談易裂混凝土

陸庚全

(東莞市光豪建設工程有限公司，廣東 東莞 523808)

近十幾年來，隨著新技術混凝土的發展，特別是泵送、高強、大體積、預應力等混凝土的出現，混凝土裂縫問題反而控制難度增大。混凝土裂縫的出現，直接影響到橋梁的外觀質量和耐久性，誤導人們對橋梁安全性產生懷疑。筆者認為有必要提出“易裂混凝土”來時刻提醒參與工程建設者，認識和重視混凝土裂縫問題，共同防范混凝土的裂縫，減少或避免裂縫的產生。

1 易裂混凝土

易裂混凝土是指在硬化過程中受到材料、施工、環境和設計等因素的影響，容易發生裂縫的混凝土。裂縫原因多是變形作用(溫度變形、收縮變形和基礎不均勻沉降變形等)因素引起的，據統計80%以上裂縫都是在混凝土早期即在水化熱釋放基本結束前產生的。常見的早期混凝土裂縫主要有收縮裂縫和溫度裂縫。

混凝土是脆性材料，本身“強壓弱拉”，收縮變形大，特別是泵送混凝土，水泥水化凝結硬化引起的自身收縮和干燥收縮0.6 mm/m以上。另外，混凝土早期硬化過程中抗拉強度低，抗裂能力差，抗拉強度一般只有抗壓強度的1/10～1/20;加上不當的施工方法和溫度環境的變化影響，還有設計方面對混凝土硬化前是否開裂缺少考慮，使得多種不利的應力疊加，造成混凝土極易發生早期開裂。

2 實例說明易裂混凝土的特點

南方某城市主干路交通堵塞點改造工程有座11×30 m長的跨線橋，橋梁上部結構為先簡支后連續的預應力C50鋼筋混凝土小箱梁，橋面鋪裝8 cm厚C50鋼筋混凝土。下部結構是采用C35鋼筋混凝土斷面為1.5 m×1.5 m雙柱，大懸臂預應力C50鋼筋混凝土17.2 m ×2.6 m ×1.8 m 蓋梁，C35 鋼筋混凝土 8.9 m ×5.4 m×2 m承臺，承臺下設6根鉆孔灌注混凝土樁基。

P3號蓋梁于2011年8月2日施工的，第二天拆側模時沒發現裂縫;而2011年8月18日施工的P1號蓋梁，第二天拆側模卻發現梁底有兩條“凵”形的裂縫，見圖1。

圖1 P1號蓋梁梁底的“凵”形裂縫

兩處蓋梁施工環境條件均是采用泵送商品C50混凝土，使用鋼模，門字支架支撐(做過預壓)，氣溫為30℃以上。P3號蓋梁柱高為2.8 m，施工時間為上午7:00～10:50時，氣溫為32℃。而P1號蓋梁柱高為0.9 m，施工為下午4:00～6:40時，氣溫為35℃。

上述蓋梁特點如下:1)泵送預拌混凝土。泵送混凝土為了滿足泵送的流動性，客觀加大用水量和水泥量，坍落度與水化熱隨著增大，使得混凝土極易出現收縮裂縫和溫度裂縫。2)大體積混凝土。大體積混凝土水化熱量大，混凝土內外溫差過大，蓋梁內外“熱脹冷縮”不同產生表面拉應力，早期混凝土強度低，彈性模量小，抗拉能力差，一旦受柱約束就造成蓋梁混凝土溫度裂縫。3)高強混凝土。蓋梁混凝土強度等級為C50，對預拌混凝土要求強度等級范圍適應較寬來講，配合比均使用P.O42.5R水泥，這樣造成水泥用量很大，水化熱相應較大，同時水泥等膠凝材料細度提高，使混凝土早期出現溫度裂縫和收縮裂縫。4)不利約束混凝土。蓋梁溫度變形和收縮變形受到兩個剛性大的柱約束力，限制著混凝土的自由膨脹和收縮。其中P1號蓋梁柱很矮，剛性約束力較大，而這時候混凝土在硬化前抗拉力剛好很小，即時開裂。5)預應力混凝土。鋼絞線預應力混凝土，一般鋼筋含量少，約束性抗拉應力小。同時預應力混凝土要求混凝土早強，以便早拆模和張拉，使混凝土配合比中粉煤灰含量少，水泥量增多，水化熱量隨著增大，早期易出現溫度裂縫。6)高熱期或日溫最高時施工混凝土。地處鬧市區，瀝青路和房屋吸熱大，造成工地氣溫高，在30℃以上或一天中最高氣溫時施工，都使混凝土入模溫度過高。P1號蓋梁下午施工，當混凝土水化熱大量產生時正處于一天最低氣溫的夜間，使混凝土里表溫差過大，加速了溫度裂縫的出現。而P3號蓋梁是上午施工的，到下午混凝土開始硬化很易產生裂縫時正處于一天最高氣溫，混凝土里表溫差過小，看不到有裂縫。上述蓋梁屬易裂混凝土，其特點為:早期易裂、水化熱大(大體積和高強混凝土)、約束力大(柱矮剛性大)、流動性大(泵送混凝土)、混凝土里表溫差大(高熱期或日溫最高時施工，使澆筑溫度高，加劇混凝土里表溫差)。

3 要充分理解運用易裂混凝土的特點，制訂針對性防止混凝土裂縫產生的有效方案

施工前，先復核和劃清橋梁哪部分屬于易裂混凝土，對承臺、蓋梁、梁板和橋面鋪裝層等進行一一排查，然后對癥下藥。如在上述跨線橋設計中，把承臺混凝土作為大體積混凝土來考慮，混凝土承臺防裂措施是設置冷卻裝置，要求控制混凝土的內外溫差在25℃以內。我們根據承臺混凝土施工配合比和當時現場施工環境溫度條件，計算得知:在不采取任何工藝技術措施的前提下，承臺混凝土內外溫差最大值為23.8℃，小于設計要求的25℃。因此，我們在施工承臺時認為其是假大體積混凝土，沒有設冷卻裝置，但是還是采用易散熱的對拉桿裝模、夜間低溫施工、澆筑完后及時采取蓄水保溫養生措施，結果承臺沒有發生裂縫。其實，蓋梁才是真正的大體積混凝土，設計上卻忽略了。

4 結語

建議在土木工程界設立“易裂混凝土”，意義重大。1)提醒設計人員轉變舊的思路。在混凝土設計中不僅要考慮混凝土“強壓弱拉”的特點，還要考慮混凝土“早期易裂”的特點，采取增加一些裂縫約束鋼筋，如上述蓋梁在設計時增設防裂鋼筋是可以防止蓋梁開裂的。2)有助于監理和施工人員做好防止混凝土裂縫產生的預控施工方案。根據施工條件計算溫度應力和收縮應力，及時采取防范措施。上述蓋梁為大體積混凝土應避開夏天熱期施工，選擇夜間施工。3)有助于施工管理人員根據外界約束和溫度、濕度條件影響，做好混凝土的保濕養護工作，防止混凝土收縮變形出現裂縫。4)可以更加形象地表達大體積混凝土的實質，對經驗不足的建設者起到警示作用，共同預防混凝土裂縫的產生。

[1] 黃 斌.混凝土結構早期裂縫的產生及控制[J].城市道橋與防洪，2009(3):92-95.

[2] 常衛峰.淺談混凝土橋梁裂縫[J].北方交通，2009(1):31-33.

[3] 王鐵夢.工程結構裂縫控制的綜合方法[J].施工技術，2000(5):53-55.

[4] 羅貴生.混凝土裂縫的預防與處理[J].山西建筑，2010，36(11):133-134.