淺析漿砌塊石的缺陷及成因

由于我國(guó)多山和石料豐富等因素，石材料被廣泛地運(yùn)用在各類(lèi)建筑物和構(gòu)筑物的建造上，主要用于砌筑民房、拱橋、護(hù)岸、溝渠和擋土墻等。砌筑方式可分為干砌或石灰漿砌。石材料的主要優(yōu)點(diǎn)是材料分布廣泛易得、價(jià)格低廉、施工工藝簡(jiǎn)單、強(qiáng)度高、不易人為損壞。盡管石材料有以上諸多優(yōu)點(diǎn)，但現(xiàn)存的石材料建筑物、構(gòu)筑物仍然很少，甚至少于磚木結(jié)構(gòu)。歷史上，石材料只是簡(jiǎn)單起到圍護(hù)、防護(hù)及阻擋作用，這些功能的實(shí)現(xiàn)并不需要承受很大的外力，但現(xiàn)代建筑物和構(gòu)筑物，在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、耐久性、強(qiáng)度及外觀方面要求很高，以石材料為主的漿砌塊石使用的越來(lái)越少。事實(shí)表明，屢屢發(fā)生的一些橋梁結(jié)構(gòu)的垮塌現(xiàn)象，從一定程度上暴露出漿砌塊石在運(yùn)用方面的缺陷以及在施工過(guò)程中質(zhì)量控制的不穩(wěn)定性。

近幾年來(lái)，全國(guó)發(fā)生以漿砌塊石為主的橋梁倒塌事故屢見(jiàn)不鮮。2006年4月16日，深圳高速西段一座16M跨徑的漿砌塊石基礎(chǔ)的橋梁震塌。2007年8月13日，漿砌塊石拱橋——鳳凰堤溪沱大橋，在接近完工時(shí)垮塌。

筆者從事橋梁施工組織及技術(shù)管理工作多年，現(xiàn)從漿砌塊石的受力性能、施工技術(shù)、質(zhì)量控制及工程造價(jià)方面分析其出現(xiàn)缺陷的原因。

受力性能

漿砌塊石構(gòu)件在設(shè)計(jì)時(shí)都是按照承受壓力進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的，但是在許多情況下都有可能因環(huán)境變化和受力不均的原因，使受力情況發(fā)生了不利于其材料特性的改變，從而加速了塊石砌體的破壞。

沖刷

在地形變化較大的山區(qū)及丘陵地帶，由于水的流速很快，設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有充分考慮到特大洪水的沖擊，往往導(dǎo)致基礎(chǔ)局部外露，甚至掏空部分基礎(chǔ)的基底，使這部分基礎(chǔ)由受壓變?yōu)樵谧灾刈饔孟率芾?/p>

外力

在外部荷載破壞簡(jiǎn)支梁橋的鉸縫構(gòu)造后，橋面處在單板受力的情況下，墩臺(tái)部位由原來(lái)均布荷載變?yōu)閱伟迨芰χё幍募泻奢d，在荷載較大時(shí)，產(chǎn)生類(lèi)似于劈裂試驗(yàn)時(shí)構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生的拉力作用，雖然相對(duì)于墩臺(tái)來(lái)講并不具有決定性的破壞作用，但是，砌體的砂漿在經(jīng)歷多次凍融之后，則會(huì)不斷加劇橋梁的破壞程度。

對(duì)于較為寬大的橋臺(tái)，其臺(tái)背回填土不均勻也會(huì)使土壓力發(fā)生變化，而橋臺(tái)兩端因無(wú)回填土且有翼墻的拉結(jié)錨固作用，位移較小。橋臺(tái)中部一般所承受的土壓力最大，易產(chǎn)生拉應(yīng)力。

不均勻沉降

因地基沉降不均勻，橋臺(tái)在自身重力及外荷載作用下，內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，這是橋梁破壞的重要原因。

凍融和沖擊

漿砌塊石主要靠砂漿起到找平支墊及粘結(jié)作用，雖然砂漿的水泥用人工成本低量與同強(qiáng)度混凝土基本相同，但砂漿的單位用水量卻是同強(qiáng)度混凝土的2-4倍，所以砂漿的空隙率遠(yuǎn)大于同強(qiáng)度的混凝土，其吸水性和抗凍融性大大降低。同時(shí)，砂漿在外荷載的直接沖擊下，微觀結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生微小的變化，因砂漿的低強(qiáng)度和剛性的特點(diǎn)，其變形是不可逆的，在長(zhǎng)期頻繁的沖擊荷載作用下，砂漿的破壞遠(yuǎn)快于混凝土。

在凍融和沖擊的雙重作用下，漿砌塊石中的砂漿加速喪失找平支墊和粘結(jié)作用，使砌體逐漸喪失穩(wěn)定性。

施工技術(shù)

漿砌塊石是一種傳統(tǒng)的工藝材料結(jié)構(gòu),主要靠手工操作,是勞動(dòng)力密集型、生產(chǎn)效率很低的一種生產(chǎn)方式。在工業(yè)化水平很低，生產(chǎn)力不發(fā)達(dá)時(shí)期，由于勞動(dòng)力充足，人工成本較低，這種結(jié)構(gòu)還能得到廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)階段，因新材料砌體的質(zhì)量、性能和效率都大幅度提高，工程量迅速增加，漿砌塊石應(yīng)用范圍越來(lái)越受到限制，主要原因是：

機(jī)械化程度低：在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，只有砂漿可采用機(jī)械拌合，其它工序，如：塊石的砌筑、碼放、修整、塊石堆放地點(diǎn)至工作面的運(yùn)送、勾縫等都不能采用機(jī)械施工，生產(chǎn)效率很低。

砌筑技術(shù)要求高：漿砌塊石既是一項(xiàng)重體力勞動(dòng)又是技術(shù)含量相對(duì)較高的工作。由于塊石很不規(guī)則，砌筑時(shí)需要精心挑選擺放位置，砌體質(zhì)量高低與塊石的組砌方法關(guān)系很大。因此，塊石的砌筑過(guò)程就是砌體組合的設(shè)計(jì)過(guò)程.