桥面砼早期裂缝的产生及预防

(1.中铁六局 呼和浩特铁建公司；2.呼和浩特铁路局 张集铁路建设指挥部， 内蒙古 呼和浩特 010000)
摘 要：文章以较易产生裂缝的桥面砼为例，分析了砼施 工中早期裂缝的产生原因及预防措施。
关键词：桥面；裂缝分析；预防；砼裂缝
中图分类号：U418.6  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2009)12—0066—02

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。笔者对桥面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 砼裂缝的产生原理

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0.35～0.8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%。
2 砼裂缝的产生
2.1 温差裂缝

温差变形有两种情况：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0.5k g/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 其他裂缝

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。石子粒径增大，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，故石子粒径宜适中，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，桥面砼浇筑面层时宜高出设计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。
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。
3.4 接头接缝处理

砼接头、接缝引起桥面砼裂缝大致有两方面的原因，①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。②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：

从下图所示，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 d，但同时要满足予应力张拉20d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。

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4 结束语

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，破坏应力大幅度下降。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。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他砼浇筑。
［参考文献］
［1］ 过镇海.砼应力——应变全曲线的试验研究［J］.建筑结构学报，1982，(1).
［2］ 王国欣.建筑材料(第二版)［M］北京：水利水电出版社，1985.