桥面砼早期裂缝的产生及预防

桥面砼早期裂缝的产生及预防 摘要：以较易产生裂缝的桥面砼为例，浅谈砼施工中早期裂缝的产生原因及预防措施，本文发表在中国科技信息2005年第6期 关键词：桥面裂缝分析预防 桥面砼裂缝是桥梁施工中的一个通病，裂缝将不同程度地降低桥面整体性和耐久性，影响桥梁的使用寿命，严重者可能导致质量事故的发生。尽管大批工程技术人员和管理人员在这方面作出了坚持不懈的努力，但 “裂缝”依旧像一名顽强的杀手，困扰着人类，因而必须高度重视、严加控制。本文对桥面水泥砼早期裂缝的原因加以分析，并提出一些防范措施，供施工同仁参考： 1、砼材料及半成品 水泥砼（以下简称砼）是以水泥为胶凝材料，与水和骨料按适当比例配合拌制成拌和物经硬化后得到的人造石材。水泥水化所需结合水，一般占水泥重量的25%左右，但拌制砼时，为获得必要的流动性，水灰比通常在0.350.8之间，这样就有了多余的水分。砼干缩主要由这些多余水分蒸发造成，水灰比越大，水泥石中毛细孔隙越多，干缩率也越大。试验表明，砼用水量每增加1%，干缩率就增加2-3%。 同样，水泥安定性不良；砂石级配差，砂过细，产生干缩性裂缝；砂石含泥量过大，使混凝土强度急剧降低，减弱抗渗性，干燥时产生裂缝；混凝土配合比不良，砂率过大；不适当的掺用氯盐；水泥的水化热；混凝土沉陷、干缩等等，都会产生导致裂缝的产生。 2、砼裂缝的产生 2.1 温差裂缝 温差变形有二种情况：升温与降温。水化过程将释放水化热使砼内部温度升高，而表面温度因受环境影响偏低，造成内部膨胀而外部收缩。砼的膨胀和收缩都会受到骨料的约束，产生强制应力，当此应力超过当时的砼抗拉强度时，便产生裂缝。文献资料表明：在砼硬化过程中，当砼受热变形超过8时，砼结构将不可避免地产生裂缝。 2.2 泌水裂缝 新浇筑砼，不可避免地产生不同程度的集料与水分离现象，造成表面泌水，最终形成表面裂缝，严重时表面脱皮。泌水裂缝的产生主要与单位用水量有关系。 2.3 干缩裂缝 砼在硬化过程中，仅有一部分水分参加水化作用，而其余水分渐渐蒸发，使砼产生干缩变形。如果干缩产生的拉应力超过砼硬化初期的抗拉强度时，就会出现裂缝。水分蒸发受环境、季节、气温、空气湿度及风速度等因素的影响，对于新鲜砼当其表面水的蒸发速度接近0.5kg/m2·h时，便应采取措施预防干缩裂缝。 2.4 冻融裂缝 冻融裂缝主要是因桥面砼面大层薄，养生工作很难到位，砼中的水分结冰后因冰胀力而产生裂缝。 2.5 其它裂缝 桥面砼浇筑过程中，还有几种易于避免但较为常见的裂缝。在砼浇筑过程中，因钢筋网走样造成保护层厚度过大或过小而产生的裂缝；下层结构不均匀沉降产生的应力破坏；砼张拉后的预应力破坏，这种破坏往往表现为规则的通缝。 3、裂缝的预防3.1 砼材料 “质量”是以“质”为本的，材料的质量决定产品的质量。在实际应用中，应根据工程的不同要求，选用合适的水泥、骨料品种。就水泥矿物成分而言，桥面砼水泥应选用铝酸三钙含量低，铁铝酸四钙含量高的水泥。就品种而言，水泥忌用矿渣水泥而首推硅酸盐道路水泥及粉煤灰硅酸盐水泥。采用普通水泥的，可在水泥用量不变的情况下，掺入粉煤灰或减水剂。水泥与骨料的粘结强度是由界面凹凸造成的机械啮合、摩擦力和化学结合力等共同组合而成的。骨料对砼强度的影响取决于骨料的表面特征、矿物成分、力学性能等。石子Dmax增大，可减少砼的收缩，但会因薄弱面的增加而使砼的抗剪性降低，故石子Dmax宜适中，并采用连续级配的碎石。砂子宜采用细度模数较大的内河中粗砂，含砂率不应超过35%。3.2砼浇筑砼在振捣过程中，内部原有的粘着力和摩擦力减小，骨料在重力作用下下沉紧密排列，水泥浆填充空隙，水、汽泡被排出，表面产生泌水现象。规范要求，对泌出水分，不宜直接引走，而用吸水材料吸干，以防带走水泥。现在的砼真空脱水工艺也是解决泌水裂缝的较好方法。对于桥面砼，经真空脱水后，水灰比在0.31-0.36之间，强度可提高20%-50%，也增强了砼的抗裂性能。笔者认为，在振捣完成后，很大一部分泥质及其有害杂质也随水析出，浮在表面，这种高含泥量砂浆强度差、干缩性大，易在上下两层砼间形成薄弱的夹层，使砼表面龟裂甚至脱皮。在实际操作过程中，桥面砼浇筑面层时谊高出设计5mm左右，在振捣密实后，把高出部分表面砂浆用刮刀予以刮除抹面。砼初凝前，往往会出现表面裂缝(主要是温差裂缝)，这时应进行及时收浆二次抹面，使砼进一步密实，并使砼表面产生裂缝愈合。这是消除早期裂缝有效的措施。砼浇筑应避开高温和低温。按规范要求，在气温低于5或高于35时是不允许浇筑砼的。3.3 砼养生砼养生的目的是使砼在一段时间内保持适当的温度、湿度，营造良好砼硬化条件。桥面砼应在浇筑后立即用活动棚罩遮盖或膜式养护剂喷洒，避免水分蒸发过快。传统覆盖物多用湿草帘类，存在桥面污染和密实性差的弊病。因此目前多采用针刺土工布洒水覆盖并用塑料薄膜保湿的办法进行养生，少数地方采用砼养护剂养生效果也比较理想。桥面砼洒水养护时间不宜小于7d，粉煤灰水泥应再延长7d。3.4 接头接缝处理砼接头、接缝引起桥面砼裂缝大致有二方面的原因，首先是下层砼（接头、接缝砼）硬化造成上层砼（桥面砼）的裂缝，主要由下层砼干缩和水汽蒸发所致，故桥面砼的浇筑应在下层砼强度达到70%且养护期不能少于7d后方能进行。其二是接头、接缝砼在受力后发生不均匀徐变。砼徐变对砼防裂是有缓冲作用，但在某些梁板接头接缝施工中，徐变是产生裂缝的直接原因，所以任何事物都是矛盾的统一体。砼受应力徐变曲线如下图：从上图所示，砼徐变是一个漫长的过程，在T0时间内徐变基本达到徐变总量的80%，在施工中我们可将此徐变期作为桥面砼允许浇筑期限。T0值在实际操作过程中可取砼浇筑后45天，但同时要满足予应力张拉20天后的条件。因施工规范的缺陷，没有提到徐变期，所以在实际施工中几乎没有人去专门控制徐变期，这也是予应力砼拼接节点大都存在规则通缝的原因之一。6、结语。砼表面质量是砼内在质量的反映，预防砼裂缝其实是和提高砼强度联系在一起的。砼裂缝的存在，使裂缝尖端出现应力集中，致使裂缝在较小应力作用下不断扩大、延伸，并相互连接起来，破坏应力因此大幅度下降。但也勿须“谈缝色变”，一有裂缝就一棍子打死。理论上砼微细的裂隙是不可避免的，对于肉眼可见的表面裂缝，如果裂缝宽度、深度在许可范围内，也是正常的，只有某些梁体结构通缝、顺筋裂缝和某些严格要求不出现裂缝的预应力构件的裂缝才是让人“色变”的。桥面砼面积大、厚度薄，比较容易产生裂缝，本文所谈的桥面砼裂缝的预防仅仅是个案，大部分防裂措施也适用于其它砼浇筑。参考文献1过镇海“砼应力-应变全曲线的试验研究”建筑结构学报 1982年第1期2武汉水利电力学院王国欣建筑材料（1985年版）第6页 7