毛磊

寧夏路橋工程股份有限公司 寧夏 銀川 750001

1 公路橋梁墩身混凝土裂縫成因

作為一種多相體（固、液、氣），混凝土雖然擁有極高的抗壓強(qiáng)度和良好的耐久性，但抗拉強(qiáng)度較低（僅為抗壓強(qiáng)度的1/10～1/20），且在受拉情況下抗變形能力較小，構(gòu)件易產(chǎn)生裂縫病害?；炷两Y(jié)構(gòu)裂縫形成原因可分為外荷載作用、結(jié)構(gòu)次應(yīng)力（如彎矩及剪力）與變形變化3種形式，其中變形變化主要表現(xiàn)為溫度（即熱脹冷縮）、收縮以及不均勻沉降3種情況。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，在引起混凝土結(jié)構(gòu)裂縫方面，變形變化因素約占80%，荷載因素約占20%。

對(duì)于變形變化引起的裂縫，又可分為溫度裂縫與收縮裂縫兩種形式，其中溫度裂縫主要是由混凝土凝固過(guò)程中水泥水化熱的釋放或外界溫度驟變所引起；收縮裂縫主要表現(xiàn)為混凝土干燥收縮與塑性收縮，此外還包括自收縮與碳化收縮。

1.1 溫度裂縫

對(duì)于溫度裂縫的形成，主要是由混凝土硬化初期水泥水化熱的釋放所引起，加之混凝土為熱的不良導(dǎo)體，在熱量集中情況下使結(jié)構(gòu)內(nèi)部升溫明顯，而外部熱量可及時(shí)散發(fā)至大氣中（尤其是當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，外部混凝土?xí)蚶鋮s而發(fā)生收縮），從而使混凝土結(jié)構(gòu)因內(nèi)外溫差的形成而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力超過(guò)該階段混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)（實(shí)際上基本還未形成抗拉強(qiáng)度），便會(huì)于結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生裂縫。此外，在環(huán)境溫度驟降情況下（如冷空氣侵襲），混凝土表面溫度突然降低，而內(nèi)部溫度相對(duì)穩(wěn)定，會(huì)產(chǎn)生溫度梯度，同樣會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)因各部位熱脹冷縮程度的不同而產(chǎn)生裂縫。

1.2 收縮裂縫

（1）塑性收縮。塑性收縮產(chǎn)生的量級(jí)可達(dá)1%，表現(xiàn)較大，主要發(fā)生于混凝土完成澆筑后4～5h左右，此時(shí)水泥水化反應(yīng)劇烈，分子鏈基本形成，混凝土因水分急劇蒸發(fā)以及泌水而發(fā)生失水收縮現(xiàn)象，使膠合料與骨料之間發(fā)生不同程度的沉縮變形，由于此時(shí)混凝土處于塑性階段，故而稱為塑性收縮?；炷了苄允湛s裂縫主要形成于結(jié)構(gòu)表面，尤其是在養(yǎng)護(hù)不及時(shí)或養(yǎng)護(hù)措施不到位時(shí)，容易產(chǎn)生不規(guī)則裂縫，其縫寬一般為1～2mm，間距為5～10cm，且在沉縮作用影響下，通常是沿鋼筋分布。

（2）干燥收縮。干燥收縮（又稱縮水收縮）主要表現(xiàn)在混凝土硬化以后，隨著混合料內(nèi)外水分的喪失，混凝土體積因自身濕度降低而減小，從而發(fā)生收縮現(xiàn)象。在水分喪失過(guò)程中，由于混凝土內(nèi)部損失較慢，表層損失較快，故而內(nèi)部收縮較小，表層收縮較大，在這種不均勻的收縮情況下，內(nèi)部混凝土對(duì)表層收縮變形產(chǎn)生一定的約束，致使表層混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)該拉應(yīng)力增大至混凝土自身（抗拉）強(qiáng)度不足以承受時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致收縮裂縫的產(chǎn)生。

1.3 約束裂縫

所謂約束條件，是指結(jié)構(gòu)物在變形變化過(guò)程中，阻礙其變形的因素。對(duì)于橋梁墩身而言，混凝土變形所受約束主要來(lái)源于墩身模板和橋墩承臺(tái)等邊界條件，在墩身與承臺(tái)混凝土澆筑時(shí)間相隔較長(zhǎng)的情況下，承臺(tái)便會(huì)對(duì)墩身混凝土的收縮形成阻礙，從而產(chǎn)生一定的約束力（主要表現(xiàn)為拉應(yīng)力），當(dāng)該作用力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，便會(huì)使其發(fā)生開(kāi)裂現(xiàn)象，并且靠近于墩身中心線處多呈現(xiàn)為豎向裂縫；在模板約束方面，墩身混凝土澆筑初期，若模板拆除較早，混凝土握裹力的釋放使其向外放張，故而在混凝土抗拉強(qiáng)度較低情況下容易造成開(kāi)裂[1]。

2 公路橋梁墩身混凝土裂縫防治

2.1 施工材料控制

水泥。以粉煤灰水泥、礦渣硅酸鹽水泥等低水化熱水泥為首選。由于水泥細(xì)度模數(shù)越大、標(biāo)高越高以及單位體積用量越多，混凝土收縮越大且越持久，因此可在混凝土坍落度與強(qiáng)度一定條件下，于混合料中摻入適量減水劑與粉煤灰，以此減少水泥用量。實(shí)踐證明，通過(guò)外加劑與骨料粒徑的共同控制，可有效減少混凝土水泥用量25%～30%，降低絕熱溫升0℃左右。

（2）集料。細(xì)集料宜選用級(jí)配良好且細(xì)度模數(shù)為2.3～3.7的中粗砂，其含量應(yīng)小于3%；粗集料宜選用級(jí)配良好的大粒徑骨料（不宜過(guò)大，以5～40mm為控制），且其針片狀含量與含泥量應(yīng)分別小于10%和1%。

（3）當(dāng)橋墩混凝土所用集料具有潛在堿活性時(shí)，對(duì)于最大堿含量的控制：如若集料具有堿—硅酸鹽反應(yīng)活性，在潮濕與干燥環(huán)境中最大含量分別為3.0kg/m3與3.5kg/m3，并且在含堿環(huán)境中必須用非堿活性集料；如若集料具有堿—碳酸鹽反應(yīng)活性，則須以非堿活性集料為選擇。

2.2 施工工藝控制

（1）降低混凝土入模溫度，具體可在混凝土攪拌時(shí)加入冷卻水和避免高溫澆筑等，或是采用泵送混凝土?xí)r，可于泵送管加鋪草包及噴水。

（2）控制混凝土澆筑層厚不大于300mm，并且不宜澆筑過(guò)快，以此促使水泥水化熱及時(shí)散發(fā)，同時(shí)降低混凝土塑性收縮。此外，對(duì)于澆筑過(guò)程中混凝土泌水，應(yīng)及時(shí)排除。

（3）加強(qiáng)混凝土振搗，提升混凝土密實(shí)度，抑制收縮裂縫產(chǎn)生。注意不能過(guò)振，以防墩身外表因混凝土離析而出現(xiàn)砂化俸祿（呈樹(shù)枝狀）現(xiàn)象；混凝土振搗完成后，對(duì)于墩頂應(yīng)進(jìn)行二次趕壓抹面，并且及時(shí)覆蓋養(yǎng)護(hù)。

（4）對(duì)于墩身下部易開(kāi)裂部位，可以小間距、小直徑（一般為Φ8～12）的方式布置適量（全截面配筋率為0.3～0.5%）溫度鋼筋，以此提升混凝土抗裂能力。

（5）由于混凝土澆筑時(shí)模板因外張而受拉，且在拆除時(shí)可視為溫度驟降過(guò)程，因此應(yīng)適當(dāng)推遲拆模時(shí)間，以防因拆除過(guò)早而使混凝土所受握裹力的釋放而外張開(kāi)裂。此外，拆模后可于墩身表面包裹一層塑料薄膜，以防混凝土因失水過(guò)快而出現(xiàn)收縮裂縫。

（6）為防止因環(huán)境溫度驟變而對(duì)混凝土造成脹縮影響，最簡(jiǎn)單、易行、可靠的辦法是于墩身模板外側(cè)包裹棉被或草席，并在混凝土澆筑過(guò)程及澆筑初期及時(shí)灑水進(jìn)行溫度控制。如此即可在寒冷冬季起到保溫作用，又可在酷熱夏季達(dá)到隔絕外界熱量的目的[2]。

3 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)際上，公路橋梁墩身結(jié)構(gòu)應(yīng)按大體積混凝土對(duì)待，裂縫病害易于產(chǎn)生且危害較大，故而除施工過(guò)程動(dòng)態(tài)化控制外，還需在設(shè)計(jì)階段與運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)階段做好預(yù)防措施，以此實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)整體性能的提升。