橋梁混凝土施工中產生裂紋及強度不足的研究

趙瑞霞

河南建筑職業技術學院（450064）

橋梁混凝土施工中產生裂紋及強度不足的研究

趙瑞霞

河南建筑職業技術學院（450064）

當前，橋梁技術迅猛發展，對橋梁混凝土技術提出了更高的要求，混凝土施工中出現裂紋和強度不足是常見的質量通病。這里對裂紋、強度不足產生的原因及控制方法等進行了較為深入的研究。

橋梁；混凝土；裂紋；控制

1 橋梁混凝土裂紋的種類、產生原因及控制措施

在現場橋梁施工中，經常發生混凝土拆模后出現裂紋情況。這類裂紋一般都不是由于荷載作用產生的，而是由于混凝土收縮產生的。一般收縮裂紋主要有以下幾種:

1）塑性裂紋。由于混凝土在塑性階段不密實而產生塑性沉降，或是混凝土表面水分散發，內部水分不能及時補充到表面而失水收縮。這種裂紋一般較淺,縫寬，呈龜裂狀。因此，采取規范的振搗方法，加強混凝土早期養護，避免表面暴曬、大風，維持表面潮濕狀態，可避免該類裂紋的產生。

2）干縮裂紋。在養護期內沒有對混凝土進行保濕養護或保濕養護時間不夠，混凝土從內部向外部失去水分，毛細管失水后產生毛細管壓力，混凝土收縮，從而產生裂紋，這是橋梁混凝土結構表面早期最常發生的。只有加強養護，當混凝土達到足夠的抗拉強度后，這種因干縮作用而產生的應力自然不會引起裂紋了。

3）化學收縮裂紋。雖然水泥水化后密度減小，體積增大，但與水化前的水泥相比，仍密度增大，體積減小。混凝土越細，產生凝膠越多，混凝土收縮就越大，這也是為什么水泥越細出現裂縫的概率越大的原因。同樣可以理解為什么膠凝材料越多、砂越細混凝土收縮越大。因此，保持混凝土適宜的細度和砂、石級配，是控制化學收縮裂紋的重要方面。

4）自干燥裂紋。自干燥裂紋是指混凝土在恒溫條件下，由于膠凝材料水化引起混凝土內部濕度降低而產生的收縮。混凝土毛細孔脫水或彎液面下降形成毛細管張力負壓，使孔壁收縮，因此自干燥收縮是化學收縮的延續。混凝土中自由水越少，水灰比越小，自干燥收縮越大，越易產生裂紋。當前高性能混凝土的水灰比都相對較低，強度較高，發生該類收縮裂紋的可能性相對較大，因此在高性能混凝土施工中應引起足夠重視。

5）溫度裂紋。溫度裂紋是由于水泥水化，混凝土溫度升高、體積膨脹造成的。當溫度降低，混凝土體積開始收縮，溫度變形受到限制，則轉變為溫度收縮應力。當應力超過了混凝土抗拉力，則產生溫度收縮裂紋。對較大體積混凝土施工，由于采取了足夠控制溫度應力的措施而較少出現裂紋，而對于一般梁體、墩身及棱角部位，雖然水化熱溫度不太高，但由于拆模過早、環境溫度低和風較大等原因，沒有采取相應保溫保濕養護措施，容易產生溫度裂紋。

由上原因可知，適當的養護措施是避免混凝土產生裂紋的關鍵。特別是拆模后，混凝土表面的溫、濕度改變較大，如果不注意及時養護，不管是大風還是氣溫低，表面出現裂紋就很正常了。養護目的主要是在混凝土達到要求強度水平的期間內（一般混凝土至少需要7 d時間）,防止水分損失，控制混凝土的溫度,為混凝土正常水化反應提供保證。一般自然養護方法可采取噴水、覆塑料膜、覆麻袋片、毛氈等，養護只要達到在規定期限內混凝土表面能保持潤濕、混凝土內外溫差不超過15℃即可。

2 橋梁混凝土強度不足產生的原因及應對措施

在工地現場施工中，有時會出現混凝土強度不能滿足設計要求的情況，給工程質量帶來隱患。強度不滿足要求主要原因存在以下幾個方面:

1）配合比不當。一般由于對當地材料的認識和了解不全面，配合比設計或控制不當，混凝土強度控制的標準差太小，將會導致混凝土強度達不到要求，影響結構安全，因此，配合比設計的強度富余值一定要與當地原材料、混凝土生產控制水平相一致,配合比必須以理論配合比設計的各項參數為依據，不得隨意增加。

2）工地混凝土材料質量有較大波動。水泥強度下降、摻和料的以次充好，骨料含泥量過大，骨料級配變差，外加劑減水率降低，這些都能引起混凝土強度不足。在混凝土生產中，應嚴格控制施工拌和用水量，當用水量不變而混凝土的狀態發生較大變化后，應引起施工人員的足夠重視，此時應查找原因，杜絕類似狀況再次發生。施工生產中，技術人員對混凝土各原材料的調整必須以強度變化在要求范圍為依據，否則不得隨意調整。

3）混凝土的含氣量增加。普通混凝土，特別是耐久性混凝土需摻入一定量的引氣劑。當摻入成分改變或劑量超標導致引氣量增加時，會造成混凝土容重異常減小，強度急劇下降，因此在使用引氣劑時應特別注意。另外，摻量、攪拌時間、坍落度和砂率等也會引起含氣量的變化。

4）試件的制作、養護未按規定操作，導致試件沒有代表性，試件強度低于實體強度。產生該問題的原因主要是試模變形，取樣沒代表性，試件沒有依標準振搗成型或振搗不符合要求，未按規定溫濕度養護，試件不完整，同體養護試件還有可能是未與結構養護條件一致。由于試件強度代表著實體混凝土強度，因此其取樣時間、取樣位置應能代表整體混凝土性能，制作、密實條件應與現場密實工藝相一致。混凝土施工中，應把試件取樣、制作以及養護當成一個重要而嚴肅的工作來看待，特別是現場隨梁試件更應如此。

5）現場沒有及時、必要的養護。對混凝土必要的養護是確保混凝土強度和耐久性的重要措施。這里重點談一下濕養護。

正確而足夠的濕養護可以抑制干收縮、塑性收縮、自收縮等混凝土的體積變化，能夠保證混凝土強度的正常發展，不產生裂紋，讓混凝土充分完成二次水化，確保混凝土的密實性，從而避免從外部滲入的化學腐蝕。在實際工地條件下，很多時候養護是達不到規定的養護時間。實驗證明，水灰比一定時，持續濕養護的混凝土180 d后抗壓強度是持續空氣養護混凝土的3倍。普通混凝土通常至少需濕養護7 d，對高性能混凝土應適當延長養護時間。濕養護方式有多種，如噴霧，蓄水，濕砂、鋸末及棉毯覆蓋混凝土表面等。由于硅酸鹽水泥水化需水量（約為水泥質量30%）遠小于拌和用水量，因此混凝土澆筑后立即用塑料薄膜覆蓋是保證混凝土強度增長的有效措施。

3 結語

橋梁施工中的混凝土質量控制需要多部門、多工種相互配合協作。質量控制從根本上說還是人的問題，施工人員要掌握一些必要的知識，從混凝土原材料的選擇，進場質量控制，施工方案優化，配合比設計、優選，到混凝土拌和、生產、振搗、養護，各要緊密結合，共同將混凝土施工質量控制好。

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