造成混凝土裂縫的原因分析

通過對公路建設過程中混泥土裂縫影響工程質量嚴重性，闡述各種產(chǎn)生商品混凝土裂縫原因，提出在施工中注意商品混凝土裂縫的事項近年來，隨著我國加大基礎設施的投入，交通基礎建設得到了迅猛的發(fā)展，各地興建了大量的商品混凝土橋梁。在橋梁建造和使用過程中，有關因出現(xiàn)裂縫而影響工程質量甚至導橋梁垮塌的報道屢見不鮮。商品混凝土開裂可以說是“常發(fā)病”和“多發(fā)病”，經(jīng)常困擾著橋梁工程技術人員。實際上，商品混凝土結構裂縫的成因復雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因。因此，劃分商品混凝土橋梁裂縫的種類，弄清其產(chǎn)生的原因，找出解決的辦法，指導現(xiàn)場施工是十分必要的。 一、溫度變化引起的裂縫 商品混凝土具有熱脹冷縮性質，當外部環(huán)境或結構內(nèi)部溫度發(fā)生變化，商品混凝土將發(fā)生變形，最常見原因有： 1.水化熱在施工過程中，大體積商品混凝土（厚度超過2.0m）澆筑之后由于水泥水化放熱，致使內(nèi)部溫度很高，內(nèi)外溫差太大，致使表面出現(xiàn)裂縫。施工中應根據(jù)實際情況，盡量選擇水化熱低的水泥品種，限制水泥單位用量，減少骨料入模溫度，降低內(nèi)外溫差，并緩慢降溫，必要時可采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)進行內(nèi)部散熱，或采用薄層連續(xù)澆筑以加快散熱。 2、收縮引起的裂縫在實際工程中，商品混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在商品混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生商品混凝土體積變形的主要原因。塑性收縮發(fā)生在施工過程中、商品混凝土澆筑后4-5h。此時水泥水化反應激烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，商品混凝土失水收縮，同時骨料因自重下沉。塑性收縮所產(chǎn)生量級很大，可達1%左右。在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫。在構件豎向變截面處如T梁、箱梁腹板與頂?shù)装褰唤犹?，因硬化前沉實不均勻將發(fā)生表面的順腹板方向裂縫。為減小商品混凝土塑性收縮，施工時應控制水灰比，避免過長時間的攪拌，下料不宜太快，振搗要密實，豎向變截面處宜分層澆筑。縮水收縮發(fā)生在商品混凝土結硬以后，隨著表層水分逐步蒸發(fā)，濕度逐步降低，商品混凝土體積減小，稱為縮水收縮（干縮）。因商品混凝土表層水分損失快，內(nèi)部損失慢，因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內(nèi)部商品混凝土的約束，致使表面商品混凝土承受拉力，當表面商品混凝土承受拉力超過其抗拉強度時，便產(chǎn)生收縮裂縫。商品混凝土硬化后收縮主要就是縮水收縮。如配筋率較大的構件（超過3%），鋼筋對商品混凝土收縮的約束比較明顯，商品混凝土表面容易出現(xiàn)龜裂裂紋。 3、凍脹引起的裂縫大氣氣溫低于零度時，吸水飽和的商品混凝土出現(xiàn)冰凍，游離的水轉變成冰，體積膨脹9%，因而商品混凝土產(chǎn)生膨脹應力，并導致裂縫出現(xiàn)。尤其是商品混凝土初凝時受凍最嚴重，成齡后商品混凝土強度損失可達30%-50%。冬季施工時對預應力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫，所以在冬季施工時，采用暖棚法、蒸汽加熱法養(yǎng)護以及在商品混凝土拌和水中摻入防凍劑是十分必要的。 二、材料質量引起的裂縫 商品混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置商品混凝土所采用材料質量不合格，可能導致結構出現(xiàn)裂縫。 1、水泥水泥安定性不合格，水泥中游離的氧化鈣含量超標。氧化鈣在凝結過程中水化很慢，在水泥商品混凝土凝結后仍然繼續(xù)起水化作用，可破壞已硬化的水泥石，使商品混凝土抗拉強度下降。 2、砂、石骨料砂石粒徑太小、級配不良、空隙率大，將導致水泥和拌和水用量加大，影響商品混凝土的強度，使商品混凝土收縮加大，如果使用超出規(guī)定的特細砂，后果更嚴重。砂石中云母的含量較高，將削弱水泥與骨料的粘結力，降低商品混凝土強度。砂石中含泥量高，不僅將造成水泥和拌和水用量加大，而且還降低商品混凝土強度和抗凍性、抗?jié)B性。砂石中有機質和輕物質過多，將延緩水泥的硬化過程，降低商品混凝土強度，特別是早期強度。 3、拌和水及外加劑拌和水或外加劑中氯化物等雜質含量較高時對鋼筋銹蝕有較大影響，采用含堿的外加劑，可能對堿骨料反應有影響。 三、施工工藝引起的裂縫 在商品混凝土結構澆筑、構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理、施工質量低劣，容易產(chǎn)生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的各種裂縫，主要表現(xiàn)為：商品混凝土保護層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負彎矩的受力筋保護層加厚，導致構件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。商品混凝土振搗不密實、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點。商品混凝土澆筑過快，商品混凝土流動性較低，在硬化前因商品混凝土沉實不足，硬化后沉實過大，容易在澆筑數(shù)小時后發(fā)生裂縫，既塑性收縮裂縫。商品混凝土攪拌、運輸時間過長，使水分蒸發(fā)過多，引起商品混凝土塌落度過低，使得在商品混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。商品混凝土初期養(yǎng)護時急劇干燥，使得商品混凝土與大氣接觸的表面上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。用泵送商品混凝土施工時，為保證商品混凝土的流動性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，導致商品混凝土凝結硬化時收縮量增加，使得商品混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。商品混凝土分層或分段澆筑時，接頭部位處理不好，易在新舊商品混凝土和施工縫之間出現(xiàn)裂縫。如商品混凝土分層澆筑時，后澆商品混凝土因停電、下雨等原因未能在前澆商品混凝土初凝前澆筑，引起層面之間的水平裂縫；采用分段現(xiàn)澆時，先澆商品混凝土接觸面鑿毛、清洗不好，新舊商品混凝土之間粘結力小，或后澆商品混凝土養(yǎng)護不到位，導致商品混凝土收縮而引起裂縫。商品混凝土早期受凍，使構件表面出現(xiàn)裂紋，或局部剝落，或脫模后出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象。施工時模板剛度不足，在澆筑商品混凝土時，由于側向壓力的作用使得模板變形，產(chǎn)生與模板變形一致的裂縫。施工時拆模過早，商品混凝土強度不足，使得構件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫。總之，一座橋梁從建成到使用，牽涉到設計、施工、監(jiān)理、運營管理等各個方面。設計疏漏、施工質量控制不嚴、監(jiān)理不力，均可能使商品混凝土橋梁出現(xiàn)裂縫。因此，在管理過程中，進一步加強巡查和管理，及時發(fā)現(xiàn)和處理問題，嚴格按照國家有關規(guī)范、技術標準進行設計、施工和監(jiān)理，是保證結構安全耐用的前提和基礎。也是相當重要的一個環(huán)節(jié)。