淺析混凝土墩身裂縫的發生

裂縫的產生機理

混凝土是由一定比例的水泥和砂、石料、水或摻入適量外加劑拌合而成的，它由流動體經模筑（澆筑）凝結硬化成堅硬固體，所以它存在著早期變形的特性。

混凝土中的水泥加水拌合后，水泥的礦物成分很快與水發生反應，形成膠凝體。由于水化反應不斷進行，水泥的水化產物填充了水泥顆粒的空間。接觸點逐漸增多，結構趨向密實，使水泥漿失去塑性，水化生成物以凝膠與結晶體狀態進一步填充孔隙，水泥漿體逐漸產生強度，這就是簡單的水泥凝結硬化的過程。

混凝土中含有大量的空隙，空隙中存在水分。混凝土中的水分有化學結合水，物理化學結合水。化學結合水不參與外界的溫度交換作用。物理化學結合水為吸附薄膜結構，具有中等強度結合，容易受到水分蒸發的破壞。

混凝土早期變形對于工程結構來說，主要是干縮變形和溫度變形。這些變形表現的 結果，就會使混凝土表面產生裂縫。混凝土在干燥的 空氣中存放時，混凝土內部吸附在膠體顆粒上的被蒸發，引起膠體失水，產生干縮。與此同時，在混凝土內部毛細孔中的游離水分亦被蒸發，毛細孔負壓增大，混凝土也產生收縮。這些收縮是由表及里進行的，因此表面收縮大，內部收縮小，使混凝土表面產生拉力作用。在混凝土早期強度降低的情況下，拉力極易超過極限抗拉強度，因此，致使混凝土表面產生裂縫。

混凝土具有熱脹冷縮的性質。如果施工技術不好不按操作規程組織勢必使混凝土表面產生拉應力，造成混凝土出現裂縫。

工程實例

例如隴海鐵路寶蘭二線工程X號渭河大橋，3#墩為圓形橋墩，墩高12米，頂面直徑3.0米，墩臺為C15混凝土，體積95.84。模板為拼裝式整體鋼模板。墩身帽混凝土一次性澆筑完成。施工時正值七月酷暑，太陽爆曬，光照強烈，氣溫較高，最高值達39攝氏度，大氣相對濕度低，對混凝土施工十分不利。混凝土澆筑后，人工用水管向模板表面澆水養護。一周后拆除模板過程中，墩身表面出現自上向下貫通的裂縫，裂縫在模板剛拆除時慢慢出現，然后逐漸擴大，最后穩定。裂縫在墩身前后對稱出現，最大縫寬為0.2毫米，深5~15毫米左右。

裂縫分析

為什么會產生這樣的裂縫呢?通過對工地現場情況進行分析，裂縫的產生不外乎一下原因。

1、混凝土配合比水泥用量較大。

混凝土配合比（重量）為：水泥：砂：石：水=1:2.233:3.073:0.5，每平方米混凝土水泥用量358公斤，比正常的水泥用量偏高，水化熱產生較多。混凝土內部溫度自然也就偏高。根據有關資料，在一般情況下，水泥用量每增加10公斤，混凝土內部溫度就會升高1€癈，內部膨脹外部收縮產生的拉應力也會增大。所以產生裂縫的可能行就較大。混凝土溫度膨脹系數為1€?0-5，即溫度升高1€癈就膨脹0.01毫米。因此，水泥用量過大是造成墩身混凝土裂縫的直接的主要原因。所以，對于大體積混凝土采用底水化熱的水泥或采用摻粉煤灰水泥用量少的混凝土，就起到了這個作用。

2、天氣溫度高，大氣干燥。

由于天氣溫度高，太陽暴曬，鋼模板表面烘烤灼人，混凝土內部水分蒸發過快，大氣干燥更加劇水分蒸發，大量的結合水盒游離水被蒸發掉，混凝土急劇收縮，混凝土收縮值為1.5€?0-4，即每米收縮0.15~0.2毫米。由于墩身收縮是由外向內進行的，所以表面收縮大，內部收縮小，內外收縮有差別。因此，墩身表面出現拉應力，當超過極限抗拉值時，裂縫就產生了。

但是，為什么墩身的裂縫會在墩身前后對稱出現呢？通過觀察看出，出現裂縫的位置正好處在模板的豎向拼接縫處，而其他位置再沒有裂縫。不難想象，模板的拼縫處，由于有間隙存在，間隙必然作為混凝土水分蒸發散失的通道，因此它的周圍，水分蒸發做最多，干縮最大，是混凝土表面變形的薄弱點，所以就出現了沿模板拼縫處上下貫通的裂縫。

3、人工養護不足以克服干縮所帶來的影響。

在澆筑玩的混凝土模板外側，表面沒有覆蓋無遮擋太陽的設施。采用人工通過水管想鋼模板表面噴灑誰降溫養護，由于人為存在噴水養護的時間間隔，在強烈的陽光照曬下，鋼模板表面的水分會馬上蒸發掉，起步到降溫和創造濕潤環境的作用。因此，人工養生，不足以克服混凝土干縮所帶來的影響。

在注重建筑工程質量的今天，混凝土早期裂分古遺井是工程結構的質量大忌。它無論對建筑物外觀質量的影響，或者對建筑內在質量的危害，都是越發顯得嚴重和突出。雖然混凝土有著早期凝結硬化收縮變形的特點，在施工過程中很容易出現裂縫。電視，只要采取相應的措施，裂縫是完全可以得到控制的。由于3 #墩裂縫原因查找分析正確，在以后相繼的墩身施工中，采取了以下措施：(1)在混凝土墩身內設置冷卻管進行水循環降溫；(2)大蛇棚架覆蓋遮擋墩身，放置暴曬，減少蒸發；(3)墩身模板外側不舍養護水管，進行接不間斷的灑水養護；(4)減少水泥用量，在混凝土中摻加粉煤灰等技術措施。通過采取了以上措施，完全控制了裂縫的產生，使墩身達到了很好的外觀質量效果。

（作者單位：黑龍江省林業設計研究院）