西北地區(qū)混凝土橋墩裂紋成因及預(yù)防

摘要: 介紹西北地區(qū)混凝土裂紋產(chǎn)生的原因及預(yù)防緩解措施, 以引起后續(xù)工程施工的重視。

關(guān)鍵詞: 混凝土裂紋成因預(yù)防

　　位于西北地區(qū)新建鐵路橋墩混凝土澆筑后, 大多不同程度的產(chǎn)生了一定數(shù)量的裂紋。就此混凝土產(chǎn)生裂紋的原因經(jīng)調(diào)查分析, 提出了緩解混凝土裂紋的措施, 僅供參考。

1 裂紋調(diào)查情況

　　橋墩出現(xiàn)裂紋與外界的氣候影響有關(guān), 一般在拆模或拆模后2～3d 即出現(xiàn)裂紋。橋墩分實(shí)心墩和空心墩, 橋墩截面為圓型或圓端型。實(shí)心墩裂紋一般為環(huán)向裂紋, 位置一般在距基礎(chǔ)頂面2～3m 之間, 也有每隔一定高度即產(chǎn)生一條, 裂紋深度經(jīng)取芯量測(cè)大多在10cm 以內(nèi), 寬度0.1～0.5m m 之間?？招亩沼捎谑茕摻畹募s束, 裂紋情況較實(shí)心墩要好的多, 出現(xiàn)裂紋分布比較亂, 無規(guī)律可言, 裂紋寬度在0.2m m 以內(nèi)。

2 裂紋成因分析

2.1 混凝土原材料的影響

　　( 1) 混凝土強(qiáng)度等級(jí)設(shè)計(jì)為C13、C18, 水泥用量較小, 一般≤300kg/m 3, 但沿線大多采用早強(qiáng)型普通水泥, 其早期的水化放熱和水化速率使得混凝土內(nèi)部在早期蓄熱較快, 基礎(chǔ)體溫較高。

　　( 2) 骨料的影響

　　骨料在混凝土中占絕對(duì)數(shù)量, 它的形狀、大小、級(jí)配以及熱學(xué)性能對(duì)混凝土的膨脹收縮至關(guān)重大。西北地區(qū)粗骨料多為砂巖,層理分明, 當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的碎石粒徑較大( 最大粒徑> 60m m ) , 針、片狀較多, 級(jí)配不合理, 單粒級(jí)配( 40～60m m ) 。細(xì)骨料多為細(xì)砂( 接近特級(jí)細(xì)砂) , 細(xì)度模數(shù)1 . 8 左右。有關(guān)資料介紹, 砂巖線膨脹系數(shù)較大, 產(chǎn)生的溫度變形較大, 配制的混凝土干縮性大; 粗骨料級(jí)配差, 配制混凝土?xí)r含砂率必然加大, 砂漿量大的混凝土干縮性大, 使用的碎石粒徑過大, 級(jí)配不良, 使用的砂子又過細(xì), 澆筑混凝土很容易使石子下沉、砂漿上浮集中在某一斷面, 混凝土在凝結(jié)前發(fā)生塑性收縮, 使砂石沉降分離、分層、泌水, 細(xì)砂比表面積加大, 混凝土失水快、收漿快, 容易產(chǎn)生沉降分層, 形成薄弱斷面。因此, 上述西北地區(qū)材料的“ 先天不足”, 是導(dǎo)致混凝土裂紋的主要原因之一。

2.2 當(dāng)?shù)貧夂驐l件的影響

　　西北地區(qū)一年四季雨水少, 氣候干燥; 春秋兩季晝夜溫差大,( 有時(shí)達(dá)20℃以上) , 風(fēng)力大而且頻繁。橋墩為圓型結(jié)構(gòu), 內(nèi)部散熱較慢。

　　惡劣的氣候環(huán)境使得混凝土內(nèi)外部溫度梯度和濕度梯度加大, 加劇了混凝土表面的干縮, 也是導(dǎo)致產(chǎn)生混凝土裂紋的主要原因之一。

2.3 混凝土施工方法和工藝的影響

2.3.1 粗骨料進(jìn)場(chǎng)控制不嚴(yán)的影響

　　當(dāng)?shù)夭墒瘓?chǎng)對(duì)碎石的分級(jí)生產(chǎn)不嚴(yán)格, 以及施工單位進(jìn)場(chǎng)的石子混堆、混放, 導(dǎo)致混凝土拌合物和易性時(shí)好時(shí)壞, 造成混凝土質(zhì)量不均。

2.3.2 計(jì)量不準(zhǔn)的影響

　　受場(chǎng)地的限制, 現(xiàn)場(chǎng)大多采用人工上料, 投料不準(zhǔn)確使混凝土坍落度忽大忽小, 導(dǎo)致混凝土和易性不良, 拌合物容易產(chǎn)生分層離析現(xiàn)象, 造成混凝土勻質(zhì)性差。

2.3.3 供料速度及連續(xù)性的影響

　　橋墩一次性灌注的混凝土量大, 施工時(shí)間比較長(zhǎng)。如前所述,細(xì)砂、砂巖拌制的混凝土失水快、收漿快, 如果供料不及時(shí)澆筑不連續(xù), 就容易使混凝土產(chǎn)生冷接縫, 形成薄弱層。

2.3.4 漏振與過振的影響

　　漏振使局部混凝土的勻質(zhì)性差, 容易產(chǎn)生不規(guī)則裂紋; 過振使混凝土中的石子下沉, 砂漿上浮, 表面泌水量加大, 砂漿的收縮大約使混凝土的3 倍。因此, 砂漿量過于集中的層面極易形成貫穿縱向( 環(huán)向) 裂紋。

2.3.5 養(yǎng)護(hù)不及時(shí)的影響

　　在當(dāng)?shù)靥囟陀^條件下, 混凝土拆模前隱藏著潛在裂紋, 拆模后如果養(yǎng)護(hù)不到位, 等于是“ 雪上加霜”, 使混凝土裂紋寬度加大、數(shù)量增多。

　　綜上所述, 當(dāng)?shù)氐夭牡摹?先天不足”和惡劣氣候條件下的影響, 決定了西北地區(qū)混凝土裂紋產(chǎn)生的必然性。施工方面缺乏經(jīng)驗(yàn)、考慮不周、疏于管理、措施不利, 更進(jìn)一步增加和加深了混凝土裂紋出現(xiàn)的幾率和程度。

　　混凝土材料的自縮, 混凝土本身的塑性收縮和干縮以及外界條件引起的冷縮和干縮迭加在一起, 使得混凝土在一定高度范圍內(nèi)比較薄弱的斷面拉應(yīng)力集中, 超過混凝土抗拉強(qiáng)度, 從而導(dǎo)致混凝土裂紋。

3 混凝土裂紋的預(yù)防和緩解措施

　　( 1) 改善粗骨料級(jí)配使其空隙率減至最小; 適當(dāng)減小粗骨料最大粒徑( 一般≤40m m ) , 降低粗細(xì)骨料的粒徑梯度。有條件的盡量避免使用線膨脹系數(shù)較大的砂巖。

　　( 2) 混凝土配合盡可能采用較低的砂率, 低用水量, 低坍落度。

　　( 3) 合理選用外加劑, 不同外加劑品種對(duì)混凝土收縮影響區(qū)別較大。

　　應(yīng)首先選減水劑, 因減水劑可以降低混凝土拌合用水, 降低水灰比, 提高混凝土抗?jié)B性能和抗拉強(qiáng)度, 對(duì)減小混凝土收縮十分有利。但過量摻入, 混凝土泌水率加大從而增加沉降變形。引氣劑也可摻用, 混凝土中適量引進(jìn)含氣量可以減少混凝土泌水沉降, 有利于防止混凝土收縮開裂, 有利于提高混凝土耐久性。早強(qiáng)劑和緩凝劑應(yīng)慎重使用。

　　( 4) 有條件摻加粉煤灰。以磨細(xì)粉煤灰替代部分水泥可以降低混凝土收縮。

　　( 5) 加強(qiáng)材料進(jìn)場(chǎng)控制和嚴(yán)格計(jì)量。引導(dǎo)采石場(chǎng)生產(chǎn)合格的級(jí)配碎石, 進(jìn)場(chǎng)的碎石分級(jí)堆放, 分級(jí)使用。

　　( 6) 合理安排施工機(jī)具、澆筑工序, 保持混凝土澆筑的連續(xù)性。

　　( 7) 適當(dāng)延長(zhǎng)拌合時(shí)間, 合理安排振搗, 合理選定拆模時(shí)間,避開大風(fēng)季節(jié)拆模。

　　( 8) 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)措施, 避免混凝土過早失水。橋墩應(yīng)采用噴施養(yǎng)護(hù)劑或蒙裹塑料膜的方法, 不宜單純采用灑水養(yǎng)護(hù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

　　西北地區(qū)的地材資源和氣候條件, 給混凝土施工帶來不利影響, 嚴(yán)重的可能導(dǎo)致構(gòu)筑物嚴(yán)重?fù)p壞。因此施工單位應(yīng)充分考慮這一特定環(huán)境, 盡早采取措施, 防患于未然。