摘要：随着国民经济的快速发展，中国城市化的步伐逐步加快。近年来，我国以每年数十万km的速度正在建造了水泥公路。然而，由于建造道路和桥梁的环境的复杂性以及质量控制或对混凝土工程的理解的限制，在不同时间建造的各种类型的道路桥梁通常具有各种缺陷。而这些缺陷的存在不仅会影响道路或桥梁的外观，还降低了其耐久性，严重危及道路和桥梁的安全使用。为此，在施工期间，道路和桥梁应实施“预防为主”的原则，努力减少和避免各种缺陷。多年工程实践表明，所有类型的缺陷都可以修复。此外，通过修复或加固，通常可以满足原结构正常工作性能。本文以此为出发点，对裂缝成因进行分析并提出相应修复措施。
关键词：路桥施工；混凝土；裂缝缺陷；修补措施
1裂缝成因分析
1.1收缩原因
收缩裂缝通常是由湿度改变导致，并且是造成混凝土中大部分非结构性裂缝的原因。众所周知，水泥是作为混凝土的主要胶结材料，而收缩是其固有的物理性质。通常情况下，水灰比越大或外界环境温度越高，则混凝土表面水分损失越大，从而混凝土收缩开裂的可能性越大。根据收缩裂缝的成因不同，施工过程中常见的收缩裂缝见表1。
1.2设计因素
1.2.1受弯裂缝
受弯裂缝是最常见的应力开裂形式。由于混凝土结构的抗拉强度非常差，拉应力主要由钢筋承担。在正常使用极限状态下，宽度不大裂缝的存在不会影响受弯构件的正常工作。然而，当配筋不足或荷载超限、钢筋强度不足等存在时，裂缝宽度增大，将影响构件的正常工作。
1.2.2受压裂缝
垂直混凝土柱等主要承受基于压力的垂直载荷，当垂直荷载引起的压应力大于混凝土能够承受的抗压强度时，混凝土构件将产生压缩变形。通常情况下，受压裂缝发生在最大压力发生点，发生原因主要为荷载过大或混凝土强度较低以及配筋不足等。
1.2.3受拉裂缝
由于混凝土可承受的抗拉强度极低，因此受拉混凝土构件通常都存在破裂现象，并且拉力完全由区域的配筋承受。受拉构件的拉伸裂缝是贯穿整个截面的横向裂缝，主要发生在承受拉力集中的区域，且其方向垂直于主拉应力轨迹。
1.2.4受剪裂缝
在混凝土结构的受力中，纯剪应力存在的概率较低，因此通常作为次内力考虑。此外，剪切应力值相对较小，开裂的可能性相比要小得多。混凝土构件发生受剪裂缝的可能程度主要与剪跨比和构件配筋等相关。
1.2.5受扭裂缝
受扭裂缝通常发生在部件的表面上并且以45°倾斜地发展，并且不贯通。由于扭矩分布的形式存在差异，通常具有单向扭转裂纹和双向扭转裂纹2种。在实际混凝土工程中，通常是由于设计过程中忽略了扭转作用，将会发生扭转裂缝。
1.3配合比原因
混凝土强度是影响水泥路面裂缝的重要因素之一，而水灰比、含砂量及骨料级配等则是影响其强度的主要因素。其中，低水灰比将导致其和易性变差，而当水灰比较大时，其强度则会降低；含砂量的高低会影响混凝土的抗拉和抗压强度，如含砂量教高，则可提高其抗拉强度，但会降低其抗压强度，此外，骨料尺寸、级配等同样影响抗弯和抗压强度，骨料尺寸越大，级配越粗，抗压强度越高，但抗拉强度越低。
1.4施工不当
施工环节是道路和桥梁建设工程质量控制的核心环节。施工材料、施工季节及施工机器、工艺等都将影响混凝土结构的质量和寿命。混凝土的强度受水泥用量、水灰比及含砂量等指标的影响。如果拌制混凝土机械设备的性能较差，在混凝土混合前未检测骨料的含水量，从而导致水灰比偏离设计较大，进而将严重影响混凝土的和易性。此外，水泥与骨料的界面结合受到含砂量和有机质含量的影响，若含量超标，则粘结力变弱。混凝土搅拌时间同样是影响混凝土施工质量的重要因素之一。如若混凝土搅拌的时间控制不好，势必导致混凝土搅拌不均匀，影响其质量。另外，道路桥梁表面养护不及时或褶皱处理不当，也是导致混凝土产生裂缝的原因之一。
2裂缝检查
2.1普查
裂缝普查的内容主要包括检查表面裂缝宽度、裂缝长度及方向、部位等，并记录其随时间、温度及环境等产生的变化。普查期间应提供详细的说明和图示。通常情况下，一般肉眼可见的缝宽为大于0.1mm，当缝宽更小时，则需要借助观测仪器进行测试。为提高裂缝普查的效率，应提前掌握裂缝发生的一般规律。最容易出现裂缝破坏的部位有以下几点：（1）对比大长宽比（L/B），0.25L,0.33L或0.50L为极易破坏区；（2）不同等级或新旧混凝土的接缝处；（3）长期暴露在外界的部位；（4）结构或形状突然发生变化的部位等。
2.2缝深检查
裂缝深度检查的方法包括钻孔法、超声波法及钻孔压水法。传统超声波方法实则为纵波绕射方法，当构件裂缝较深或裂缝中有填充物或具有同位同向的钢筋时，使用该方法检查得出的结果往往具有偏差。目前应用较多的为HL型混凝土裂缝探测器，该探测器采用单频脉冲面波探测混凝土裂缝，可检测深达10m的接缝深度，且受外界影响较小，试验应用效果良好。此外，缝深检查过程中依据构件和裂缝类型的不同，需采用不同的方法进行检测。一般而言，平测法适用于浅层裂缝，对测法适用于深层裂缝，而斜测法则用于两侧可见的对称裂缝。
3路桥裂缝的处理措施
3.1表面修补
表面修补是修补桥梁或道路表面的一种方法，该方法仅适用于那些宽度小于0.3mm的微裂缝，可在表面涂覆防水材料。施工过程中，首先清洗裂缝表面，然后喷涂环氧树脂、聚氨酯类等2~3次。通常情况下，第1次喷涂的材料要经过稀释，膜厚不小于1mm。对于裂缝宽度大于0.3mm的，通常采用填充法进行修补（图1）。
3.2灌浆法
灌浆修复方法是指通过施加压力将修复材料浆液注入裂缝使其封闭，从而达到提高构件强度及其工作性能的一种方法，修复材料通常为树脂或水泥类材料。对于一些深度较大的裂缝，传统灌浆难以实现彻底修补，目前常采用低压低速注入方法。当修复构件的整体性要求较高时，修补过程中常选用强度较高的材料，如环氧和甲凝类浆材等。
3.3预应力锚固法
预应力锚固技术特点较为明确，可以达到恢复构件的整体性的效果，不仅可以作为综合加固梁柱的重要手段，而且还可以作为重要结构贯穿裂缝的主要修补手段。
4结束语
混凝土裂缝问题是一个长期困扰工程界的技术问题。设计，施工等因素造成的裂缝在一定程度上影响和破坏了路桥工程的工作性能，严重影响了道路和桥梁的正常使用，制约着我国国民经济的发展。因此，必须严格按照规范要求控制设计和施工过程，不定期地开展观察和结构维护工作。此外，在施工过程中，时刻关注新材料、新工艺和新产品的研发，推动其在工程建设中的应用，从而提高整体施工建设水平。
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论文作者:杨志毅
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第08期
论文发表时间:2019/7/16
标签：裂缝论文; 混凝土论文; 构件论文; 水灰比论文; 桥梁论文; 方法论文; 骨料论文; 《工程管理前沿》2019年第08期论文;