西北地区混凝土桥墩裂纹成因及预防

摘要: 介绍西北地区混凝土裂纹产生的原因及预防缓解措施, 以引起后续工程施工的重视。

关键词: 混凝土裂纹成因预防

　　位于西北地区新建铁路桥墩混凝土浇筑后, 大多不同程度的产生了一定数量的裂纹。就此混凝土产生裂纹的原因经调查分析, 提出了缓解混凝土裂纹的措施, 仅供参考。

1 裂纹调查情况

　　桥墩出现裂纹与外界的气候影响有关, 一般在拆模或拆模后2～3d 即出现裂纹。桥墩分实心墩和空心墩, 桥墩截面为圆型或圆端型。实心墩裂纹一般为环向裂纹, 位置一般在距基础顶面2～3m 之间, 也有每隔一定高度即产生一条, 裂纹深度经取芯量测大多在10cm 以内, 宽度0.1～0.5m m 之间。空心墩由于受钢筋的约束, 裂纹情况较实心墩要好的多, 出现裂纹分布比较乱, 无规律可言, 裂纹宽度在0.2m m 以内。

2 裂纹成因分析

2.1 混凝土原材料的影响

　　( 1) 混凝土强度等级设计为C13、C18, 水泥用量较小, 一般≤300kg/m 3, 但沿线大多采用早强型普通水泥, 其早期的水化放热和水化速率使得混凝土内部在早期蓄热较快, 基础体温较高。

　　( 2) 骨料的影响

　　骨料在混凝土中占绝对数量, 它的形状、大小、级配以及热学性能对混凝土的膨胀收缩至关重大。西北地区粗骨料多为砂岩,层理分明, 当地生产的碎石粒径较大( 最大粒径> 60m m ) , 针、片状较多, 级配不合理, 单粒级配( 40～60m m ) 。细骨料多为细砂( 接近特级细砂) , 细度模数1 . 8 左右。有关资料介绍, 砂岩线膨胀系数较大, 产生的温度变形较大, 配制的混凝土干缩性大; 粗骨料级配差, 配制混凝土时含砂率必然加大, 砂浆量大的混凝土干缩性大, 使用的碎石粒径过大, 级配不良, 使用的砂子又过细, 浇筑混凝土很容易使石子下沉、砂浆上浮集中在某一断面, 混凝土在凝结前发生塑性收缩, 使砂石沉降分离、分层、泌水, 细砂比表面积加大, 混凝土失水快、收浆快, 容易产生沉降分层, 形成薄弱断面。因此, 上述西北地区材料的“ 先天不足”, 是导致混凝土裂纹的主要原因之一。

2.2 当地气候条件的影响

　　西北地区一年四季雨水少, 气候干燥; 春秋两季昼夜温差大,( 有时达20℃以上) , 风力大而且频繁。桥墩为圆型结构, 内部散热较慢。

　　恶劣的气候环境使得混凝土内外部温度梯度和湿度梯度加大, 加剧了混凝土表面的干缩, 也是导致产生混凝土裂纹的主要原因之一。

2.3 混凝土施工方法和工艺的影响

2.3.1 粗骨料进场控制不严的影响

　　当地采石场对碎石的分级生产不严格, 以及施工单位进场的石子混堆、混放, 导致混凝土拌合物和易性时好时坏, 造成混凝土质量不均。

2.3.2 计量不准的影响

　　受场地的限制, 现场大多采用人工上料, 投料不准确使混凝土坍落度忽大忽小, 导致混凝土和易性不良, 拌合物容易产生分层离析现象, 造成混凝土匀质性差。

2.3.3 供料速度及连续性的影响

　　桥墩一次性灌注的混凝土量大, 施工时间比较长。如前所述,细砂、砂岩拌制的混凝土失水快、收浆快, 如果供料不及时浇筑不连续, 就容易使混凝土产生冷接缝, 形成薄弱层。

2.3.4 漏振与过振的影响

　　漏振使局部混凝土的匀质性差, 容易产生不规则裂纹; 过振使混凝土中的石子下沉, 砂浆上浮, 表面泌水量加大, 砂浆的收缩大约使混凝土的3 倍。因此, 砂浆量过于集中的层面极易形成贯穿纵向( 环向) 裂纹。

2.3.5 养护不及时的影响

　　在当地特定客观条件下, 混凝土拆模前隐藏着潜在裂纹, 拆模后如果养护不到位, 等于是“ 雪上加霜”, 使混凝土裂纹宽度加大、数量增多。

　　综上所述, 当地地材的“ 先天不足”和恶劣气候条件下的影响, 决定了西北地区混凝土裂纹产生的必然性。施工方面缺乏经验、考虑不周、疏于管理、措施不利, 更进一步增加和加深了混凝土裂纹出现的几率和程度。

　　混凝土材料的自缩, 混凝土本身的塑性收缩和干缩以及外界条件引起的冷缩和干缩迭加在一起, 使得混凝土在一定高度范围内比较薄弱的断面拉应力集中, 超过混凝土抗拉强度, 从而导致混凝土裂纹。

3 混凝土裂纹的预防和缓解措施

　　( 1) 改善粗骨料级配使其空隙率减至最小; 适当减小粗骨料最大粒径( 一般≤40m m ) , 降低粗细骨料的粒径梯度。有条件的尽量避免使用线膨胀系数较大的砂岩。

　　( 2) 混凝土配合尽可能采用较低的砂率, 低用水量, 低坍落度。

　　( 3) 合理选用外加剂, 不同外加剂品种对混凝土收缩影响区别较大。

　　应首先选减水剂, 因减水剂可以降低混凝土拌合用水, 降低水灰比, 提高混凝土抗渗性能和抗拉强度, 对减小混凝土收缩十分有利。但过量掺入, 混凝土泌水率加大从而增加沉降变形。引气剂也可掺用, 混凝土中适量引进含气量可以减少混凝土泌水沉降, 有利于防止混凝土收缩开裂, 有利于提高混凝土耐久性。早强剂和缓凝剂应慎重使用。

　　( 4) 有条件掺加粉煤灰。以磨细粉煤灰替代部分水泥可以降低混凝土收缩。

　　( 5) 加强材料进场控制和严格计量。引导采石场生产合格的级配碎石, 进场的碎石分级堆放, 分级使用。

　　( 6) 合理安排施工机具、浇筑工序, 保持混凝土浇筑的连续性。

　　( 7) 适当延长拌合时间, 合理安排振捣, 合理选定拆模时间,避开大风季节拆模。

　　( 8) 加强养护措施, 避免混凝土过早失水。桥墩应采用喷施养护剂或蒙裹塑料膜的方法, 不宜单纯采用洒水养护。

4 结束语

　　西北地区的地材资源和气候条件, 给混凝土施工带来不利影响, 严重的可能导致构筑物严重损坏。因此施工单位应充分考虑这一特定环境, 尽早采取措施, 防患于未然。