浅析浆砌块石的缺陷及成因

　　由于我国多山和石料丰富等因素，石材料被广泛地运用在各类建筑物和构筑物的建造上，主要用于砌筑民房、拱桥、护岸、沟渠和挡土墙等。砌筑方式可分为干砌或石灰浆砌。石材料的主要优点是材料分布广泛易得、价格低廉、施工工艺简单、强度高、不易人为损坏。尽管石材料有以上诸多优点，但现存的石材料建筑物、构筑物仍然很少，甚至少于砖木结构。历史上，石材料只是简单起到围护、防护及阻挡作用，这些功能的实现并不需要承受很大的外力（拱桥除外），但现代建筑物和构筑物，在结构稳定性、耐久性、强度及外观方面要求很高，以石材料为主的浆砌块石使用的越来越少。事实表明，屡屡发生的一些桥梁结构的垮塌现象，从一定程度上暴露出浆砌块石在运用方面的缺陷以及在施工过程中质量控制的不稳定性。

　　近几年来，全国发生以浆砌块石为主的桥梁倒塌事故屡见不鲜。2006年4月16日，深圳高速西段一座16M跨径的浆砌块石基础的桥梁震塌。2007年8月13日，浆砌块石拱桥——凤凰堤溪沱大桥，在接近完工时垮塌。

　　笔者从事桥梁施工组织及技术管理工作多年，现从浆砌块石的受力性能、施工技术、质量控制及工程造价方面分析其出现缺陷的原因。

　　受力性能

　　浆砌块石构件在设计时都是按照承受压力进行结构分析的，但是在许多情况下都有可能因环境变化和受力不均的原因，使受力情况发生了不利于其材料特性的改变，从而加速了块石砌体的破坏。

　　冲刷

　　在地形变化较大的山区及丘陵地带，由于水的流速很快，设计时没有充分考虑到特大洪水的冲击，往往导致基础局部外露，甚至掏空部分基础的基底，使这部分基础由受压变为在自重作用下受拉。

　　外力

　　在外部荷载破坏简支梁桥的铰缝构造后，桥面处在单板受力的情况下，墩台部位由原来均布荷载变为单板受力支座处的集中荷载，在荷载较大时，产生类似于劈裂试验时构件内部产生的拉力作用，虽然相对于墩台来讲并不具有决定性的破坏作用，但是，砌体的砂浆在经历多次冻融之后，则会不断加剧桥梁的破坏程度。

　　对于较为宽大的桥台，其台背回填土不均匀也会使土压力发生变化，而桥台两端因无回填土且有翼墙的拉结锚固作用，位移较小。桥台中部一般所承受的土压力最大，易产生拉应力。

　　不均匀沉降

　　因地基沉降不均匀，桥台在自身重力及外荷载作用下，内部产生拉应力，这是桥梁破坏的重要原因。

　　冻融和冲击

　　浆砌块石主要靠砂浆起到找平支垫及粘结作用，虽然砂浆的水泥用人工成本低量与同强度混凝土基本相同，但砂浆的单位用水量却是同强度混凝土的2-4倍，所以砂浆的空隙率远大于同强度的混凝土，其吸水性和抗冻融性大大降低。同时，砂浆在外荷载的直接冲击下，微观结构不断发生微小的变化，因砂浆的低强度和刚性的特点，其变形是不可逆的，在长期频繁的冲击荷载作用下，砂浆的破坏远快于混凝土。

　　在冻融和冲击的双重作用下，浆砌块石中的砂浆加速丧失找平支垫和粘结作用，使砌体逐渐丧失稳定性。

　　施工技术

　　浆砌块石是一种传统的工艺材料结构,主要靠手工操作,是劳动力密集型、生产效率很低的一种生产方式。在工业化水平很低，生产力不发达时期，由于劳动力充足，人工成本较低，这种结构还能得到广泛的应用。现阶段，因新材料砌体的质量、性能和效率都大幅度提高，工程量迅速增加，浆砌块石应用范围越来越受到限制，主要原因是：

　　机械化程度低：在整个生产过程中，只有砂浆可采用机械拌合，其它工序，如：块石的砌筑、码放、修整、块石堆放地点至工作面的运送、勾缝等都不能采用机械施工，生产效率很低。

　　砌筑技术要求高：浆砌块石既是一项重体力劳动又是技术含量相对较高的工作。由于块石很不规则，砌筑时需要精心挑选摆放位置，砌体质量高低与块石的组砌方法关系很大。因此，块石的砌筑过程就是砌体组合的设计过程.[Page]

　　砌筑工作量较大：按照《公路工程预算定额》测算，10M高以内桥墩平均每工日砌筑量应为0.6M，折算成重量约为1.38吨，为重体力劳动。块石不像砖、水泥砌块等材料那样规整，且砌筑时平整度、错缝较其它砌体更难控制，一般年轻人不愿意从事此行业。因此，现在既熟练又有经验的砌石工数量越来越少。

　　质量控制

　　由于块石的形状极其不一致性，使其不易按规范要求进行质量控制，主要表现在平整度、砂浆饱满度、错缝以及完工后的质量检查方面。

　　平整度

　　在施工中，很难遇到有两个相对平行的平面且平整度较好的块石，GB50203-2002《砌体工程施工质量验收规范》以及JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》对块石标准均未做明确的要求，每一块石的外形都有差异，每个位置都需要对块石进行选择，同时还要考虑到错缝、拉结石位置以及转角石的安排等，往往是顾此失彼，所以平整度难以控制。

　　砌缝饱满度

　　块石的外形特征对砂浆的饱满度影响很大，通常情况下，很难达到《砌体工程施工质量验收规范》7.2.2条规定的80%饱满度，尤其是竖向缝、不规则缝及内部缝更是如此。有的施工队伍在饱满度要求较高的情况下，不得不将砂浆的含水量加大，直接进行灌缝，从而导致砂浆的强度严重降低。

　　错缝

　　因块石的大小悬殊，使错缝难度增大，有时虽然外层进行了错缝但内层却未能进行有效的错缝。有时即使上下层进行了错缝，但错缝后的搭接长度又难以满足要求，实际上并未起到错缝的效果。

　　监督检验

　　浆砌块石的主要材料是块石和砂浆。块石经过检验后选择料源，强度一般都能达到规范要求；砂浆强度可以通过预留试块进行检测，同时在施工现场也能进行有效的监控。砌体质量难以控制的是砂浆饱满度和错缝，尤其是砂浆饱满度，重要程度不亚于砂浆强度，很多块石砌体的倒塌并不是因为砂浆或块石的强度不足，而是因为砌体的稳定性和整体性发生了破坏。因此，砂浆饱满度需要现场监理人员全程跟踪监控。否则，即使事后在砌体表层开孔检验，也不能反映整个砌体的砂浆饱满度情况。

　　工程造价

　　浆砌块石的单位造价较低，与其它混凝土相比具有较大的经济优势。通常情况下，按建筑工程定额计算：1立方米C毛石混凝土定额直接费为58003元，而1立方米M10浆砌块石的定额直接费为31784元，两比每立方造价相差26219元。

　　在砌体设计时，一般用M10浆砌块石来替代C20毛石混凝土。在构件体积相同的情况下，M10浆砌块石的造价仅为C20毛石混凝土的55%，所以在工程造价上具有相当大的优势。因此，一般小型的、受力较小的构件如沟渠、护坡、围墙等采用浆砌块石非常适合。但一些大型的、重要的受力构件，如桥梁墩台、大型挡土墙、箱涵等则不宜使用浆砌块石。

　　结语

　　尽管浆砌块石在工程建设方面存在着一定问题和缺陷，但在普通构件的使用上仍具有较大经济价值，并且在满足普通构件使用功能的情况下，还有较好的安全性、稳定性和可靠性。