桥梁混凝土施工中产生裂纹及强度不足的研究

2015-03-20赵瑞霞

河南建材 2015年1期

关键词：水化裂纹试件

赵瑞霞

河南建筑职业技术学院（450064）

桥梁混凝土施工中产生裂纹及强度不足的研究

赵瑞霞

河南建筑职业技术学院（450064）

当前，桥梁技术迅猛发展，对桥梁混凝土技术提出了更高的要求，混凝土施工中出现裂纹和强度不足是常见的质量通病。这里对裂纹、强度不足产生的原因及控制方法等进行了较为深入的研究。

桥梁；混凝土；裂纹；控制

1 桥梁混凝土裂纹的种类、产生原因及控制措施

在现场桥梁施工中，经常发生混凝土拆模后出现裂纹情况。这类裂纹一般都不是由于荷载作用产生的，而是由于混凝土收缩产生的。一般收缩裂纹主要有以下几种:

1）塑性裂纹。由于混凝土在塑性阶段不密实而产生塑性沉降，或是混凝土表面水分散发，内部水分不能及时补充到表面而失水收缩。这种裂纹一般较浅,缝宽，呈龟裂状。因此，采取规范的振捣方法，加强混凝土早期养护，避免表面暴晒、大风，维持表面潮湿状态，可避免该类裂纹的产生。

2）干缩裂纹。在养护期内没有对混凝土进行保湿养护或保湿养护时间不够，混凝土从内部向外部失去水分，毛细管失水后产生毛细管压力，混凝土收缩，从而产生裂纹，这是桥梁混凝土结构表面早期最常发生的。只有加强养护，当混凝土达到足够的抗拉强度后，这种因干缩作用而产生的应力自然不会引起裂纹了。

3）化学收缩裂纹。虽然水泥水化后密度减小，体积增大，但与水化前的水泥相比，仍密度增大，体积减小。混凝土越细，产生凝胶越多，混凝土收缩就越大，这也是为什么水泥越细出现裂缝的概率越大的原因。同样可以理解为什么胶凝材料越多、砂越细混凝土收缩越大。因此，保持混凝土适宜的细度和砂、石级配，是控制化学收缩裂纹的重要方面。

4）自干燥裂纹。自干燥裂纹是指混凝土在恒温条件下，由于胶凝材料水化引起混凝土内部湿度降低而产生的收缩。混凝土毛细孔脱水或弯液面下降形成毛细管张力负压，使孔壁收缩，因此自干燥收缩是化学收缩的延续。混凝土中自由水越少，水灰比越小，自干燥收缩越大，越易产生裂纹。当前高性能混凝土的水灰比都相对较低，强度较高，发生该类收缩裂纹的可能性相对较大，因此在高性能混凝土施工中应引起足够重视。

5）温度裂纹。温度裂纹是由于水泥水化，混凝土温度升高、体积膨胀造成的。当温度降低，混凝土体积开始收缩，温度变形受到限制，则转变为温度收缩应力。当应力超过了混凝土抗拉力，则产生温度收缩裂纹。对较大体积混凝土施工，由于采取了足够控制温度应力的措施而较少出现裂纹，而对于一般梁体、墩身及棱角部位，虽然水化热温度不太高，但由于拆模过早、环境温度低和风较大等原因，没有采取相应保温保湿养护措施，容易产生温度裂纹。

由上原因可知，适当的养护措施是避免混凝土产生裂纹的关键。特别是拆模后，混凝土表面的温、湿度改变较大，如果不注意及时养护，不管是大风还是气温低，表面出现裂纹就很正常了。养护目的主要是在混凝土达到要求强度水平的期间内（一般混凝土至少需要7 d时间）,防止水分损失，控制混凝土的温度,为混凝土正常水化反应提供保证。一般自然养护方法可采取喷水、覆塑料膜、覆麻袋片、毛毡等，养护只要达到在规定期限内混凝土表面能保持润湿、混凝土内外温差不超过15℃即可。

2 桥梁混凝土强度不足产生的原因及应对措施

在工地现场施工中，有时会出现混凝土强度不能满足设计要求的情况，给工程质量带来隐患。强度不满足要求主要原因存在以下几个方面:

1）配合比不当。一般由于对当地材料的认识和了解不全面，配合比设计或控制不当，混凝土强度控制的标准差太小，将会导致混凝土强度达不到要求，影响结构安全，因此，配合比设计的强度富余值一定要与当地原材料、混凝土生产控制水平相一致,配合比必须以理论配合比设计的各项参数为依据，不得随意增加。

2）工地混凝土材料质量有较大波动。水泥强度下降、掺和料的以次充好，骨料含泥量过大，骨料级配变差，外加剂减水率降低，这些都能引起混凝土强度不足。在混凝土生产中，应严格控制施工拌和用水量，当用水量不变而混凝土的状态发生较大变化后，应引起施工人员的足够重视，此时应查找原因，杜绝类似状况再次发生。施工生产中，技术人员对混凝土各原材料的调整必须以强度变化在要求范围为依据，否则不得随意调整。

3）混凝土的含气量增加。普通混凝土，特别是耐久性混凝土需掺入一定量的引气剂。当掺入成分改变或剂量超标导致引气量增加时，会造成混凝土容重异常减小，强度急剧下降，因此在使用引气剂时应特别注意。另外，掺量、搅拌时间、坍落度和砂率等也会引起含气量的变化。

4）试件的制作、养护未按规定操作，导致试件没有代表性，试件强度低于实体强度。产生该问题的原因主要是试模变形，取样没代表性，试件没有依标准振捣成型或振捣不符合要求，未按规定温湿度养护，试件不完整，同体养护试件还有可能是未与结构养护条件一致。由于试件强度代表着实体混凝土强度，因此其取样时间、取样位置应能代表整体混凝土性能，制作、密实条件应与现场密实工艺相一致。混凝土施工中，应把试件取样、制作以及养护当成一个重要而严肃的工作来看待，特别是现场随梁试件更应如此。

5）现场没有及时、必要的养护。对混凝土必要的养护是确保混凝土强度和耐久性的重要措施。这里重点谈一下湿养护。

正确而足够的湿养护可以抑制干收缩、塑性收缩、自收缩等混凝土的体积变化，能够保证混凝土强度的正常发展，不产生裂纹，让混凝土充分完成二次水化，确保混凝土的密实性，从而避免从外部渗入的化学腐蚀。在实际工地条件下，很多时候养护是达不到规定的养护时间。实验证明，水灰比一定时，持续湿养护的混凝土180 d后抗压强度是持续空气养护混凝土的3倍。普通混凝土通常至少需湿养护7 d，对高性能混凝土应适当延长养护时间。湿养护方式有多种，如喷雾，蓄水，湿砂、锯末及棉毯覆盖混凝土表面等。由于硅酸盐水泥水化需水量（约为水泥质量30%）远小于拌和用水量，因此混凝土浇筑后立即用塑料薄膜覆盖是保证混凝土强度增长的有效措施。