李 楠

國家建筑裝修材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（450000）

0 前言

1 混凝土橋梁工程裂縫成因以及預(yù)防措施

1.1 混凝土橋梁工程裂縫成因

1.1.1 橋梁內(nèi)部水泥水化熱反應(yīng)

在混凝土橋梁施工的過程中，混凝土凝結(jié)時(shí)，水泥會(huì)發(fā)生水化熱反應(yīng)，在此過程中會(huì)釋放大量的熱能。在外界環(huán)境溫度較低的情況下，由于混凝土內(nèi)部大量熱能的聚集，與外界溫度形成一定溫差，而混凝土澆筑而成的石狀結(jié)構(gòu)的斷面較厚，物體的表面系數(shù)以及導(dǎo)熱能力較低，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差急劇變化，產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力。由此形成的應(yīng)力又受到外部混凝土的約束，混凝土表面受到一定拉力，當(dāng)內(nèi)部的溫度應(yīng)力超過外部混凝土的約束力時(shí)，混凝土表面就會(huì)出現(xiàn)裂縫。

1.1.2 外部溫度變化

混凝土表面的溫度受內(nèi)部因素影響。由于混凝土材料的物理特性，其溫度變化的速率較為緩慢，一旦澆筑混凝土的表層和外界的溫度之間存在較大差異，混凝土熱傳導(dǎo)的速率就會(huì)急速變化，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部和外部呈現(xiàn)出一定的溫度差異，誘發(fā)混凝土發(fā)生裂縫。經(jīng)過室內(nèi)恒溫環(huán)境、絕熱環(huán)境與室外環(huán)境對比試驗(yàn)得出，溫度對于混凝土應(yīng)力的影響十分顯著。室外環(huán)境下，外界溫度變化的幅度較大而且十分頻繁，所以極易引起混凝土開裂問題。值得注意的是，外界溫度降低越快，混凝土就越容易發(fā)生開裂。

1.1.3 外部約束作用

在混凝土發(fā)生水化反應(yīng)的最后階段，混凝土?xí)膬?nèi)部到外部逐漸開始導(dǎo)出熱量，混凝土中的水分逐漸開始蒸發(fā)消失，使混凝土逐漸收縮，體積變小，密度變大。而正在收縮的混凝土受到外部的約束作用，如原澆筑基礎(chǔ)的嵌固或者摩擦等，外部較大的拉力與內(nèi)部的收縮力互相抗衡，產(chǎn)生局部應(yīng)力，而混凝土材料本身的抗拉強(qiáng)度有限，就會(huì)導(dǎo)致混凝土體出現(xiàn)裂縫。

1.1.4 混凝土收縮變形

在完成混凝土的澆筑之后，如果不對混凝土采取一定的養(yǎng)護(hù)措施，混凝土長時(shí)間暴露在外，在風(fēng)吹日曬的作用下，混凝土內(nèi)部的毛細(xì)管會(huì)逐漸失去水分，混凝土就會(huì)因此逐漸收縮，混凝土的收縮必然會(huì)引發(fā)裂縫問題。混凝土含水量的下降也會(huì)使得硬化效果不佳，此時(shí)的混凝土強(qiáng)度較弱，抗裂性能有限，所以容易出現(xiàn)裂縫。為了提高橋梁的使用壽命以及相關(guān)性能，目前很多跨度較大的橋梁建設(shè)項(xiàng)目工程中都使用高強(qiáng)度混凝土，高強(qiáng)度混凝土失水收縮更為明顯，所以需要更加注意由此引發(fā)的橋梁裂縫問題[1]。

數(shù)學(xué)知識只有通過實(shí)踐，才能發(fā)揮它的實(shí)際作用。在生活中，主動(dòng)運(yùn)用所學(xué)知識解決生活中所遇到的問題。除了在生活中的應(yīng)用，學(xué)生也應(yīng)該積極加入團(tuán)隊(duì)，在團(tuán)隊(duì)中培育自身的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。教師應(yīng)注重團(tuán)隊(duì)的作用，將學(xué)生分為幾個(gè)組。在小組中，學(xué)生能合作，互相取長補(bǔ)短。在這種思維的矛盾沖突中，學(xué)生能夠碰撞出思維的火花。思想不斷交流與信息不斷更新，使得創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力能在這種情況下不斷提高。教師應(yīng)該注重引導(dǎo)學(xué)生，給學(xué)生創(chuàng)造團(tuán)隊(duì)合作的良好條件，并在其中起引導(dǎo)作用，給予一些建議。教師也應(yīng)該指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行團(tuán)隊(duì)協(xié)作，讓學(xué)生明確合作的前提、要求以及最后所要達(dá)到的目的，讓學(xué)生在開展活動(dòng)時(shí)，思維更加清晰。

1.2 混凝土橋梁工程裂縫預(yù)防措施

1.2.1 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段

在設(shè)計(jì)混凝土橋梁及準(zhǔn)備建筑材料時(shí)就需要考慮混凝土的特點(diǎn)。一方面，在混凝土中加設(shè)保護(hù)層防裂網(wǎng)，并在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部通過鋼筋結(jié)構(gòu)增加其抗拉及抗裂的能力。另一方面，可以從溫度入手，盡量降低混凝土內(nèi)外溫差梯度，以降低水化反應(yīng)釋放的熱能。如選擇合適的膠凝材料及摻和料從源頭上降低溫度。還可以引入活性材料，如粉煤灰。該材料不僅能夠減少泌水，而且水化反應(yīng)所釋放出來的熱能是一般水泥的5%～35%，極大地降低了放熱，能夠有效降低混凝土內(nèi)部的升溫速率。也可以通過使用一些添加劑，直接改善混凝土的物理性能。如可以添加適量的膨脹劑，產(chǎn)生大量熱能的時(shí)候，混凝土?xí)谂蛎泟┑淖饔孟掳l(fā)生膨脹，二者同步發(fā)生，能夠使混凝土適應(yīng)溫度應(yīng)力，進(jìn)而提高其抗拉能力。

1.2.2 施工階段

在混凝土橋梁施工中，采用科學(xué)施工方法能夠預(yù)防混凝土發(fā)生裂縫。在澆筑施工之前，要對混凝土進(jìn)行保養(yǎng)及做好保濕工作，確保其充分吸水，最大程度地預(yù)防混凝土因失水收縮引起的開裂問題。在橋梁工程結(jié)構(gòu)允許的情況下，可以在混凝土澆筑體的底部涂上一層瀝青，再鋪設(shè)一層油氈，以降低混凝土與基礎(chǔ)部位之間的摩擦力，減小嵌固作用，從而降低外部約束力。

在施工的過程中，最好能夠在溫度較為穩(wěn)定的時(shí)間段進(jìn)行施工，采用分層澆筑的方式也能夠有效避免由于水化熱反應(yīng)的緣故導(dǎo)致混凝土溫度過高的情況。在溫度較高的時(shí)段，要對澆筑模板采取一定的防曬及噴水降溫措施。如通過預(yù)埋冷卻水管的方式實(shí)現(xiàn)對混凝土內(nèi)部溫度的控制。

1.2.3 養(yǎng)護(hù)階段

在混凝土的澆筑施工完成之后，應(yīng)對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。溫度較高時(shí)，需要通過噴水淋濕的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；在溫度較低的情況下，需要設(shè)置防風(fēng)棉被。在養(yǎng)護(hù)的過程中切忌干濕交替，混凝土的反復(fù)收縮會(huì)引發(fā)裂縫。此外，避免剛澆筑完的混凝土持續(xù)暴露在陽光之下，防止水分過度蒸發(fā)而加速混凝土收縮。在混凝土養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)，需要根據(jù)具體的情況對混凝土的濕度和溫度進(jìn)行控制，為避免前功盡棄，一定要做好養(yǎng)護(hù)工作[2]。

2 混凝土橋梁工程防水系統(tǒng)

2.1 影響防水質(zhì)量的因素

混凝土橋梁進(jìn)水之后，內(nèi)部的鋼筋結(jié)構(gòu)會(huì)遭到腐蝕，而且也會(huì)影響到混凝土的性能，一旦溫度過高，橋梁失水，就會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)收縮，降低混凝土橋梁的耐久性，縮短其使用壽命，所以對混凝土橋梁采取一定的防水措施是十分必要的。

影響混凝土橋梁防水系統(tǒng)質(zhì)量的因素主要有以下幾個(gè)方面。

1）防水基面。如果防水基面不平整干凈，或者過度干燥，都會(huì)導(dǎo)致橋梁表面防水層脫落，使防水層無法發(fā)揮其作用。

2）動(dòng)荷載影響。在瀝青混凝土鋪設(shè)的過程中，防水層需要承受碾壓及穿刺作用，需要反復(fù)對橋面進(jìn)行碾壓測試，確保防水層能夠承受車輛荷載。

3）材料性能。在防水層施工的過程中，需要合理選擇防水材料。其應(yīng)具有良好的抗老化能力，減少因外部環(huán)境影響降低防水能力，確保防水層的使用期限和防水質(zhì)量。

4）溫度把控。在鋪設(shè)橋面的時(shí)候，需要合理控制瀝青混凝土的溫度，防止因?yàn)闇囟冗^高導(dǎo)致防水層性能發(fā)生改變，影響防水效果。

2.2 橋面防水系統(tǒng)

混凝土橋梁的橋面防水系統(tǒng)多種多樣，如預(yù)制卷材體系、樹脂薄膜體系等。一般情況下，橋梁的防水系統(tǒng)包括防水和排水兩個(gè)部分。排水即通過橋面的橫縱坡及排水溝等實(shí)現(xiàn)橋面排水。相比之下，防水系統(tǒng)就較為復(fù)雜。一方面混凝土材料本身具備一定的防水性能，所以在橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)將與水接觸的結(jié)構(gòu)部分設(shè)計(jì)為防水混凝土，防水混凝土的結(jié)構(gòu)較為密實(shí)，且具有一定的防腐性能，防水混凝土自身的防水性能對于混凝土膨脹開裂能夠起到一定的控制作用，一般通過在混凝土中添加超細(xì)粉或者粉煤灰等材料實(shí)現(xiàn)混凝土防水性能的提升。另一方面，在混凝土橋梁工程中，可以通過在橋面涂刷防水層實(shí)現(xiàn)橋梁防水。橋梁防水層材料的選擇不僅要求其具備超強(qiáng)的防水能力，而且要與橋面的瀝青混凝土能夠良好的附著在一起。橋面防水涂層是橋梁防水系統(tǒng)中十分重要的組成部分。

3 結(jié)語

裂縫問題及防水問題都是影響混凝土橋梁工程質(zhì)量的重點(diǎn)問題，不僅要在施工過程中對施工質(zhì)量進(jìn)行控制，而且在施工之前也應(yīng)做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。有效的裂縫處理措施和防水系統(tǒng)對于保障混凝土橋梁的質(zhì)量及使用壽命都具有重要的作用。