谈易裂混凝土

陆庚全

(东莞市光豪建设工程有限公司，广东 东莞 523808)

近十几年来，随着新技术混凝土的发展，特别是泵送、高强、大体积、预应力等混凝土的出现，混凝土裂缝问题反而控制难度增大。混凝土裂缝的出现，直接影响到桥梁的外观质量和耐久性，误导人们对桥梁安全性产生怀疑。笔者认为有必要提出“易裂混凝土”来时刻提醒参与工程建设者，认识和重视混凝土裂缝问题，共同防范混凝土的裂缝，减少或避免裂缝的产生。

1 易裂混凝土

易裂混凝土是指在硬化过程中受到材料、施工、环境和设计等因素的影响，容易发生裂缝的混凝土。裂缝原因多是变形作用(温度变形、收缩变形和基础不均匀沉降变形等)因素引起的，据统计80%以上裂缝都是在混凝土早期即在水化热释放基本结束前产生的。常见的早期混凝土裂缝主要有收缩裂缝和温度裂缝。

混凝土是脆性材料，本身“强压弱拉”，收缩变形大，特别是泵送混凝土，水泥水化凝结硬化引起的自身收缩和干燥收缩0.6 mm/m以上。另外，混凝土早期硬化过程中抗拉强度低，抗裂能力差，抗拉强度一般只有抗压强度的1/10～1/20;加上不当的施工方法和温度环境的变化影响，还有设计方面对混凝土硬化前是否开裂缺少考虑，使得多种不利的应力叠加，造成混凝土极易发生早期开裂。

2 实例说明易裂混凝土的特点

南方某城市主干路交通堵塞点改造工程有座11×30 m长的跨线桥，桥梁上部结构为先简支后连续的预应力C50钢筋混凝土小箱梁，桥面铺装8 cm厚C50钢筋混凝土。下部结构是采用C35钢筋混凝土断面为1.5 m×1.5 m双柱，大悬臂预应力C50钢筋混凝土17.2 m ×2.6 m ×1.8 m 盖梁，C35 钢筋混凝土 8.9 m ×5.4 m×2 m承台，承台下设6根钻孔灌注混凝土桩基。

P3号盖梁于2011年8月2日施工的，第二天拆侧模时没发现裂缝;而2011年8月18日施工的P1号盖梁，第二天拆侧模却发现梁底有两条“凵”形的裂缝，见图1。

图1 P1号盖梁梁底的“凵”形裂缝

两处盖梁施工环境条件均是采用泵送商品C50混凝土，使用钢模，门字支架支撑(做过预压)，气温为30℃以上。P3号盖梁柱高为2.8 m，施工时间为上午7:00～10:50时，气温为32℃。而P1号盖梁柱高为0.9 m，施工为下午4:00～6:40时，气温为35℃。

上述盖梁特点如下:1)泵送预拌混凝土。泵送混凝土为了满足泵送的流动性，客观加大用水量和水泥量，坍落度与水化热随着增大，使得混凝土极易出现收缩裂缝和温度裂缝。2)大体积混凝土。大体积混凝土水化热量大，混凝土内外温差过大，盖梁内外“热胀冷缩”不同产生表面拉应力，早期混凝土强度低，弹性模量小，抗拉能力差，一旦受柱约束就造成盖梁混凝土温度裂缝。3)高强混凝土。盖梁混凝土强度等级为C50，对预拌混凝土要求强度等级范围适应较宽来讲，配合比均使用P.O42.5R水泥，这样造成水泥用量很大，水化热相应较大，同时水泥等胶凝材料细度提高，使混凝土早期出现温度裂缝和收缩裂缝。4)不利约束混凝土。盖梁温度变形和收缩变形受到两个刚性大的柱约束力，限制着混凝土的自由膨胀和收缩。其中P1号盖梁柱很矮，刚性约束力较大，而这时候混凝土在硬化前抗拉力刚好很小，即时开裂。5)预应力混凝土。钢绞线预应力混凝土，一般钢筋含量少，约束性抗拉应力小。同时预应力混凝土要求混凝土早强，以便早拆模和张拉，使混凝土配合比中粉煤灰含量少，水泥量增多，水化热量随着增大，早期易出现温度裂缝。6)高热期或日温最高时施工混凝土。地处闹市区，沥青路和房屋吸热大，造成工地气温高，在30℃以上或一天中最高气温时施工，都使混凝土入模温度过高。P1号盖梁下午施工，当混凝土水化热大量产生时正处于一天最低气温的夜间，使混凝土里表温差过大，加速了温度裂缝的出现。而P3号盖梁是上午施工的，到下午混凝土开始硬化很易产生裂缝时正处于一天最高气温，混凝土里表温差过小，看不到有裂缝。上述盖梁属易裂混凝土，其特点为:早期易裂、水化热大(大体积和高强混凝土)、约束力大(柱矮刚性大)、流动性大(泵送混凝土)、混凝土里表温差大(高热期或日温最高时施工，使浇筑温度高，加剧混凝土里表温差)。

3 要充分理解运用易裂混凝土的特点，制订针对性防止混凝土裂缝产生的有效方案

施工前，先复核和划清桥梁哪部分属于易裂混凝土，对承台、盖梁、梁板和桥面铺装层等进行一一排查，然后对症下药。如在上述跨线桥设计中，把承台混凝土作为大体积混凝土来考虑，混凝土承台防裂措施是设置冷却装置，要求控制混凝土的内外温差在25℃以内。我们根据承台混凝土施工配合比和当时现场施工环境温度条件，计算得知:在不采取任何工艺技术措施的前提下，承台混凝土内外温差最大值为23.8℃，小于设计要求的25℃。因此，我们在施工承台时认为其是假大体积混凝土，没有设冷却装置，但是还是采用易散热的对拉杆装模、夜间低温施工、浇筑完后及时采取蓄水保温养生措施，结果承台没有发生裂缝。其实，盖梁才是真正的大体积混凝土，设计上却忽略了。

4 结语

建议在土木工程界设立“易裂混凝土”，意义重大。1)提醒设计人员转变旧的思路。在混凝土设计中不仅要考虑混凝土“强压弱拉”的特点，还要考虑混凝土“早期易裂”的特点，采取增加一些裂缝约束钢筋，如上述盖梁在设计时增设防裂钢筋是可以防止盖梁开裂的。2)有助于监理和施工人员做好防止混凝土裂缝产生的预控施工方案。根据施工条件计算温度应力和收缩应力，及时采取防范措施。上述盖梁为大体积混凝土应避开夏天热期施工，选择夜间施工。3)有助于施工管理人员根据外界约束和温度、湿度条件影响，做好混凝土的保湿养护工作，防止混凝土收缩变形出现裂缝。4)可以更加形象地表达大体积混凝土的实质，对经验不足的建设者起到警示作用，共同预防混凝土裂缝的产生。

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