造成混凝土裂縫的原因分析

通過對(duì)公路建設(shè)過程中混泥土裂縫影響工程質(zhì)量嚴(yán)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(xiàng)近年來，隨著我國(guó)加大基礎(chǔ)設(shè)施的投入，交通基礎(chǔ)建設(shè)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(guān)因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量甚至導(dǎo)橋梁垮塌的報(bào)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(shù)人員。實(shí)際上，商品混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)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(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)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(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)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(yīng)根據(jù)實(shí)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(shí)可采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)進(jìn)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(shí)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(shí)水泥水化反應(yīng)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(shí)骨料因自重下沉。塑性收縮所產(chǎn)生量級(jí)很大，可達(dá)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(gòu)件豎向變截面處如T梁、箱梁腹板與頂?shù)装褰唤犹帲蛴不俺翆?shí)不均勻?qū)l(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(shí)應(yīng)控制水灰比，避免過長(zhǎng)時(shí)間的攪拌，下料不宜太快，振搗要密實(shí)，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(jié)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(dāng)表面商品混凝土承受拉力超過其抗拉強(qiáng)度時(shí)，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(gòu)件（超過3%），鋼筋對(duì)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(shí)，吸水飽和的商品混凝土出現(xiàn)冰凍，游離的水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹9%，因而商品混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，并導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。尤其是商品混凝土初凝時(shí)受凍最嚴(yán)重，成齡后商品混凝土強(qiáng)度損失可達(dá)30%-50%。冬季施工時(shí)對(duì)預(yù)應(yīng)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(shí)，采用暖棚法、蒸汽加熱法養(yǎng)護(hù)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(zhì)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(zhì)量不合格，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)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(biāo)。氧化鈣在凝結(jié)過程中水化很慢，在水泥商品混凝土凝結(jié)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(qiáng)度下降。 2、砂、石骨料砂石粒徑太小、級(jí)配不良、空隙率大，將導(dǎo)致水泥和拌和水用量加大，影響商品混凝土的強(qiáng)度，使商品混凝土收縮加大，如果使用超出規(guī)定的特細(xì)砂，后果更嚴(yán)重。砂石中云母的含量較高，將削弱水泥與骨料的粘結(jié)力，降低商品混凝土強(qiáng)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(qiáng)度和抗凍性、抗?jié)B性。砂石中有機(jī)質(zhì)和輕物質(zhì)過多，將延緩水泥的硬化過程，降低商品混凝土強(qiáng)度，特別是早期強(qiáng)度。 3、拌和水及外加劑拌和水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時(shí)對(duì)鋼筋銹蝕有較大影響，采用含堿的外加劑，可能對(duì)堿骨料反應(yīng)有影響。 三、施工工藝引起的裂縫 在商品混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理、施工質(zhì)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(hù)層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負(fù)彎矩的受力筋保護(hù)層加厚，導(dǎo)致構(gòu)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(shí)、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點(diǎn)。商品混凝土澆筑過快，商品混凝土流動(dòng)性較低，在硬化前因商品混凝土沉實(shí)不足，硬化后沉實(shí)過大，容易在澆筑數(shù)小時(shí)后發(fā)生裂縫，既塑性收縮裂縫。商品混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過長(zhǎng)，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(hù)時(shí)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(shí)，為保證商品混凝土的流動(dòng)性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，導(dǎo)致商品混凝土凝結(jié)硬化時(shí)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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(jié)力小，或后澆商品混凝土養(yǎng)護(hù)不到位，導(dǎo)致商品混凝土收縮而引起裂縫。商品混凝土早期受凍，使構(gòu)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(shí)模板剛度不足，在澆筑商品混凝土?xí)r，由于側(cè)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(shí)拆模過早，商品混凝土強(qiáng)度不足，使得構(gòu)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(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、運(yùn)營(yíng)管理等各個(gè)方面。設(shè)計(jì)疏漏、施工質(zhì)量控制不嚴(yán)、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(jìn)一步加強(qiáng)巡查和管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問題，嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理，是保證結(jié)構(gòu)安全耐用的前提和基礎(chǔ)。也是相當(dāng)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。