淺談施工工藝和材料對混凝土橋梁裂縫的影響

江曉敏保定市市政公用工程建設監(jiān)理有限公司（071000）

混凝土因其取材廣泛、價格低廉、抗壓強度高、可澆筑成各種形狀，并且耐火性好、不易風化、養(yǎng)護費用低，成為當今世界建筑結構中使用最廣泛的建筑材料。實際上，混凝土結構裂縫的成因復雜而繁多，甚至多種因素相互影響，主要研究施工中材料和工藝對混凝土裂縫的影響。

1 施工材料質量引起的裂縫

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用的材料質量不合格，可能導致結構出現(xiàn)裂縫。

1.1 水泥

1）水泥安定性不合格，水泥中游離的氧化鈣含量超標。氧化鈣在凝結過程中水化很慢，在水泥混凝土凝結后仍然繼續(xù)起水化作用，可破壞已硬化的水泥石，使混凝土抗拉強度下降。

2）水泥出廠時強度不足，水泥受潮或過期，可能使混凝土強度不足，從而導致混凝土開裂。

3）當水泥含堿量較高（例如超過0.6%），同時又使用含有堿活性的骨料，可能導致堿骨料反應。

1.2 砂、石骨料

1）砂石的粒徑、級配、雜質含量。

砂石粒徑太小、級配不良、空隙率大，將導致水泥和拌和水用量加大，影響混凝土的強度，使混凝土收縮加大，如果使用超出規(guī)定的特細砂，后果更嚴重。砂石中云母的含量較高，將削弱水泥與骨料的粘結力，降低混凝土強度。砂石中含泥量高，不僅將造成水泥和拌和水用量加大，而且還降低混凝土強度和抗凍性、抗?jié)B性。砂石中有機質和輕物質過多，將延緩水泥的硬化過程，降低混凝土強度，特別是早期強度。砂石中硫化物可與水泥中的鋁酸三鈣發(fā)生化學反應，體積膨脹2.5倍。

2）堿骨料反應。

堿骨料反應有三種類型;①堿硅酸反應。參與這種反應的骨料有流紋巖、安山巖、凝灰?guī)r、蛋白石、黑硅石、燧石、鱗石英、玻璃質火山巖、玉髓及微晶或變質石英等。反應發(fā)生于堿與微晶氧化硅之間，其生成物硅膠體遇水膨脹，在混凝土中產生很大的內應力，可導致混凝土突然爆裂。這類反應是堿骨料反應的主要形式。②堿硅酸鹽反應。參與這種反應的骨料有粘土質巖石、千枚巖、硬砂巖、粉砂巖等。此類反應的特點是膨脹速度非常緩慢，混凝土從膨脹到開裂，能滲出的凝膠很少。③堿碳酸巖反應。多數(shù)碳酸巖石沒有堿活性，有特定結構的泥質細粒白云質灰?guī)r和泥質細粒灰質白云巖才具有與堿反應的堿活性，且還須高堿度、一定濕度環(huán)境下才能反應膨脹。

堿骨料反應裂縫的形狀及分布與鋼筋限制有關，當限制力小時，常出現(xiàn)地圖狀裂縫，并在縫中有白色或透明的浸出物；當限制力強時則出現(xiàn)順筋裂縫。在工程實踐中必須對骨料進行堿活性檢驗，采用對工程無害的材料，同時使用含堿量低的水泥品種。

1.3 拌和水及外加劑

拌和水或外加劑中氯化物等雜質含量較高時對鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或含堿泉水拌制混凝土，或采用含堿的外加劑，可能對堿骨料反應有影響。

2 施工工藝質量引起的裂縫

在混凝土結構澆筑、構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理、施工質量低劣，容易產生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進的和貫穿的各種裂縫，特別是細長薄壁結構更容易出現(xiàn)。裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產生的原因而異，比較典型常見的有:

1）混凝土保護層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負彎矩的受力筋保護層加厚，導致構件的有效高度減小,形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。

2）混凝土振搗不密實、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點。

3）混凝土澆筑過快，混凝土流動性較低，在硬化前因混凝土沉實不足，硬化后沉實過大，容易在澆筑數(shù)小時后發(fā)生裂縫，既塑性收縮裂縫。

4）混凝土攪拌、運輸時間過長，使水分蒸發(fā)過多，引起混凝土塌落度過低，使得在混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

5）混凝土初期養(yǎng)護時急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

6）用泵送混凝土施工時，為保證混凝土的流動性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，導致混凝土凝結硬化時收縮量增加，使得混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。

7）混凝土分層或分段澆筑時，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土和施工縫之間出現(xiàn)裂縫。

8）混凝土早期受凍，使構件表面出現(xiàn)裂紋，或局部剝落，或脫模后出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象。

9）施工時模板剛度不足，在澆筑混凝土時，由于側向壓力的作用使得模板變形，產生與模板變形一致的裂縫。

10）施工時拆模過早，混凝土強度不足，使得構件在自重或施工荷載作用下產生裂縫。

11）施工前對支架壓實不足或支架剛度不足，澆筑混凝土后支架不均勻下沉，導致混凝土出現(xiàn)裂縫。

12）裝配式結構，在構件運輸、堆放時，支承墊木不在一條垂直線上，或懸臂過長，或運輸過程中劇烈顛撞；吊裝時吊點位置不當，T梁等側向剛度較小的構件，側向無可靠的加固措施等，均可能產生裂縫。

3 結語

一座橋梁從建成到使用，牽涉到設計、施工、監(jiān)理、運營管理等各個方面。由上述可知，設計疏漏、施工低劣、監(jiān)理不力，均可能使混凝土橋梁出現(xiàn)裂縫。因此，嚴格按照國家有關規(guī)范、技術標準進行設計、施工和監(jiān)理，是保證結構安全耐用的前提和基礎。