混凝土桥梁施工裂缝的成因及防治对策分析
摘要: 在混凝土工程技术,预应力技术应用方面取得了巨大进步。近来二三十年来,我国混凝土桥梁发展很快,无论在桥型,跨度以及施工方法与技术方面都有突破性发展,但是混凝土桥梁施工裂缝主要成为了现在工程施工的主要困扰问题,本文主要对混凝土桥梁施工裂缝的成因及防治对策进行简析。
关键词: 混凝土桥梁施工裂缝成因防治对策 一.引言
良好的施工方案与预防、控制裂缝有很大的关系。因此科学合理的预防治理裂缝的发生对于保证桥梁结构安全具有重要的意义。
二.混凝土桥梁施工裂缝的成因
在超负荷下也就是说在荷载作用下使设计产生的结构型式裂缝称之为设计结构裂缝。比方说非预应力的预制,当然,这种情况我们会考虑到。我们用预防这种方式来解决这一问题,但是荷载作用是十分强大的,它会使预防变弱直至消失,最终在后梁抵抗拉区部分的混凝土就会开裂这种裂缝是相当正常的,只要它的宽度小于0.2mm,桥梁不会出现大的问题,若大于这个宽度我们施工队就要警惕了,要针对这个裂缝做进一步调查,以保证结构的安全。荷载裂缝还有很多,在设计时桥梁结构中的受力程度与实际的受力程度不一样,造成荷载能力不准确,桥梁结构不够安全使得结构设计断面不够,钢筋的位置摆放错误等,到最后便会开裂。桥梁的设计考虑的不够周到,钢筋混凝土的受力不匀导致表面开裂。在对混凝土的结构施行擅自做主的改变便会使整体的构件结构的受力模式改变,造成混凝土的裂缝。还有就是施工的时候桥梁上经常会出现一些凿槽、设置牛腿、开洞等一系列的设计,这些是很难用相当精确的模型来计算的,这时就需要有相当丰富的经验来估测受力钢筋的大小。在那个孔洞的旁边会产生一定的力流并出现绕射现象。如果处理的不好受力的混凝土就会承受不住而出现裂缝。
我们在施工过程中难免会出现一些小失误,这些由于在施工过程中引发的结构性裂缝我们称之为施工结构性裂缝。例如:在预应力结构中被张拉出的裂缝,还有就是我们在拆除一些钢筋混凝土的持续的箱梁上的支架时,不小心产生的裂缝等等。另外还有收缩引起的裂缝,这方面的问题是最常见的,在混凝土浇筑到上面之后会出现水化反应,水分在空气下急剧蒸发,混凝土失去了水分就变小了,在这个时候滑料因为自重向下沉,当混凝土还没有变硬时称之为塑性收缩,在混凝土开始变硬的时候其中会发生一些化学反应,我们称之为自生收缩。在空气中,水泥与二氧化碳再亲密接触的同时会引发收缩变形我们称之为碳化收缩。此种收缩是要在一定条件下才能形成的,空气中的湿度在50%的情况下才可以,并且它的速度是与二氧化碳的浓度有关的,浓度越大收缩的速度就越快。
混凝土在施工的过程中,其温度问题是混凝土自身含有的特点,混凝土是一种化学物质,其在使用的过程中具有热胀冷缩性质,当外部环境或结构内部温度
发生变化,混凝土将发生变形,在温度的变化过程中,温度过高造成水分子流失速度快从而形成干缩裂缝,温度太低由于水分子散发时间长而导致混凝土结构的变形和质量的不稳定。因此在混凝土施工的过程中首先要控制其由温度造成的裂缝。在某些大跨径桥梁中,温度应力可以达到甚至超出荷载应力。温度裂缝是混凝土施工中的主要裂缝实行,其随温度的变化逐步出现了扩张或者合拢的状态。引起温度变化主要施工因素有:第一,水化热。水化热是混凝土在浇筑过程中最容易出现的现象之一,是混凝土在施工的过程中出现大面积裂缝的主要原因和形式。在施工的过程中,由于水温过高致使内部温度很高,内外温差太大,致使表面出现裂缝。第二,蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当,在混凝土施工的过程中水温控制不当出现忽冷忽热现象,造成混凝土温度不均匀出现了易出现裂缝。第三,预制梁时横隔板安装,支座预埋钢板与调平钢板焊接时,在钢筋混凝土施工中由于焊接措施不当,使得混凝土统一出现各种烧伤裂开和其让他裂缝。预应力钢材温度可升高至很高,混凝土构件也容易开裂。
桥梁的地基问题也是影响裂缝的原因之一。虽说是同一个地方,但地质的差异很大,在桥梁施工时地基土会出现不同程度的沉降,还有就是荷载不均,桥梁上所承载的压力不同,长而久之必然会发生裂缝。冬天时,气温也会影响桥梁的建设。地基冻胀,零摄氏度以下的环境下,地表含的水分较多而发生冰冻膨胀,在这种情况下如果气温上升地基便会下沉,在选择建筑桥梁的时候,桥梁若在滑坡体、溶洞等一些容易倒塌的地方,那更会造成裂缝。
另外,混凝土还有热胀冷缩的性质,天气以及季节的变化会影响混凝土,温度上升混凝土就膨胀,气温下降混凝土就缩小,这样就会使其变形。在跨度大的桥梁建筑中,温度的适应能力可以达到甚至超过活载应力。温度裂缝与其他裂缝不同,它是随着温度的变化而改变。
砂石粒径太小、级配不良、空隙率大,将导致水泥和拌和水用量加大,影响混凝土的强度,使混凝土收缩加大,如果使用超出规定的特细砂,后果更严重。砂石中云母的含量较高,将削弱水泥与骨料的粘结力,降低混凝土强度。砂石中含泥量高,不仅将造成水泥和拌和水用量加大,而且还会降低混凝土强度和抗冻性、抗渗性。砂石中有机质和轻物质过多,将延缓水泥的硬化过程,降低混凝土强度,特别是早期强度。砂石中硫化物可与水泥中的铝酸三钙发生化学反应,体积膨胀2.5 倍。
三. 桥梁混凝土裂缝的施工防治对策
1.优选混凝土原材料
在混凝土中掺用粉煤灰后,既可以提高混凝土的抗渗性及耐久性,又可以降低胶凝材料体系的水化热,达到提高混凝土的抗拉强度,减少新拌混凝土的泌水,抑制碱集料反应等目的。
由于矿物成分及掺加混合材料数量是不同的,水泥的水化热差异较大。混合材料掺量多的水泥水化热较低;铝酸三钙和硅酸三钙含量高的,水化热较高。因
此,为了降低混凝土绝热温升和混凝土内部温度,减小水泥水化热,应该选用低水化热的水泥产品。
应该优先考虑使用含泥量低的、热膨胀系数小的骨料,并强调骨料的连续级配,在条件允许的情况下,可以使用粒径大的骨料。一方面,采用连续级配的骨料,可以提高骨料在混凝土中的所占体积,并能降低水泥的用量,间接的降低水化热;另一方面,骨料本身的强度就远大于水泥胶体。
2.优化设计
避免结构性裂缝的产生在条件许可的情况下,设计者应尽量少用或不用非预应力结构。预应力结构锚垫板,螺旋筋的埋设必须符合设计图纸要求。在此基础上,锚垫板后应增设4 根以上的纵向撑筋,纵向撑筋前段顶牢锚垫板,后端与钢筋骨架相连,锚垫板后布筋较密,砼振捣必须密实。张拉时,砼必须达到设计或规范规定的张拉强度,且砼试块要做到同体养护。钢筋砼现浇连续箱梁支架拆除时首先要弄清其设计受力体系,并执行行详细的落架程序设计。
3.采取有效的温度控制措施
采用适当温度控制措施也可有效地控制裂缝的产生。可通过防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度来防止表面裂缝的产生;为防止混凝土超冷,应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度,同时通过防止老混凝土过冷的方法来减少新老混凝土间的约束。
4.加强混凝土养护管理
混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。要防止混凝土过冷,尽量使混凝土的施工温度不低于混凝土使用期的稳定温度;防止混凝土内外温度差。最好做到早期就用土工布,塑料薄膜的保温材料保温,保水。定时间隔的洒水或薄膜保湿等措施进行养护,尽量避免混凝土的急剧干燥或温度剧变。一般普通的硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土,养护时间应不得少于7天。特别是冬季施工的桥梁尤为要注意,千万不能向露于空气的部位的混凝土直接浇水,可以采用塑料薄膜覆盖或其它的材料进行保湿养护,防止混凝土与外界温度变化和水分散失产生裂缝。
认真进行养护工作,浇筑、养护同时进行,浇筑一块养护一块,避免因强风吹袭导致混凝土表面失水而造成裂缝。混凝土养护最为关键的两点就是对温度及湿度的控制,这对于混凝土早期的表面裂缝防治最有意义。
五.结束语
我国地大物博,人口众多,矿产资源丰富,随着我国加入世贸组织,与国际经济市场接轨,必将对交通运输事业提出更高的要求,公路桥梁建设也必将会有更加广阔的前景。
参考文献:
[1] 郑虎成. 混凝土桥梁施工裂缝的成因及防治对策 [J]. [期刊论文]《城市建设理论研究(电子版)》-2013年16期.
[2] 阮磊. 混凝土桥梁施工裂缝的成因及防治对策 [J]. [期刊论文]《城市建设理论研究(电子版)》-2012年11期.
[3] 张荣彬,王峰原. 混凝土桥梁施工裂缝的成因及防治对策 [J]. [期刊论文]《城市建设理论研究(电子版)》-2012年24期.
[4] 张周全. 混凝土桥梁施工裂缝的成因及防治对策 [J]. [期刊论文]《城市建设理论研究(电子版)》-2011年34期.
[5] 奚乐. 混凝土桥梁施工裂缝的成因及防治对策 [J]. [期刊论文]《城市建设理论研究(电子版)》-2012年30期.
[6] 刘桂环. 混凝土桥梁施工裂缝的成因及防治对策分析 [J]. [期刊论文]《城市建设理论研究(电子版) 》-2013年34期.
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