某高速混凝土构件裂缝成因分析及防治措施

赵翔宇

(山西省交通科学研究院，山西太原 030006)

0 引言

近年来由于混凝土构件技术的飞速发展，钢筋混凝土结构在工程中得到了充分的发展，特别是混凝土构件在大跨度、高墩柱方面发挥出自己的特点，但同时也出现了好多技术问题，在混凝土施工后由于施工、设计等方面的原因，使得构件出现了裂缝，造成了结构的安全隐患及破坏。当然结构的破坏一般是从发生裂缝开始。所以我认为在设计起初，就应该从结构的受力等方面加强设计，避免裂缝的发生;再有就是施工时严格按照设计及规范的要求组织施工和加强混凝土构件的养生工作。在裂缝出现时，我们一定要仔细观察、分析、研究，搞清裂缝事故产生的原因，从受力至施工全方位的分析，查找裂缝的内在原因至关重要。现就裂缝的成因从以下几个方面进行分析。

1 裂缝病害描述

以某高速矩形墩柱为例进行分析，墩柱在墩高从承台往上约3 m～5 m的范围出现两道竖向裂缝。一般墩柱裂缝多以竖向受力裂缝和斜向裂缝为主，在施工后或通车后都有可能出现，裂缝宽度竖向裂缝大多在0.1 mm～0.3 mm范围，平均为0.15 mm;斜向裂缝在0.3 mm～1.1 mm之间，斜向裂缝多数是由于结构设计存在缺陷及构件设计安全系数考虑不足所致。

2 裂缝成因分析

1)设计计算的原因。

结构设计时存在计算模型不合理;荷载作用考虑不全;构件实际受力与假设不符;结构设计尺寸断面不满足设计荷载的要求;结构内力与配筋验算存在偏差;受力主筋与分布筋布置不当;结构设计安全系数考虑偏小，富余度不足使得构件在设计时就刚度不足;结构设计时也未从施工的因素考虑，使得结构设计在施工上存在缺陷。

2)施工过程未严格按照设计及规范施工。

a.混凝土搅拌原因:混凝土在搅拌过程中，水泥作为胶凝材料，产生大量的水化热，在未浇筑时这些热量被包裹在混凝土里面，经过灌注车辆的运输又引起混凝土坍落度的损失，在混凝土浇筑振捣后及硬化期间水泥又放出大量水化热，使得混凝土内部温度不断上升，在表面引起拉应力。而后期在降温过程中，混凝土弹性模量的急剧变化，又会在混凝土内部出现拉应力。在这种内外应力的作用下，混凝土极易出现温缩裂缝。同时混凝土的搅拌时间短，使得混凝土和易性较差，局部产生离析。混凝土浇筑后构件的均匀性不好;b.振捣的原因:振捣时间太短，混凝土不密实，使得混凝土表面出现麻面、蜂窝、色泽不一等缺陷，更严重的是在若干年后，将会导致钢筋锈蚀，出现锈胀等因素，致使构件出现裂缝;振捣时间太长，使得混凝土粗细骨料分层，粗骨料沉入浇筑层底层，细骨料上浮，使得构件在强度增长过程中出现收缩裂缝;c.构件养护不到位:混凝土构件在施工后由于施工单位未能及时进行养护或者养护方式不合理，未起到养生的作用，以及在混凝土构件浇筑后，养生时间少于7 d，使得混凝土内外温差较大，就会出现温缩裂缝;d.施工工艺的原因:混凝土构件施工方法不当在浇筑过程中混凝土的浇筑顺序及作业面分段不合理，致使混凝土浇筑先后顺序受初终凝的影响结合不好，以及脱模拆除支架顺序未按照规范的要求进行，使得构件未达到设计拆除支架模板的强度就进行拆除而出现受力裂缝。再有就是施工管理混乱，管理不到位等综合因素使得构件也会出现应力裂缝;e.其他原因:混凝土施工配合比未按照设计进行，钢筋保护层厚度控制不好;混凝土构件在硬化前扰动或外荷载作用等因素也会使构件出现受力或非受力裂缝。

3)材料性质因素。

在混凝土施工中水泥是至关重要的材料之一，水泥的质量不符合规范要求，势必会使混凝土在拌和和运输过程中出现泛浆、离析现象以及塑性和缩水收缩;骨料粒径、级配、杂质含量不符合要求，如:砂石粒径太小、级配不良、空隙率大将导致水泥和拌和水用量加大，影响混凝土的强度，使混凝土收缩加大，如果使用超出规定的细砂，后果更严重;混凝土外加剂的掺量在实际施工时未按照设计配比进行掺加，使得混凝土的硬化过程过长或过短，都会使混凝土收缩较大。

4)环境条件的因素。

在寒冷地区的混凝土施工，由于湿度和温度的变化，造成混凝土内外温度相差较大，混凝土会产生不均匀的温缩裂缝，所以混凝土施工要按照相关季节的要求组织施工。

3 混凝土裂缝的防治措施

1)在配合比设计时，对原材料就要认真选择，使得所配置的混凝土强度收缩小、和易性好。2)细集料应级配良好、质地坚硬、颗粒洁净，粗骨料应采用坚硬的卵石或碎石，卵石或碎石应选择5 mm～40 mm具有连续级配的碎石，且其压碎值、含泥量等应符合规范要求，拌和用水不应含有影响水泥正常凝结和硬化的有害杂质、油脂游离酸类等;外加剂的材料必须经过试验验证和有资质的试验部门进行检验，经检验合格后方可用于混凝土的施工。3)在施工过程中，严格按照混凝土的配合比进行施工，不得任意调整混凝土的配合比，特别是要控制好混凝土的坍落度;混凝土的搅拌时间应符合规范要求。混凝土在施工过程中要控制好浇筑层厚，一般以30 cm～50 cm为宜，以及合理分层的工作段落，以保证混凝土的硬化期间强度增长值的均匀性。4)混凝土的浇筑时间要严格按照规范要求的温度执行，尽量避开高温或冬季低温时间施工，混凝土浇筑完应及时加强养护，保持好混凝土内外较小的温度差和充分的湿润度。5)改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要的，应特别注意避免产生贯穿裂缝。6)水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用高效减水剂可使混凝土用水量减少20%～25%，这样使得混凝土的收缩有效降低。7)墩柱设计时要在钢筋骨架的外侧加设一层钢筋网片，这样可以从设计上更有效的防止裂缝的发生。

总之混凝土裂缝产生的原因，不是单方面引起的，为有效控制好裂缝的产生，要从设计、施工等主要方面合理的控制，这样才能有效地减少和控制好混凝土构件裂缝的发生，从而增加混凝土构件的耐久性能。