其进行技术处理,就会加剧裂缝问题。因此,在建设该工程项目的过程中用到了裂纹处理方法,首先,使用机械方式修正了路面裂纹小于7mm的地方,在修理裂缝的过程中,不管是否需要扩缝裂缝缝隙,都需要使用专业的清缝机将裂缝中的杂质清除。该工程中在缝隙中倒入了压力为0.3MPa的补缝胶,进而起到了填充高速公路桥梁裂缝的效果。
        结语
        总而言之,公路桥梁工程项目的建设直接决定着我国的经济发展,因此,为了能够促进我国经济发展速度,就需要全面分析引发公路桥梁裂缝的主要原因,并且结合现代化的技术方法,积极采取相应的技术措施来解决各项问题,以此来进一步完善各个施工环节,从而达到提升道路桥梁工程建设质量以及建设效果的目的。
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