大体积混凝土桥台裂纹检测及成因分析

科技信息　。建筑与工程Ｏ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆￣ＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２００８年第１２期　大体积混凝土桥台裂纹检测及成因分析　李华　（中铁一局集团第一工程有限公司　陕西　渭南７１４０００）　【摘　要】本文以浙江０７省道改建工程一合同段大体积混凝土桥台出现裂纹为工程背景，详细论述了大体积混凝土裂纹的检测方法．并对　大体积混凝土浇筑过程中出现裂纹的成因进行分析，并提出合理化建议。　【关键词】大体积混凝土；裂纹；检测　Ｏ．概述　２）当跨缝测量未出现首波反相时，可先求出各测距计算深度也的　伴随国家建设投资的发展，交通建设过程中出现很多的大型建　平均值Ｉ　，再将各测距ｌ；　与Ｉ　相比较，如ｌｉ＇＜ｒｎ＆和ｌｆ＞３ｒｒ￣，则剔除　筑，尤其是大型桥梁不断涌现，这些大型建筑对交通发展具有非常重　也，取余下ｄｄ的平均值作为该裂缝的深度ｄ　的推定值。　要的作用。然而，由于大型建筑的结构特殊，施工技术难度大，却较易　３．现场检测结果及分析　引发许多影响使用安全的质量隐患，如施工裂缝、受力变形等．特别是　按照公路工程结构混凝土强度检测规程．对桥台混凝土强度进行　大体积混凝土结构物，施工裂缝问题尤为突出。本文结合浙江Ｏ７省道　了推定。为描述裂缝特征，在现场用裂缝显微镜对裂缝区域进行了观　改建工程通界新桥１８＃台身出现的裂纹情况，详细地阐述大体积混凝　测，并绘制了桥台裂缝分布示意图。利用ＮＭ一３Ｃ非金属超声检测分析　土的裂纹检测方法并分析其成因，以便控制后期同类工程质量。　仪，按照单面平测法进行了裂缝深度检测。　１．工程概况　３．１混凝土强度评定　根据公路工程结构混凝土强度检测规程推定通界新桥１８＃台身　通界新桥位于浙江Ｏ７省道改建工程一合同段上，为双幅公路桥，　左幅１８孔，右幅２Ｏ孔，Ｔ形桥台，圆端形桥墩，挖井及钻孔桩基础。桥　回弹强度值，在各桥台典型部位进行碳化试验。现场测量表明，台身混　台顶帽采用Ｃ３５抗冻融钢筋混凝土，台身采用Ｃ３０混凝土。现场表观　凝土碳化深度近似为０．Ｏｍｍ，故在用回弹法推定混凝土强度时．不考　检查发现，１８＃台前墙存在可见裂缝，裂缝自台帽以下延伸至地面。　虑碳化深度因素的影响。通界新桥１８＃台身各回弹测区的回弹值和回　弹强度推定值见表１。　２．检测方法　根据相关单位要求，采用超声波检测方法对墩柱混凝土裂缝深度　进行无损检测，推断其开裂程度，以便采取相应措施，保证结构的安全　性和耐久性。主要进行混凝土强度评定，钢筋位置确定及裂缝深度检　测等几项工作。检测主要采用以下方法：　２．１混凝土强度回弹法评定　测区　表１　通界新桥１８＃台身强度检测结果　回弹值　回弹　强度　平均　换算　值　值　ｆＭＰａ）　ｌ＃　２＃　３＃　４＃　５＃　６＃　７＃　３８　３９　４ｌ　４２　４２　４３　４４　４４　４５　４６　４２．４　４６．７　３８　３８　３９　３９　３９　４０　４０　４ｌ　４ｌ　４２　３９．７　４１．０　３８　３８　３８　３９　３９　３９　３９　４０　４０　４ｌ　３９．１　３９．７　３８　３８　３９　３９　３９　３９　４０　４０　４０　４０　３９＿２　３９．９　４０　４ｌ　４１　４ｌ　４１　４２　４２　４２　４２　４２　４ｌ＿４　４４．５　４０　４０　４０　４０　４０　４１　４ｌ　４１　４２　４２　４０．７　４３．０　４０　４０　４２　４２　４２　４２　４２　４３　４３　４４　４２．Ｏ　４５．９　根据现场工作条件，采用统一测强曲线，用回弹法检测台身混凝　土强度。测试时，在台身表面布置若干测区，考虑碳化、浇筑面等影响　因素的修正。因桥台混凝土浇筑时间较短，在台身选取有代表性的测　点，喷洒１％的酒精酚酞试剂，进行碳化深度的半破损测试。　２．２混凝土中钢筋位置检测　为保证裂缝深度检测结果的精度，减少钢筋对测试结果的影响，　在裂缝测试之前，用钢筋定位仪确定裂缝检测区域的钢筋位置。　２；３超声波检测裂缝深度　超声波检测裂缝深度是根据超声波在混凝土传播过程中遇到缺　陷时产生绕射，通过声时及波幅等参数的变化，判别和计算混凝土的　　裂缝深度。超声波检测桥台裂缝深度可采用单面平测法，其检测步骤　Ｉ如下：　８＃　３８　３８　３８　３９　３９　４０　４０　４０　４０　４１　３９＿３　４０．１　９＃　ｌＯ＃　ｌｌ＃　ｌ２＃　ｌ３＃　１４＃　ｌ５＃　３８　３９　３９　３９　４０　４０　４０　４ｌ　４２　４２　４０．０　４１．６　３８　３９　３９　３９　４０　４０　４０　４ｌ　４２　４２　４０．０　４１．６　４０　４０　４ｌ　４ｌ　４２　４２　４２　４４　４４　４４　４２．Ｏ　４５．９　４０　４ｌ　４ｌ　４２　４４　４５　４５　４６　４６　４７　４３．７　４９．７　３８　３９　３９　４０　４０　４０　４０　４２　４２　４２　４０．２　４２．０　３８　４０　４０　４ｌ　４２　４２　４２　４３　４４　４４　４ｌ＿６　４５．０　３９　３９　４０　４０　４０　４０　４０　４０　４０　４１　３９．９　４ｌ＿４　（１）根据裂缝走向布置超声波测线；　（２）进行混凝土表面平整处理，确保换能器与混凝土表面耦合良　好：　（３）跨缝、不跨缝超声测点定位；　（４）超声波检测，包括不跨缝声时测量和跨缝的声时测量；　（５）裂缝深度计算　１）平测法裂缝深度按式（１）计算：　手１　ｖ　０　式中：也一跨缝测距为ｌ。时的裂缝深度（ｍｍ）；ｔ１０＿跨缝测距为ｌｉ时　的声时值（　ｓ）；ｖ一混凝土声速（ｋｍ／ｓ）；Ｌ一不跨缝测试时换能器之间超　声波实际传播距离（ｍｍ）。　２１测线部位裂缝深度的平均值按式（２）计算：　：１６＃　３８　３９　３９　４０　４ｏ　４０　４０　４１　４２　４２　４０．１　４１．８　混凝土抗压　强度换算值　平均值　４３．１　（ＭＰａ）　标准差　现龄期混凝土强度推定值（ＭＰａ）　２．８６　３８．４　至　ｎ　（２）　土回弹法推定强度为３８．４ＭＰａ。　按照公路工程结构混凝土强度检测规程，通界新桥１８＃台身混凝　３．２混凝土裂缝特征　通界新桥１８＃台身中间部位存在一条竖向裂缝。为描述通界新桥　式中：Ⅱ　裂缝深度平均值；ｄ　一各测点裂缝计算深度；ｎ一同一测线　上的测区数。　１８＃台身裂缝的开展状况，用裂缝显微镜对裂缝区域进行了观测，裂　ｆ６１裂缝深度的确定方法　缝示意图见图１。　１）跨缝测量时，若发射、接收传感器在某测距出现首波反向，用该　表面裂缝Ａ检测范围内最大宽度为０．１ｌＯｍｍ一０．５７０ｍｍ；缝Ａ的　测距及相邻两个测距的测量值按（式１）计算也值，取此三点ｄ　值的平　裂缝最大宽度超过了《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规　均值作为该裂缝的深度推定值。　维普资讯 http://www.cqvip.com

科技信息　０建筑与工程０　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２００８年第ｌ２期　范》（ＪＴＧ　Ｄ６２－－２００４）规定的裂缝最大宽度允许值，应采取修补措施。　４．裂缝成因分析　由于桥台施工完成后．没有承受使用荷载和施工荷载，可以排除　裂缝是外力作用和基础不均匀沉降引起的。从裂缝的规则性判定裂缝　不是由于混凝土拌和不均匀或混凝土含有膨胀性集料或环境湿度差　过大引起的龟裂。　墩身的混凝土施工为一次性浇筑完成，没有进行分层、分块浇筑　及采取埋设冷却水管等施工降温措施。桥台大体积混凝土浇筑后。水　泥在水化过程中产生大量热量，原材料（砂、石）自身也吸收了大气中自　然温度的热量。由于混凝土的导热能力很差．热量聚集在桥台混凝土　内部，形成了较高的温度场。施工过程中，如不采取降温措施，受养护　环境影响，混凝土表面散热较快，易在混凝土中形成内外温差，从而在　新浇注混凝土中产生温度应力。此外，模板、结构边界条件的约束也加　大混凝土的应力和应变。由于混凝土的早期强度和弹性模量均很低。　当混凝土不足以抵抗上述因素所产生的拉应力和拉应变时。混凝土就　会在表面开裂　表４．２　１８＃台裂缝Ａ跨缝测量声时、裂缝深度表　声时　测距ｆｍｍ１　裂缝深　图１通界新桥１８＃台身裂缝示意图　（　ｓ）　１００　１５０　２００　２５０　３００　３５０　度（ｍｍ１　北　１＃侧线　４０．４　５３．２　６３　６　７３．６　８１．２　９６．８　７０．５４　．－－一　２＃侧线　３１．６　４４．０　５６．４　６６．８　８６．４　１１２．０　３１．８３　３＃侧线　４４．０　５３．６　６８　０　７８．０　９０．０　１０３．６　８９．８１　４＃侧线　２９．６　４３．２　５６．０　７３．２　８２．０　９２．８　２７．２９　通界新桥１８＃桥台台身裂缝特点是沿台身前墙中问部位开裂。综　合考虑混凝土施工工艺、结构物的尺寸特征、裂缝形态，根据无损检测　结果，可以推断桥台裂缝为混凝土水化热引起的裂缝。　５．结论及建议　无损检测结果表明，通界新桥１８＃桥台台身Ａ裂缝宽度检测值在　０．１　１０ｍｍ～０．５７０ｍｍ左右；裂缝深度数值在２７．２９ｍｍ～８９．８　ｌｍｍ左右。　通界新桥１８＃桥台台身裂缝为沿前墙中间部位附近开裂，综合分　图２通界新桥１８＃台身超声测线布置图　析混凝土施工工艺、结构物的尺寸特征、裂缝形态及无损检测结果．可　以推断桥台裂缝为混凝土水化热引起的裂缝。在环境侵蚀介质作用　３．３台身裂缝深度无损检测　下，桥台裂缝的存在，会造成桥台护面钢筋过早锈蚀，混凝土劣化加　结合现场条件，按照相关规范及技术规程，沿裂缝走向布置裂缝　剧，导致今后运营荷载作用下结构的安全性降低。因此，应设置观测标　深度测线。为避开护面钢筋的影响，超声测线与钢筋大致呈４５０夹角。　志对裂缝扩展情况进行观察，并及时采取裂缝修补措施进行处理。建　超声测线布置图见图２　议对通界新桥桥台竖向裂缝采取裂缝注胶修复措施。修复方法可参照　现场使用ＮＭ一３Ｃ非金属超声检测分析仪，采用单面平测法进行　补。日本ｅ　ＢＳＨＯ一　裂缝深度检测。裂缝Ａ的裂缝深度计算见表２及图３。　ＯＮＤ公司的施工工艺，采用“壁可法（ＢＩＣｓ１”对裂缝进行修　依照超声法检测混凝土缺陷技术规程（ＣＥＣＥ２１：２０００）．无损检测　推断得到的裂缝Ａ检测范围内的裂缝深度范围为２７．２９ｒａｍ～　【参考文献】　８９．８ｌｍｍ。根据桥台几何尺寸和超声法裂缝深度检测结果．桥台缝Ａ　［１］李春梅．大体积混凝土施工裂缝控制方法［Ｊ］．贵州工业大学学报ｆ自然科学　属于表面裂缝　版１．２００３．　［２］姜维志．杭州市文晖路跨铁路立交桥承台大体积混凝土“内降外保”施工技术　［Ｊ］．铁道标准设计．２００５（７）．　［３］薛峰．东营黄河公路大桥大体积混凝土承台温度裂缝控制技术ｒＪ］．铁道标准　设计２００４（１０）．　［４］叶琳昌，沈义．大体积混凝土施工［Ｍ］．北京：中国建筑出版社．１９８７．　［责任编辑：韩铭】　图３　１８＃台缝Ａ不跨缝声时及测距回归直线图　（上接第８３页）裂缝修补的方法主要有直接灌浆法、压注灌浆法、　当地的施工环境和条件，综合考虑，采取有效的防治措施，混凝土路面　扩缝灌浆法、条带罩面法、全深度补块法。　的裂缝现象是可以避免的。　（２）局部修补　（３）整块板更换　【参考文献】　４．结语　［Ｉ］边瑞霞．水泥混凝土路面裂缝成因及预防措施．公路交通与建设论坛．２００４　形成混凝土路面裂缝的原因有很多，包括设计、施工、使用过程中　［２］刘玉明．水泥混凝土路面断裂破坏原因分析．公路交通与建设论坛．２００３．　的不足，混凝土的内在因素及温度变化、湿度变化、地基不均匀沉陷的　影响等等。施工时只要严把材料关、工序关、工艺关，抓好基层强度、混　［责任编辑：韩铭】　凝土的配合比设计、切缝的时间和深度以及养护等各个环节，并结合