桥台片石混凝土裂缝分析

摘要：针对片石混凝土的施工，结合十堰许（家棚）白（浪）一级公路茅塔河中桥台身混凝土灌注施工过程中的实际经验，分析总结该桥桥台出现裂缝的原因、类型及应控制的关键工序，并简要介绍了常见问题的对策和预防措施。

关键词：片石混凝土裂缝 成因分析 应对措施

中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：

0前 言

许白一级公路茅塔河中桥中心里程为k1369+384.18。该桥位于白浪经济开发区。本桥起点为K1369+334.18，终点为K1369+433.18，桥梁全长计99.0m。该桥为4-20m预应力板梁结构。0#台设计里程为K1369+334.18，设计半幅底面断面尺寸为1958×778.1cm，胸墙坡比9.397：1；墙背坡比为2.819：1。施工时，左、右两半幅C25片石混凝土分别浇筑。

混凝土浇筑

1.1 混凝土浇筑技术参数

台身灌注为C25片石混凝土；由十堰汉宫建筑混凝土有限公司供应。每方混凝土各材料用量为：水176 kg水泥265 kg砂776 kg碎石1112 kg掺合料85 kg外加剂6.3 kg；施工配合比（重量比）为：0.66：1：2.93：4.20：0.32：0.024 ；水胶比为0.51；砂率42%；稠度为190mm；坍落度为180mm；掺合料为十堰宝加利Ⅱ级粉煤灰；各项原材料检验合格。混凝土罐车运输，每罐车载混凝土8.0m3；泵车灌注，泵送速度约为48m3/h。泵送时掺用恒固公司生产的HG-2泵送剂，掺量为0.26% 。插入式震动棒梅花状振捣，吊车吊运片石，人工抛填。

1.2混凝土浇筑自然条件

混凝土浇筑的日期为2007年8月8日，模板加固验收时间在上午6：30，开盘时间上午7:20分，终盘时间为14：20，时间跨度为7h。当天最高气温为35℃，最低气温为28℃。天气炎热异常。混凝土灌注结束后2h人工洒水养护，24h后模板拆除。8月12日发现台身混凝土表面裂缝。

裂缝分类

裂缝部位及检测结果

裂缝主要出现在混凝土浇筑高度75～105cm处。沿台身胸墙、背墙及侧墙出现一条水平裂缝；台身胸墙、背墙三条竖向裂缝。

十堰市公路检测中心现场布点超声波检测结果表明：水平缝深度最大10.1cm，最小4.9cm；竖向裂缝深度最大22.4cm，最小17.6 cm；裂缝宽度最大0.4mm，最小0.1 mm。台身顶面裂缝宽度1.4 mm。通过阶段静态观察，台身水平和竖向裂缝均无发展变化。

台身顶面裂缝

台身顶面细微裂缝是水养之后出现的，在湿润情况才容易看出。其后经受干湿和温差突变作用后，这种裂缝会由表面向纵深发展，而成为肉眼清晰可见。

台身水平裂缝

台身水平裂缝是在拆除模板洒水养生时发现的。裂缝较细且连续。

台身纵向裂缝

这种裂缝主要是在温度变化及混凝土凝固过程中炭化收缩产生的裂缝。

裂缝产生机理及原因分析

片石混凝土出现宏观裂缝（缝宽δ=0.05mm以下），属于非贯穿浅表型非结构受力性裂缝，是表面的收缩裂缝，多数情况下无明显危害，查明原因后可以及时补救。但深度裂缝又常有原材料及配合比选用不当，工序质量低劣等综合因素造成的。也含有混凝土抗渗性差、强度不足、材料严重不均、结构有薄弱环节等诸多因素。其产生机理是混凝土收缩拉应力大于混凝土抗拉强度的增长。因此，出现裂缝必须寻求原因，采取相应对策。

水平裂缝成因

3.1.1 由于桥台水平方向断面较大，片石抛填和混凝土灌注的速率不对应，且片石大小不一致，集中抛填而造成断面内片石含量不均匀。钻芯取样结果显示，距模板30cm范围内局部片石堆放过于集中，而其余部位片石很少或没有片石。这样容易造成片石四周产生应力集中，断面范围内混凝土收缩不一致而产生裂缝。

3.1.2混凝土在水化过程中产生较大的收缩与钢模高温膨胀产生温度集中应力的叠加，产生表面收缩裂缝。

3.1.3商品混凝土自拌合站至灌注地点长途运输且气温较高，造成坍落度损失较大。灌注时，由于间歇时间的影响，下层混凝土较新浇筑混凝土坍落度损失大，造成两个浇筑层面间存在有浮浆，导致混凝土层面间收缩不一致，而产生水平裂缝。此外与混凝土振捣、养生、拆模时间等有一定关系。

3.2台身纵向裂缝成因

仅对该桥台身纵向裂缝而言，由于温度较高，蒸发较大，混凝土表面泌水性不良，混凝土炭化在几小时内就可能完成。再加上混凝土本身内外温差，混凝土与大气温差较大而引起干缩的叠加作用，当混凝土表面抗拉强度不足以抵抗收缩所产生的拉应力时，导致混凝土开裂而产生裂缝。

混凝土配合比选用

片石积混凝土浇筑时间跨度较长，混凝土方量较大，内部会产生大量水化热。混凝土配合比应在充分考虑达到设计强度及抗渗要求的前提下，尽量掺加粉煤灰等掺合料，减少水泥用量，降低水化热，改善混凝土的和易性。本桥在混凝土配合比选用中，基本上适应了这一要求。

工序作业质量

混凝土振捣

作业班组在振捣时，由于上、下两个浇筑混凝土层面间间歇时间较长（期间有30min的用餐间歇时间），上层混凝土振捣时，震动棒有可能未伸入到下层混凝土的有效深度内，层面间没得到充分接触，是可能造成裂缝产生的原因之一。

3.4.2拆模和养生

高温天气下，由于混凝土表面水分蒸发较大，泌水性较差。而在混凝土浇筑完毕后的1h内，没能及时覆盖并洒水养生，混凝土收缩与钢模高温膨胀产生温度集中应力相叠加。因此，当混凝土达到初始强度时，应及时松动模板，并洒水降温，放散应力。

混凝土裂缝处理

4.1 修补液配比与材料选用

用302混凝土界面处理剂拌合水泥配制胶液。胶液配比采用胶液：水泥=1：（1～2）（质量比），材料选用结晶材料和环氧树脂。

4.2补强工艺及步骤

4.2.1 对宽度δ≤0.15mm的裂缝，不采取修补措施。

4.2.2 对宽度δ＞0.15mm的裂缝，使用软质湿布沾修补液擦拭待修补区域表面。在表面未干时，对深度h≤10mm的裂缝，表面涂结晶材料处理。对深度h＞10mm的裂缝，凿开裂缝，裂缝凿开宽度以凿至裂缝深度为准，埋管用环氧树脂进行修补，并打磨处理后的裂缝表面，喷水养护。防止裂缝修补处再次开裂。表面填补后，再涂一薄层水泥灰（灰水泥：白水泥=1：1）。

5 混凝土表面常见裂缝预防

温度收缩裂缝

控制混凝土内外温差。混凝土内部和表面的温差一般不应超过20℃。混凝土表面无覆盖层时，表面温度与大气温度的差别也不应超过20℃，混凝土表面与养护水温度不超过15℃。

干缩性开裂裂缝

5.2.1浇筑前润湿模板。模板与混凝土本体之间产生的温度差跟混凝土与大气环境产生的湿度差造成的危害是一样的。钢模的吸热和导热性好，由于其膨胀和混凝土收缩引起的应力叠加危害更大。因此，浇筑前湿润模板是必要的工序。

5.2.2降低混凝土入模温度。夏季施工气温不宜高于32℃。混凝土拌合时应调整配合比，拌合站对粗骨料应洒水降温或采取遮阳措施，降低水泥用量以减少水化热。

5.2.3混凝土入模后尽快（塑料膜）覆盖，工作面保持最小，预防外露表面失水。

6结束语

片石混凝土灌注由于混凝土收缩性开裂出现宏观裂缝，多数情况下无明显危害，查明原因后及时采取对策是可以接受的。但深度裂缝往往影响结构实体强度。因此，在工序作业时，应尽量避免高温环境下混凝土浇筑施工。或采取诸如掺加粉煤灰和矿渣等材料减少水泥用量以降低水化热等措施，防止因混凝土内部温度应力集中或突变而产生裂缝。均匀抛填片石，防止片石混凝土与模板在高温下不一致膨胀而引起应力叠加，减少片石混凝土出现裂缝的几率。同时旁站工序作业过程，避免由于作业质量低劣而造成不必要的质量损失。

参考文献：

「1 王铁梦.工程结构裂缝控制「M.北京:中国建筑工业出版社，2002