橋面砼早期裂縫的產(chǎn)生及預(yù)防

1、橋面砼早期裂縫的產(chǎn)生及預(yù)防橋面砼早期裂縫的產(chǎn)生及預(yù)防 摘要：以較易產(chǎn)生裂縫的橋面砼為例，淺談砼施工中早期裂縫的產(chǎn)生原因及預(yù)防措施，本文發(fā)表在中國(guó)科技信息2005 年第 6 期 關(guān)鍵詞：橋面 裂縫 分析 預(yù)防 橋面砼裂縫是橋梁施工中的一個(gè)通病，裂縫將不同程度地降低橋面整體性和耐久性，影響橋梁的使用壽命，嚴(yán)重者可能導(dǎo)致質(zhì)量事故的發(fā)生。盡管大批工程技術(shù)人員和管理人員在這方面作出了堅(jiān)持不懈的努力，但 “裂縫”依舊像一名頑強(qiáng)的殺手，困擾著人類，因而必須高度重視、嚴(yán)加控制。本文對(duì)橋面水泥砼早期裂縫的原因加以分析，并提出一些防范措施，供施工同仁參考： 1、砼材料及半成品 水泥砼（以下簡(jiǎn)稱砼）是以水泥為膠凝材

2、料，與水和骨料按適當(dāng)比例配合拌制成拌和物經(jīng)硬化后得到的人造石材。水泥水化所需結(jié)合水，一般占水泥重量的25%左右，但拌制砼時(shí)，為獲得必要的流動(dòng)性，水灰比通常在 0.350.8 之間，這樣就有了多余的水分。砼干縮主要由這些多余水分蒸發(fā)造成，水灰比越大，水泥石中毛細(xì)孔隙越多，干縮率也越大。試驗(yàn)表明，砼用水量每增加 1%，干縮率就增加 2-3%。 同樣，水泥安定性不良；砂石級(jí)配差，砂過(guò)細(xì),產(chǎn)生干縮性裂縫；砂石含泥量過(guò)大，使混凝土強(qiáng)度急劇降低，減弱抗?jié)B性,干燥時(shí)產(chǎn)生裂縫；混凝土配合比不良，砂率過(guò)大；不適當(dāng)?shù)膿接寐塞}；水泥的水化熱；混凝土沉陷、干縮等等，都會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。 2、 砼裂縫的產(chǎn)生 2.1

3、 溫差裂縫 溫差變形有二種情況：升溫與降溫。水化過(guò)程將釋放水化熱使砼內(nèi)部溫度升高，而表面溫度因受環(huán)境影響偏低，造成內(nèi)部膨脹而外部收縮。砼的膨脹和收縮都會(huì)受到骨料的約束，產(chǎn)生強(qiáng)制應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力超過(guò)當(dāng)時(shí)的砼抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生裂縫。文獻(xiàn)資料表明：在砼硬化過(guò)程中，當(dāng)砼受熱變形超過(guò) 8時(shí)，砼結(jié)構(gòu)將不可避免地產(chǎn)生裂縫。 2.2 泌水裂縫 新澆筑砼，不可避免地產(chǎn)生不同程度的集料與水分離現(xiàn)象，造成表面泌水，最終形成表面裂縫，嚴(yán)重時(shí)表面脫皮。泌水裂縫的產(chǎn)生主要與單位用水量有關(guān)系。 2.3 干縮裂縫 砼在硬化過(guò)程中，僅有一部分水分參加水化作用，而其余水分漸漸蒸發(fā)，使砼產(chǎn)生干縮變形。如果干縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)砼硬化初

4、期的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)裂縫。水分蒸發(fā)受環(huán)境、季節(jié)、氣溫、空氣濕度及風(fēng)速度等因素的影響，對(duì)于新鮮砼當(dāng)其表面水的蒸發(fā)速度接近 0.5kg/m2h 時(shí),便應(yīng)采取措施預(yù)防干縮裂縫。 2.4 凍融裂縫 凍融裂縫主要是因橋面砼面大層薄，養(yǎng)生工作很難到位，砼中的水分結(jié)冰后因冰脹力而產(chǎn)生裂縫。 2.5 其它裂縫 橋面砼澆筑過(guò)程中，還有幾種易于避免但較為常見(jiàn)的裂縫。在砼澆筑過(guò)程中，因鋼筋網(wǎng)走樣造成保護(hù)層厚度過(guò)大或過(guò)小而產(chǎn)生的裂縫；下層結(jié)構(gòu)不均勻沉降產(chǎn)生的應(yīng)力破壞；砼張拉后的預(yù)應(yīng)力破壞，這種破壞往往表現(xiàn)為規(guī)則的通縫。 3、裂縫的預(yù)防 3.1 砼材料 “質(zhì)量”是以“質(zhì)”為本的，材料的質(zhì)量決定產(chǎn)品的質(zhì)量。在實(shí)際應(yīng)用

5、中，應(yīng)根據(jù)工程的不同要求，選用合適的水泥、骨料品種。 就水泥礦物成分而言，橋面砼水泥應(yīng)選用鋁酸三鈣含量低，鐵鋁酸四鈣含量高的水泥。就品種而言，水泥忌用礦渣水泥而首推硅酸鹽道路水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥。采用普通水泥的，可在水泥用量不變的情況下，摻入粉煤灰或減水劑。 水泥與骨料的粘結(jié)強(qiáng)度是由界面凹凸造成的機(jī)械嚙合、摩擦力和化學(xué)結(jié)合力等共同組合而成的。骨料對(duì)砼強(qiáng)度的影響取決于骨料的表面特征、礦物成分、力學(xué)性能等。石子 dmax 增大，可減少砼的收縮，但會(huì)因薄弱面的增加而使砼的抗剪性降低，故石子 dmax 宜適中，并采用連續(xù)級(jí)配的碎石。砂子宜采用細(xì)度模數(shù)較大的內(nèi)河中粗砂，含砂率不應(yīng)超過(guò) 35%。 3.2

6、 砼澆筑 砼在振搗過(guò)程中，內(nèi)部原有的粘著力和摩擦力減小，骨料在重力作用下下沉緊密排列，水泥漿填充空隙，水、汽泡被排出，表面產(chǎn)生泌水現(xiàn)象。規(guī)范要求，對(duì)泌出水分，不宜直接引走，而用吸水材料吸干，以防帶走水泥?，F(xiàn)在的砼真空脫水工藝也是解決泌水裂縫的較好方法。對(duì)于橋面砼，經(jīng)真空脫水后，水灰比在 0.31-0.36 之間，強(qiáng)度可提高 20%-50%，也增強(qiáng)了砼的抗裂性能。 筆者認(rèn)為，在振搗完成后，很大一部分泥質(zhì)及其有害雜質(zhì)也隨水析出，浮在表面，這種高含泥量砂漿強(qiáng)度差、干縮性大，易在上下兩層砼間形成薄弱的夾層，使砼表面龜裂甚至脫皮。在實(shí)際操作過(guò)程中，橋面砼澆筑面層時(shí)誼高出設(shè)計(jì) 5mm 左右，在振搗密實(shí)后，

7、把高出部分表面砂漿用刮刀予以刮除抹面。 砼初凝前，往往會(huì)出現(xiàn)表面裂縫(主要是溫差裂縫)，這時(shí)應(yīng)進(jìn)行及時(shí)收漿二次抹面，使砼進(jìn)一步密實(shí)，并使砼表面產(chǎn)生裂縫愈合。這是消除早期裂縫有效的措施。 砼澆筑應(yīng)避開(kāi)高溫和低溫。按規(guī)范要求，在氣溫低于 5或高于 35時(shí)是不允許澆筑砼的。 3.3 砼養(yǎng)生 砼養(yǎng)生的目的是使砼在一段時(shí)間內(nèi)保持適當(dāng)?shù)臏囟取穸?，營(yíng)造良好砼硬化條件。橋面砼應(yīng)在澆筑后立即用活動(dòng)棚罩遮蓋或膜式養(yǎng)護(hù)劑噴灑，避免水分蒸發(fā)過(guò)快。傳統(tǒng)覆蓋物多用濕草簾類，存在橋面污染和密實(shí)性差的弊病。因此目前多采用針刺土工布灑水覆蓋并用塑料薄膜保濕的辦法進(jìn)行養(yǎng)生，少數(shù)地方采用砼養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)生效果也比較理想。橋面砼灑水養(yǎng)護(hù)

8、時(shí)間不宜小于 7d，粉煤灰水泥應(yīng)再延長(zhǎng) 7d。 3.4 接頭接縫處理 砼接頭、接縫引起橋面砼裂縫大致有二方面的原因，首先是下層砼（接頭、接縫砼）硬化造成上層砼（橋面砼）的裂縫，主要由下層砼干縮和水汽蒸發(fā)所致，故橋面砼的澆筑應(yīng)在下層砼強(qiáng)度達(dá)到 70%且養(yǎng)護(hù)期不能少于 7d 后方能進(jìn)行。其二是接頭、接縫砼在受力后發(fā)生不均勻徐變。砼徐變對(duì)砼防裂是有緩沖作用，但在某些梁板接頭接縫施工中，徐變是產(chǎn)生裂縫的直接原因，所以任何事物都是矛盾的統(tǒng)一體。砼受應(yīng)力徐變曲線如下圖： 從上圖所示，砼徐變是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，在 t0 時(shí)間內(nèi)徐變基本達(dá)到徐變總量的80%，在施工中我們可將此徐變期作為橋面砼允許澆筑期限。t0

9、值在實(shí)際操作過(guò)程中可取砼澆筑后 45 天，但同時(shí)要滿足予應(yīng)力張拉 20 天后的條件。因施工規(guī)范的缺陷，沒(méi)有提到徐變期，所以在實(shí)際施工中幾乎沒(méi)有人去專門控制徐變期，這也是予應(yīng)力砼拼接節(jié)點(diǎn)大都存在規(guī)則通縫的原因之一。 6、 結(jié)語(yǔ)。 砼表面質(zhì)量是砼內(nèi)在質(zhì)量的反映，預(yù)防砼裂縫其實(shí)是和提高砼強(qiáng)度聯(lián)系在一起的。砼裂縫的存在， 使裂縫尖端出現(xiàn)應(yīng)力集中，致使裂縫在較小應(yīng)力作用下不斷擴(kuò)大、延伸，并相互連接起來(lái)，破壞應(yīng)力因此大幅度下降。但也勿須“談縫色變”，一有裂縫就一棍子打死。理論上砼微細(xì)的裂隙是不可避免的，對(duì)于肉眼可見(jiàn)的表面裂縫，如果裂縫寬度、深度在許可范圍內(nèi)，也是正常的，只有某些梁體結(jié)構(gòu)通縫、順筋裂縫和某些嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的裂縫才是