【道路桥梁工程中混凝土裂缝成因及防治措施探究8300字（论文）】

PAGEPAGE15道路桥梁工程中混凝土裂缝成因及防治措施研究摘要在土木工程中，混凝土的施工工艺是十分关键的。因为在建造民用建筑时，所需的混凝土体积非常大，经常在施工过程中使用。在过去的几十年中，我国的经济水平有了显著提高，交通运输量也增加了，这同时使得道路的负荷也增加了，这对于我国的道路而言，其中，混凝土开裂是最普遍也是最常见的问题之一。因此，对混凝土结构的裂纹问题进行研究是必然的。在这样的背景下，本文通过分析混凝土裂缝产生的原因，包括混凝土水热化、材料质量、地基变形、养护工作等方面，针对这些深层的原因，提出混凝土裂缝控制的相关策略，以帮助我国相关的企业改善混凝土的裂缝控制工作，保证项目的安全。关键词：混凝土，裂缝，预防，控制目录TOC\o"1-3"\h\u25372一、前言 330062（一）研究目的 3435（二）研究现状 3103（三）混凝土相关概念 422491二、混凝土裂缝产生的原因——以道路桥梁为例 523322（一）因超载引起的混凝土开裂问题 59435（二）由于气温的变化造成的混凝土裂缝 515050（三）混凝土的原材料质量欠佳造成混凝土的裂缝问题 65723（四）养护不足引起的裂缝 71729三、混凝土裂缝控制与预防措施 823219（一）混凝土裂缝控制措施 812493（二）混凝土结构裂缝预防措施 929348四、混凝土裂缝控制技术应用和未来发展 1121222（一）应用 1131758（二）发展 1110409五、结论 133808参考文献 15一、前言（一）研究目的混凝土是目前世界上使用最多的建材，它在建筑物、道路、桥梁、大坝等基础建设中得到了广泛的应用，通常情况下，普通建筑物的寿命在五十年左右，而像桥梁和水坝这样的基础设施，其设计使用年限可以超过100年。混凝土自身的耐用性很强，但长时间暴露于恶劣环境下，或长期经受荷载作用，会使其承载能力大打折扣，同时也会加速有害因素的侵蚀，严重地影响着建筑物的安全。随着我国建筑业的迅速发展，建设规模也在迅速增长，其建筑单位体积越来越大，在国内的建筑施工中，混凝土和水进行搅拌时会带来大量的热量，使其在室内难以进行散热。因而，在施工过程中，可能会潜在性的造成混凝土出现开裂，对施工安全造成极大的威胁。因此，对混凝土结构裂缝的成因进行深入的研究，找到合理的控制措施，这对保证大型施工项目的安全运行和安全有着十分重要的意义。（二）研究现状由于混凝土中含有有毒的成分，空气、水体、土壤中也含有腐蚀性物质，长期腐蚀混凝土，会导致混凝土开裂、剥落等问题。并进一步恶化混凝土的其它潜在疾病发生概率。因此，应采取各种措施来解决混凝土裂缝问题，以提高其安全性，延长其使用寿命，提高其使用性能。混凝土的寿命危机，指的是由于混凝土结构的早期破坏、开裂，从而造成大量的资源的浪费。因而，国内外许多专家学者和工程技术人员对此十分关注。在国内，王金福（2022）的研究以施工案例为基础,通过对大容积混凝土在土建施工中的设计、施工材料、施工技术等方面的研究，并对其成因进行了分析，为今后类似工程的建设提供了依据。祁瑛（2021）的研究表明，在建筑工程中使用混凝土结构，是一种复杂的施工特征。由于混凝土现场的施工环境和人员的各方外界干扰原因，有时会导致施工质量不合格的问题，严重影响了整个工程结构强度，建筑安全系数也会下降。为此，施工单位应重视对混凝土结构的质量管理。在国外NVFedorova，NTVu（2020）等人的研究认为解决与保护建筑物免受连续倒塌和最小化资源相关的问题变得越来越重要。他们研究了由于移除一个支撑元件而导致的结构突然重新布置期间，建筑钢筋混凝土元件中的能量耗散的影响，考虑了裂纹形成过程中横截面非线性加载-卸载循环的滞回色散。基于阻尼力和振动速度成比例的假设，通过等效粘性阻尼模型描述了结构系统中钢筋混凝土构件的阻尼机理。本文通过对该模型的验证，并在考虑的荷载条件下对其物理模型进行了测试。VIKolchunov，К.YU.KUZNETSOVA（2021）等人的研究提出了高强纤维混凝土平面受力结构的抗裂准则和强度准则的一种变体，也就是水泥纤维。在此基础上，根据混凝土纤维的含量及纤维种类，分别对高强度混凝土与高强纤维混凝土进行了抗裂性能及强度指标的比较。所提出的分析相关性可用于分析平面应力钢筋混凝土梁、纤维加固墙、浅壳转角区以及其他由高强纤维混凝土和纤维混凝土制成的平面应力结构的抗裂性和强度。（三）混凝土相关概念1、混凝土结构混凝土结构，是一种结构优良的体系，但是由于混凝土相对不均匀，延展性以及收缩、膨胀和蠕变的特性都不太好，在现场施工中，通常是由于准备不充分、使用不当或不受工艺严格控制而导致的。某些缝隙可能会造成结构危险，并严重倒塌并损坏建筑物。2、混凝土强度等级对结构进行横向设计时，宜选用中、低级混凝土，后期强度R6O。由于混凝土的快速发展，需要混凝土的和易性、流动性。水泥用量、水泥标号、水泥比例、坍落度均有所提高，而水及其它添加剂含量减少时，则会有更多的改变。由于混凝土的受水化热量和混凝土的收缩作用，使得混凝土用量大于预制和中、低级混凝土，从而在一定程度上缩短了收缩时间。很多人都确认了这一点。裂纹是由延性决定的，以控制内部混凝土的抵抗力。水泥使用过多或标签较大，耐压性能明显改善，但对延展性影响不大。

二、混凝土裂缝产生的原因——以道路桥梁为例（一）因超载引起的混凝土开裂问题根据我国现有的汽车状况，不难看出，中小型轿车、客车、大型列车的数量迅速增长，大量的交通流量导致了公路桥梁的超重负荷，引起了混凝土裂缝。混凝土结构是公路桥梁建设中的主要构件，其承载力非常大。在工程施工中，由于机械结构设计的不合理，很容易产生裂缝。一方面，混凝土在浇注时是以液体的形式进行，在未完全凝固前，不具有承载力，因此，由于施工技术的限制，很容易出现裂缝。在大范围的铺装工程中，一般采用分层或分区施工的方法，对各层混凝土的凝固情况要格外重视，以确保在接缝施工的同时进行初凝，以免出现裂缝。另一方面，混凝土结构自身承载能力强，抗磨损性能好，但在长时间的工作中，由于反复受力、摩擦等原因，容易出现老化、断裂等问题。要求施工单位做好混凝土养护、加固，并及时修补道路裂缝。结果表明：混凝土裂缝主要表现为：直接应力开裂和次应力裂纹。出现这种情况的原因有：一、在施工中出现的应力裂纹，主要是由于在工程中的荷载与预算不符，从而导致了施工的预算量不够大。在施工过程中，并未严格按照施工设计图完成施工，在建筑过程中，材料的装载、运输和安装都不受限制，这也是一个重要的因素。另一个原因是，在修建桥梁时，大量的材料被堆放在一起。过多的物质积累会引起桥梁的承载力超出设计要求，从而引起混凝土裂缝。其次，在工程设计中，没有充分考虑钻孔、开挖等问题，导致了混凝土开裂。相关的研究结果显示，在受力构件上凿洞后，由于孔洞附近存在较大的应力集中，在一定程度上造成混凝土裂缝。（二）由于气温的变化造成的混凝土裂缝混凝土的凝固对周围环境温度的要求很高，若不加以适当的控制，就会出现温度开裂等问题。首先，在进行混凝土原料振捣搅拌时，会产生水化热，过高的温度会影响到水泥的溶解性。在完成浇筑工作后，需要对混凝土进行冷却，以免对以后的凝固和硬化产生不利的影响。在选用原材料时，应注意控制水泥材料的品质，降低搅拌过程中的温度效应。其次，混凝土浇注后的环境温度对施工质量有一定的影响，温度的突然变化会引起裂缝。如果外部温度太高，会加速表面的水分蒸发，但混凝土的密封比较好，很难在短时间内完成初凝。混凝土的内外温差很容易造成混凝土开裂，这不仅是物理上的原因，更是因为混凝土在凝固的时候会产生一种叫做水化的放热，在这样的情况下，混凝土的内部温度会比外面更高，由于其外部和周围空气接触因此很容易就将热量释放掉从而使得外部温度变化不明显，在内外温差的作用下，混凝土的应力和体积的变化会越来越明显，在这样的压力下，混凝土表面会出现裂纹，甚至会渗入到混凝土的深处。从外部环境来看，温度的变化是不可控制的。混凝土是一种非均质材料，其内部存在着很多不均匀性。随着外界环境温度的变化，混凝土内部将发生变化，这就需要对混凝土进行加热或降温处理。当气温或气温偏低时，混凝土表现出热胀冷缩性质，工程建设时由于工程环境和技术问题等原因，使得混凝土物理性质存在很大不稳定，进而导致开裂。温度变化是混凝土不可抵挡的外部压力，增强混凝土性能与质量，可有效解决温度导致裂缝（三）混凝土的原材料质量欠佳造成混凝土的裂缝问题顾名思义，混凝土是一种由多种材料混合而成的建筑材料，由水泥和细沙、石子、钢筋等材料组合而成，在建筑行业中，最常用的就是石材，但如果原材料的比例不平衡，那么就会产生各种形状的裂纹。(1)水泥的掺入量大于最优值，在固化过程中，收缩量较大，容易产生裂纹；(2)在混凝土中砂砾含量超过或不均匀的情况下容易产生裂缝；（3）型号和规格不同的水泥最后所出现的裂缝也存在不同；（4）由于混凝土本身就需要在其调制过程中加入多种添加剂以对其特性强度等进行调整，而这些添加材料使用不规范就容易因收缩比不同而出现裂缝；（5）混凝土的脆性会因建筑设计而发生改变，这也是造成混凝土开裂的另一主要因素。另外，有些建筑公司在修建高架桥时，为节省工程造价，采用低品质的产品，导致其强度、韧性等指标无法达到设计规范，在以后的施工或使用中容易产生裂缝，严重地影响到道路桥梁上的行车安全。各种原料的质量以及各种原料的掺合比对混凝土的质量有很大的影响，因此，施工单位在浇注前应注意这两个方面的工作，并做好混凝土的质量保证。采购原材料要根据项目计划的需要，例如：砂的直径、水泥材料的牌号等，以保证原材料和方案的要求相一致。在浇筑前，必须对混凝土进行养护试验，并记录不同材料配比下的混凝土强度，从中选出最符合工程实际的施工方案，以保证公路桥梁的施工质量，从而防止混凝土开裂。混凝土主要由水泥、集料等构成，若其中一种材料质量不合格，或不符合有关规范，则会造成混凝土品质不合格。在混凝土成形过程中，如果不合理的集料质量，会降低混凝土的强度，同时，在搅拌过程中，由于水的改变，会造成混凝土的收缩。从而导致混凝土开裂。而且，在使用的过程中，还需要特别注意化学添加剂的使用，如果使用的不是很科学，那么在水和骨料的混合中，就会发生副作用，从而导致混凝土中的裂纹。（四）养护不足引起的裂缝养护对混凝土的成形、裂缝有很大的影响，早期喷水养护会降低混凝土的粘结性；过晚的喷水养护，如果混凝土表面太干，则在混凝土干燥时容易产生收缩裂缝。这些问题在新浇的混凝土中尤其常见，因为要考虑到温度、湿度、风速等一切可能的因素，所以在混凝土刚凝固的时候，要进行均匀、柔和的喷水。混凝土的养护措施要规范、合理，可以通过麻袋覆盖、喷洒等方式来保证混凝土的表面水分长期保持，至少需要七天以上的时间。若混凝土养护不当，会严重地影响混凝土的整体性能，从而影响混凝土自身的抗裂性。在冬、夏季节进行施工的时候，应提前制订施工计划，并严格按施工计划进行，尤其要注意混凝土的内外温度、湿度。模板支设、拆除施工中，施工人员施工不规范，模板支承体系不牢固，或施工人员提前拆除梁板底模板、支承钢管等都会导致道路开裂；由于施工队伍在施工中没有严格的管理，从而在一定程度上造成了局部荷载过大而产生的裂纹。

三、混凝土裂缝控制与预防措施（一）混凝土裂缝控制措施1、严格控制车流量，对于一些车辆的行驶进行限制快速增加的汽车给公路桥梁带来了超重的负担，因此，高速公路桥梁的寿命大大减少。所以，为了控制水泥的质量，交警可以在一定程度上限制车辆的通行。例如限号行驶、限高行驶、限重载等，在一定程度上可以极大地缓解公路桥梁因超载而产生的裂纹，从而延长其使用寿命。2、对于桥梁过程的温度变化进行严格的把控混凝土搅拌时，应按现场实际温度，适当添加适量的化学成分和集料。根据施工场地的特殊情况，根据目前的工程进度，进行灵活的施工。在建造过程中，若周围环境温度较高，有关负责人必须严格控制混凝土的用量，并对其进行适当的保存。不能过多地进行堆叠。另外，在温度较高的情况下，混凝土的性能也会有所改变。可以适当地对混凝土进行浇灌，使混凝土降温；在低温条件下，混凝土要进行相应的保温处理，防止混凝土结块、体积过大，从而降低混凝土的硬度。改善混凝土质量，以降低桥梁开裂的可能性。3、合理有效的控制原材料对建筑原材料进行严格的试验、检验，并严格按照有关要求进行掺合剂、细粗骨料、水泥等的检验，不得使用假冒伪劣产品或材料。3.1水泥的控制虽然水泥在混凝土中的比例很小，但是它对混凝土的性能和强度起着决定性的作用，而且裂缝的产生也与混凝土的质量、用量有关。为了更好地控制裂缝，应选择高质量的水泥，并选择低水化热性能的水泥，或加入沸石粉，以减弱水化热的强度。3.2拌合水的控制因为混凝土的混合比例是通过水来激活的，所以在混凝土的使用中，水是非常重要的，所以我们必须要对温度进行有效的控制，才能最大限度的发挥混凝土的效果。3.3骨料的控制混凝土的主要成分是沙石等集料，其在发挥混凝土力学性能方面的作用是无可取代的，因此必须严格控制所用集料，以保证其在适宜的含水率和温度条件下进行施工。3.4外加剂的控制混凝土的性能发挥，除以上所述外，还与特殊的外加剂起着重要的作用。适当的加入，可以有效地提高混凝土的力学性能和相关性能，同时还可以采用特殊的添加剂来降低混凝土的用量，从而提高混凝土的强度，降低混凝土的开裂。4、做好混凝土养护监控混凝土的养护工作对混凝土的开裂状况有很大的影响，通常在12个小时以内是养护的关键阶段，但根据不同的养护条件，采取不同的养护方法，要做好养护的监控工作确保混凝土工程的质量。（二）混凝土结构裂缝预防措施1、材料选取在选用水泥砂浆的时候，必须认真选择水化系数低的水泥，禁止使用安全性能低的材料。选用粗集料时，应选用具有较高硬度、较好的分级性、较小的多孔性和不含碱的物质。材料中污染物和粘土的含量不得超过规定的要求。选择细料时，请选择中等粒度，颗粒较粗，污泥含量较低，孔隙率较低的砂子。除了添加外加剂外，为了使混凝土的综合性能达到最佳，减少添加的水粉量，并控制收缩问题，选用最适宜的减水剂。2、配料和配筋原料要合理，技术人员不能随意添加或减少，配置程序必须精确地测量。要对离析的混凝土进行科学的搅拌，然后再进行浇筑。此外，施工人员必须严格遵守设计图，并在操作过程中掌握多个关键环节，钢筋施工位置要足够精确，保护层要足够适中，否则，会造成混凝土开裂。《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55标准对混凝土的配比要求进行了严格的规定。在干缩率方面，在90天内，干缩率在0.06%以下，在梁、楼板等方面，在塌落程度上要低于120mm，每立方米最大值使用量不应超过550kg。3、混凝土浇筑在施工阶段，应注意控制混凝土的离析，在施工阶段要适度、均匀地捣实。在自然温度高、湿度低、自然风速大的情况下，施工单位要严格控制混凝土的前期养护。在浇注施工中，如果养护比较困难，或者无法保证混凝土足够的湿度，应采取有效的覆盖和保温措施。以下有几个浇筑的要点需要提起更多的注意力。在浇筑之前，首先要对模板、支架、钢筋、保护层等等要素进行检查，做好准备工作，另外在工程方案的制定上，必须要考虑到工程的技术人员的实际开展情况，为了配合混凝土的浇筑，在有必要的时候，应当展开连续性的浇筑。在对墙体、在浇筑支撑柱等高构件时，应按不离析的原则进行浇筑，通常每层不大于1.5米，需要捣平再继续下一轮的浇筑。此外，在楼板、屋梁、墙体、柱体一同浇筑的时候，要以墙、柱——梁——楼板的浇筑顺序展开，并且浇筑时混凝土需要填充严实、捣平，避免漏振和过振。此外还有二次模压、后浇带等等工作，同样需要一步步有序展开，将裂纹发生的可能性降到最低。4、施工技术应用对于高复杂的基础上，工程设计单位应在基坑开挖完毕后进行现场勘察、钻孔。如发现施工场地存在不良地质，应立即进行加固。只有经过了管理层的认可，才能进行下一步的建设。在基坑开挖过程中，可以防止基坑工程对基坑的破坏。对于干缩裂缝，在施工阶段，宜选用收缩强度低的混凝土，如低热混凝土，以达到抑制收缩的目的。在混凝土配合比设计阶段，水泥用量越大，水泥用量越大，水泥砂浆的干缩大，减水剂的用量要适度。为了有效地控制混凝土的混合，在搅拌过程中加入的水不得超过设计值。采用早期强度高、收缩小的普通硅酸盐水泥来预防收缩裂缝。水泥用量合理，减水剂用量合理，能够获得最佳的混凝土性能和塌落程度。在浇筑混凝土之前，要把基础和模板全部打湿。在混凝土中，选择普通水泥、矿渣水泥等低热水泥，水泥的掺入量不宜大于450kg/m3。混凝土水灰比要适当降低，一般不超过0.6，施工时要注意控制各类骨料，适当添加减水剂和粉煤灰，以达到控制水化热的目的。在充分搅拌后，在混凝土中添加膨胀水泥、膨胀剂，可以有效地控制混凝土的收缩和热应力。在混凝土中加入适当的纤维物质，可以有效地控制各部位的温度开裂。在施工过程中，可以选择热沥青和包裹材料作为散装混凝土基础和岩石基础。

四、混凝土裂缝控制技术应用和未来发展（一）应用裂纹与收缩是产生裂纹的主要原因。浇筑混凝土时，不能及时覆盖和保温，通常在最后一次抹光后，再进行施工，甚至有些建筑没有覆盖遮阳布，导致了混凝土的表面出现了裂纹。专业养护队伍，往往仅注重施工而忽略了桥梁的维护与管理，出现桥梁修好后无人管理的局面。由于工期的限制，大部分施工人员无法按时完成施工标准进度，因此混凝土产生的干缩开裂是不可避免的。维护：为了防止混凝土的干燥、开裂和收缩，在固化后必须进行养护。在夏季炎热的夏季，在混凝土的建造中，有必要不断增加外部环境的湿度，以减少混凝土外部的水分流失率。施工后，用塑料膜和护生土工织物覆盖混凝土，并通过喷洒水来保证其含水量，尽量避免其暴露在阳光下，这也降低了混凝土的外部水分流失率。在混凝土结构中也要避免过冬，保证其养护温度，冰冻也是造成裂缝的一个因素。经过多年的实践，目前，有表面处理、灌浆加固、结构加固等多种施工工艺：1、表面处理法它适合于不易漏水的混凝土表面裂缝的修复。表面修补后，外观不会受到任何影响。这个办法比较经济和实际。2、灌浆加固法灌浆是一种非常普遍的修复方式。针对不同裂缝类型，采用不同的注浆材料，取得了较好的效果。该产品还可应用于混凝土的防水性能。有多种修复裂缝的办法，可以联合应用。比如，在地下室水泥地上，可采用先灌浆后再进行表面处理的施工工艺。3、结构加固法混凝土结构具有很好的承载力。在施工中、后期，由于大量堆放超载的建材超过了混凝土的正常承载极限，造成结构裂缝、钢筋外露、锈蚀，从而影响结构的耐用性。此类裂纹应尽早予以修补以防止意外的发生。4、开槽填补法当出现大的裂缝时，要沿着地面的裂缝方向挖出V型的沟槽，先用水冲净，然后用胶泥或环氧胶泥填满沟槽，最后用水泥砂浆进行保护。（二）发展目前，学界对混凝土楼板开裂的成因及计算方法有不同的认识，但对于如何防止混凝土开裂与和改进混凝土结构的观点较为统一。另外，以上观点已在工程实践中得到很好的运用，就目前来说混凝土工程中出现的裂纹是一个普遍的问题。要降低或杜绝裂缝，必须从设计、施工、监督、运行等各个环节入手，搞好整体规划，并与地方技术标准、规范相结合。一般的设计、建造和监理能有效地防止和防止常见的裂纹。我们要