造成混凝土裂缝的原因分析

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通过对公路建设过程中混泥土裂缝影响工程质量严重性，阐述各种产生商品混凝土裂缝原因，提出在施工中注意商品混凝土裂缝的事项近年来，随着我国加大基础设施的投入，交通基础建设得到了迅猛的发展，各地兴建了大量的商品混凝土桥梁。在桥梁建造和使用过程中，有关因出现裂缝而影响工程质量甚至导桥梁垮塌的报道屡见不鲜。商品混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”，经常困扰着桥梁工程技术人员。实际上，商品混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。因此，划分商品混凝土桥梁裂缝的种类，弄清其产生的原因，找出解决的办法，指导现场施工是十分必要的。   一、温度变化引起的裂缝   商品混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，商品混凝土将发生变形，最常见原因有：   1.水化热   在施工过程中，大体积商品混凝土（厚度超过2.0m）浇筑之后由于水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温差太大，致使表面出现裂缝。施工中应根据实际情况，尽量选择水化热低的水泥品种，限制水泥单位用量，减少骨料入模温度，降低内外温差，并缓慢降温，必要时可采用循环冷却系统进行内部散热，或采用薄层连续浇筑以加快散热。   2、收缩引起的裂缝   在实际工程中，商品混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在商品混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生商品混凝土体积变形的主要原因。   塑性收缩发生在施工过程中、商品混凝土浇筑后4-5h。此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，商品混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉。塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。在构件竖向变截面处如T梁、箱梁腹板与顶底板交接处，因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝。为减小商品混凝土塑性收缩，施工时应控制水灰比，避免过长时间的搅拌，下料不宜太快，振捣要密实，竖向变截面处宜分层浇筑。   缩水收缩发生在商品混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，商品混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）。因商品混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部商品混凝土的约束，致使表面商品混凝土承受拉力，当表面商品混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。商品混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。如配筋率较大的构件（超过3%），钢筋对商品混凝土收缩的约束比较明显，商品混凝土表面容易出现龟裂裂纹。   3、冻胀引起的裂缝   大气气温低于零度时，吸水饱和的商品混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而商品混凝土产生膨胀应力，并导致裂缝出现。尤其是商品混凝土初凝时受冻最严重，成龄后商品混凝土强度损失可达30%-50%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝，所以在冬季施工时，采用暖棚法、蒸汽加热法养护以及在商品混凝土拌和水中掺入防冻剂是十分必要的。   二、材料质量引起的裂缝   商品混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置商品混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。   1、水泥   水泥安定性不合格，水泥中游离的氧化钙含量超标。氧化钙在凝结过程中水化很慢，在水泥商品混凝土凝结后仍然继续起水化作用，可破坏已硬化的水泥石，使商品混凝土抗拉强度下降。   2、砂、石骨料   砂石粒径太小、级配不良、空隙率大，将导致水泥和拌和水用量加大，影响商品混凝土的强度，使商品混凝土收缩加大，如果使用超出规定的特细砂，后果更严重。砂石中云母的含量较高，将削弱水泥与骨料的粘结力，降低商品混凝土强度。砂石中含泥量高，不仅将造成水泥和拌和水用量加大，而且还降低商品混凝土强度和抗冻性、抗渗性。砂石中有机质和轻物质过多，将延缓水泥的硬化过程，降低商品混凝土强度，特别是早期强度。   3、拌和水及外加剂   拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响，采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应有影响。   三、施工工艺引起的裂缝   在商品混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的各种裂缝，主要表现为：   商品混凝土保护层过厚，或乱踩已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。   商品混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。   商品混凝土浇筑过快，商品混凝土流动性较低，在硬化前因商品混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易在浇筑数小时后发生裂缝，既塑性收缩裂缝。   商品混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起商品混凝土塌落度过低，使得在商品混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。   商品混凝土初期养护时急剧干燥，使得商品混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝。   用泵送商品混凝土施工时，为保证商品混凝土的流动性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，导致商品混凝土凝结硬化时收缩量增加，使得商品混凝土体积上出现不规则裂缝。   商品混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不好，易在新旧商品混凝土和施工缝之间出现裂缝。如商品混凝土分层浇筑时，后浇商品混凝土因停电、下雨等原因未能在前浇商品混凝土初凝前浇筑，引起层面之间的水平裂缝；采用分段现浇时，先浇商品混凝土接触面凿毛、清洗不好，新旧商品混凝土之间粘结力小，或后浇商品混凝土养护不到位，导致商品混凝土收缩而引起裂缝。   商品混凝土早期受冻，使构件表面出现裂纹，或局部剥落，或脱模后出现空鼓现象。   施工时模板刚度不足，在浇筑商品混凝土时，由于侧向压力的作用使得模板变形，产生与模板变形一致的裂缝。   施工时拆模过早，商品混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。   总之，一座桥梁从建成到使用，牵涉到设计、施工、监理、运营管理等各个方面。设计疏漏、施工质量控制不严、监理不力，均可能使商品混凝土桥梁出现裂缝。因此，在管理过程中，进一步加强巡查和管理，及时发现和处理问题，严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理，是保证结构安全耐用的前提和基础。也是相当重要的一个环节。

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