橋梁混凝土施工中產(chǎn)生裂紋及強度不足的研究

趙瑞霞

河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院（450064）

橋梁混凝土施工中產(chǎn)生裂紋及強度不足的研究

趙瑞霞

河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院（450064）

當(dāng)前，橋梁技術(shù)迅猛發(fā)展，對橋梁混凝土技術(shù)提出了更高的要求，混凝土施工中出現(xiàn)裂紋和強度不足是常見的質(zhì)量通病。這里對裂紋、強度不足產(chǎn)生的原因及控制方法等進行了較為深入的研究。

橋梁；混凝土；裂紋；控制

1 橋梁混凝土裂紋的種類、產(chǎn)生原因及控制措施

在現(xiàn)場橋梁施工中，經(jīng)常發(fā)生混凝土拆模后出現(xiàn)裂紋情況。這類裂紋一般都不是由于荷載作用產(chǎn)生的，而是由于混凝土收縮產(chǎn)生的。一般收縮裂紋主要有以下幾種:

1）塑性裂紋。由于混凝土在塑性階段不密實而產(chǎn)生塑性沉降，或是混凝土表面水分散發(fā)，內(nèi)部水分不能及時補充到表面而失水收縮。這種裂紋一般較淺,縫寬，呈龜裂狀。因此，采取規(guī)范的振搗方法，加強混凝土早期養(yǎng)護，避免表面暴曬、大風(fēng)，維持表面潮濕狀態(tài)，可避免該類裂紋的產(chǎn)生。

2）干縮裂紋。在養(yǎng)護期內(nèi)沒有對混凝土進行保濕養(yǎng)護或保濕養(yǎng)護時間不夠，混凝土從內(nèi)部向外部失去水分，毛細(xì)管失水后產(chǎn)生毛細(xì)管壓力，混凝土收縮，從而產(chǎn)生裂紋，這是橋梁混凝土結(jié)構(gòu)表面早期最常發(fā)生的。只有加強養(yǎng)護，當(dāng)混凝土達到足夠的抗拉強度后，這種因干縮作用而產(chǎn)生的應(yīng)力自然不會引起裂紋了。

3）化學(xué)收縮裂紋。雖然水泥水化后密度減小，體積增大，但與水化前的水泥相比，仍密度增大，體積減小。混凝土越細(xì)，產(chǎn)生凝膠越多，混凝土收縮就越大，這也是為什么水泥越細(xì)出現(xiàn)裂縫的概率越大的原因。同樣可以理解為什么膠凝材料越多、砂越細(xì)混凝土收縮越大。因此，保持混凝土適宜的細(xì)度和砂、石級配，是控制化學(xué)收縮裂紋的重要方面。

4）自干燥裂紋。自干燥裂紋是指混凝土在恒溫條件下，由于膠凝材料水化引起混凝土內(nèi)部濕度降低而產(chǎn)生的收縮。混凝土毛細(xì)孔脫水或彎液面下降形成毛細(xì)管張力負(fù)壓，使孔壁收縮，因此自干燥收縮是化學(xué)收縮的延續(xù)。混凝土中自由水越少，水灰比越小，自干燥收縮越大，越易產(chǎn)生裂紋。當(dāng)前高性能混凝土的水灰比都相對較低，強度較高，發(fā)生該類收縮裂紋的可能性相對較大，因此在高性能混凝土施工中應(yīng)引起足夠重視。

5）溫度裂紋。溫度裂紋是由于水泥水化，混凝土溫度升高、體積膨脹造成的。當(dāng)溫度降低，混凝土體積開始收縮，溫度變形受到限制，則轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟仁湛s應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力超過了混凝土抗拉力，則產(chǎn)生溫度收縮裂紋。對較大體積混凝土施工，由于采取了足夠控制溫度應(yīng)力的措施而較少出現(xiàn)裂紋，而對于一般梁體、墩身及棱角部位，雖然水化熱溫度不太高，但由于拆模過早、環(huán)境溫度低和風(fēng)較大等原因，沒有采取相應(yīng)保溫保濕養(yǎng)護措施，容易產(chǎn)生溫度裂紋。

由上原因可知，適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護措施是避免混凝土產(chǎn)生裂紋的關(guān)鍵。特別是拆模后，混凝土表面的溫、濕度改變較大，如果不注意及時養(yǎng)護，不管是大風(fēng)還是氣溫低，表面出現(xiàn)裂紋就很正常了。養(yǎng)護目的主要是在混凝土達到要求強度水平的期間內(nèi)（一般混凝土至少需要7 d時間）,防止水分損失，控制混凝土的溫度,為混凝土正常水化反應(yīng)提供保證。一般自然養(yǎng)護方法可采取噴水、覆塑料膜、覆麻袋片、毛氈等，養(yǎng)護只要達到在規(guī)定期限內(nèi)混凝土表面能保持潤濕、混凝土內(nèi)外溫差不超過15℃即可。

2 橋梁混凝土強度不足產(chǎn)生的原因及應(yīng)對措施

在工地現(xiàn)場施工中，有時會出現(xiàn)混凝土強度不能滿足設(shè)計要求的情況，給工程質(zhì)量帶來隱患。強度不滿足要求主要原因存在以下幾個方面:

1）配合比不當(dāng)。一般由于對當(dāng)?shù)夭牧系恼J(rèn)識和了解不全面，配合比設(shè)計或控制不當(dāng)，混凝土強度控制的標(biāo)準(zhǔn)差太小，將會導(dǎo)致混凝土強度達不到要求，影響結(jié)構(gòu)安全，因此，配合比設(shè)計的強度富余值一定要與當(dāng)?shù)卦牧稀⒒炷辽a(chǎn)控制水平相一致,配合比必須以理論配合比設(shè)計的各項參數(shù)為依據(jù)，不得隨意增加。

2）工地混凝土材料質(zhì)量有較大波動。水泥強度下降、摻和料的以次充好，骨料含泥量過大，骨料級配變差，外加劑減水率降低，這些都能引起混凝土強度不足。在混凝土生產(chǎn)中，應(yīng)嚴(yán)格控制施工拌和用水量，當(dāng)用水量不變而混凝土的狀態(tài)發(fā)生較大變化后，應(yīng)引起施工人員的足夠重視，此時應(yīng)查找原因，杜絕類似狀況再次發(fā)生。施工生產(chǎn)中，技術(shù)人員對混凝土各原材料的調(diào)整必須以強度變化在要求范圍為依據(jù)，否則不得隨意調(diào)整。

3）混凝土的含氣量增加。普通混凝土，特別是耐久性混凝土需摻入一定量的引氣劑。當(dāng)摻入成分改變或劑量超標(biāo)導(dǎo)致引氣量增加時，會造成混凝土容重異常減小，強度急劇下降，因此在使用引氣劑時應(yīng)特別注意。另外，摻量、攪拌時間、坍落度和砂率等也會引起含氣量的變化。

4）試件的制作、養(yǎng)護未按規(guī)定操作，導(dǎo)致試件沒有代表性，試件強度低于實體強度。產(chǎn)生該問題的原因主要是試模變形，取樣沒代表性，試件沒有依標(biāo)準(zhǔn)振搗成型或振搗不符合要求，未按規(guī)定溫濕度養(yǎng)護，試件不完整，同體養(yǎng)護試件還有可能是未與結(jié)構(gòu)養(yǎng)護條件一致。由于試件強度代表著實體混凝土強度，因此其取樣時間、取樣位置應(yīng)能代表整體混凝土性能，制作、密實條件應(yīng)與現(xiàn)場密實工藝相一致?；炷潦┕ぶ?，應(yīng)把試件取樣、制作以及養(yǎng)護當(dāng)成一個重要而嚴(yán)肅的工作來看待，特別是現(xiàn)場隨梁試件更應(yīng)如此。

5）現(xiàn)場沒有及時、必要的養(yǎng)護。對混凝土必要的養(yǎng)護是確?；炷翉姸群湍途眯缘闹匾胧＿@里重點談一下濕養(yǎng)護。

正確而足夠的濕養(yǎng)護可以抑制干收縮、塑性收縮、自收縮等混凝土的體積變化，能夠保證混凝土強度的正常發(fā)展，不產(chǎn)生裂紋，讓混凝土充分完成二次水化，確?；炷恋拿軐嵭?，從而避免從外部滲入的化學(xué)腐蝕。在實際工地條件下，很多時候養(yǎng)護是達不到規(guī)定的養(yǎng)護時間。實驗證明，水灰比一定時，持續(xù)濕養(yǎng)護的混凝土180 d后抗壓強度是持續(xù)空氣養(yǎng)護混凝土的3倍。普通混凝土通常至少需濕養(yǎng)護7 d，對高性能混凝土應(yīng)適當(dāng)延長養(yǎng)護時間。濕養(yǎng)護方式有多種，如噴霧，蓄水，濕砂、鋸末及棉毯覆蓋混凝土表面等。由于硅酸鹽水泥水化需水量（約為水泥質(zhì)量30%）遠(yuǎn)小于拌和用水量，因此混凝土澆筑后立即用塑料薄膜覆蓋是保證混凝土強度增長的有效措施。

3 結(jié)語

橋梁施工中的混凝土質(zhì)量控制需要多部門、多工種相互配合協(xié)作。質(zhì)量控制從根本上說還是人的問題，施工人員要掌握一些必要的知識，從混凝土原材料的選擇，進場質(zhì)量控制，施工方案優(yōu)化，配合比設(shè)計、優(yōu)選，到混凝土拌和、生產(chǎn)、振搗、養(yǎng)護，各要緊密結(jié)合，共同將混凝土施工質(zhì)量控制好。

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