橋梁混凝土施工裂縫原因分析及預(yù)防措施

金曉龍

(金華市通達(dá)交通工程監(jiān)理有限公司,浙江 金華 321025)

中圖分類號(hào):TU746.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1673-0992(2009)12-072-01

摘要:本文從設(shè)計(jì)、原材料、施工工藝等方面分析探討了某公路橋梁工程混凝土裂縫形成原因,提出了控制各類橋梁施工裂縫的措施。

關(guān)鍵詞:混凝土橋梁;裂縫;控制措施

隨著現(xiàn)代橋梁工程施工工藝的飛速發(fā)展,各種管理手段的不斷完善與加強(qiáng),橋梁工程的內(nèi)在施工質(zhì)量已經(jīng)有了長足的提高,外觀質(zhì)量已成為反映施工企業(yè)技術(shù)水平的最重要的一面,如何提高混凝土的外觀質(zhì)量減少裂縫亦成為建設(shè)單位、監(jiān)理部門及施工企業(yè)要解決的重點(diǎn)問題。文中重點(diǎn)分析裂縫產(chǎn)生的原因,找出防治與處理裂縫的措施。

一、裂縫種類與成因

1.荷載引起的裂縫

混凝土橋梁在靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫,主要有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫;次應(yīng)力裂縫是指由外倚載引起的次生應(yīng)產(chǎn)生裂縫。

2.收縮引起的裂縫

在實(shí)際工程中,混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中,塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因,另外還有自生收縮和炭化收縮。研究表明,影響混凝土收縮裂縫的主要囚素有:水泥品種、標(biāo)號(hào)及用量,骨料品種,水灰質(zhì)量比,外摻劑,養(yǎng)護(hù)方法,外界環(huán)境,振搗方式及時(shí)間。

3.溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì),當(dāng)外部環(huán)境或內(nèi)部溫度發(fā)生變化,混凝土將發(fā)生變形,若變形遭到約束,則在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力,當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中,溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超出荷載應(yīng)力。溫度裂縫的主要特性是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。引起溫度變化的主要因素有:年溫差、日照、驟然降溫、水化熱、蒸汽養(yǎng)護(hù)或冬季施工措施不當(dāng)?shù)取?/p>

4.凍脹引起的裂縫

大氣氣溫低于零度時(shí),吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍,游離的水轉(zhuǎn)變成冰,體積膨脹9%,因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力;同時(shí)混凝土凝膠孑L中的過冷水(結(jié)冰溫度在一78℃以下)在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布引起滲透壓,使混凝土中膨脹力加大,混凝土強(qiáng)度降低,并導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。尤其是混凝土初凝時(shí)受凍最嚴(yán)重,成齡后混凝土強(qiáng)度損失可達(dá)30%-50%。冬季施工時(shí)對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。

5.施工材料質(zhì)量不合格引起的裂縫

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成,配置混凝土所采用的材料質(zhì)量不合格,可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

6.施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)引起的裂縫

在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過程中,若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣,容易產(chǎn)生縱向、橫向等各種裂縫,特別是細(xì)長薄擘結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)裂縫。

7.地基變形引起的裂縫

由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移,使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力,超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力,導(dǎo) 斂結(jié)構(gòu)開裂。基礎(chǔ)不均勻沉降的主要原因有:地質(zhì)勘察精度不夠,試驗(yàn)資料不準(zhǔn);地基地質(zhì)差異太大;結(jié)構(gòu)簡載差異太大;結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類型差別太大;土地凍脹;橋梁基礎(chǔ)基于滑坡體、溶洞或活動(dòng)斷層等不良地質(zhì)時(shí),可能造成不均勻沉降。

8.鋼筋銹蝕引起的裂縫

要防止鋼筋銹蝕,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求控制裂縫寬度、采用足夠的保護(hù)層厚度(當(dāng)然保護(hù)層不能太厚,否則構(gòu)件有效高度減小,受力時(shí)將加大裂縫寬度);施工時(shí)應(yīng)控制混凝土的水灰質(zhì)量比,加強(qiáng)振搗,保證混凝土的密實(shí)性,防止氧氣侵入,同時(shí)嚴(yán)格控制含氯鹽的外加劑用量,沿海地區(qū)或其他存在腐蝕性強(qiáng)的空氣、地下水地區(qū)尤其應(yīng)慎重。

二、橋梁混凝土裂縫的施工防治措施

1.材料的控制

施工工藝是保證混凝土構(gòu)件質(zhì)量的關(guān)鍵、除施工的施工操作應(yīng)嚴(yán)格按照施工技術(shù)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行,對(duì)原材料(鋼筋、水泥、砂、碎石、水等)都應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的抽樣檢驗(yàn)。對(duì)混凝土配合比應(yīng)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),在高溫下或雨后施工對(duì)砂、碎石應(yīng)進(jìn)行含水量實(shí)驗(yàn),及時(shí)調(diào)整施工配合比,確保混凝土的施工質(zhì)量。

2.溫度的控制

(1)改善骨料級(jí)配,采用干硬性混凝土、加添加劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;拌和混凝土?xí)r用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;在混凝土中埋設(shè)水管,通入冷水降溫;規(guī)定合理的拆模時(shí)問,氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度變化;施工中長期暴露的混凝土澆筑體表面或薄壁結(jié)構(gòu),在寒冷季節(jié)采用保溫等措施。

(2)合理地分縫分塊,避免基礎(chǔ)過大起伏;

合理地安排施工工序,避免過大的高差和側(cè)面長期暴露。另外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,防止表面干縮。特別是保證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫十分重要。應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫,出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的。因此施工中應(yīng)以預(yù)防其貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

3.防止施工工藝質(zhì)量低劣引發(fā)的裂縫

在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、拼裝及吊裝過程中,若施工工藝不合理,施工質(zhì)量低劣,容易產(chǎn)生各種裂縫,裂縫的寬度因產(chǎn)生的原因而異。比較常見的有:1、混凝土振搗過快,混凝土流動(dòng)性較低,在硬化前因混凝土沉實(shí)不足,硬化后沉實(shí)過大,容易澆筑數(shù)小時(shí)后發(fā)生裂縫,既塑性收縮裂縫。2、混凝土應(yīng)嚴(yán)格按配合比計(jì)量投料,拌和時(shí)間不應(yīng)小于1～2min,使和易性好,不離析,不析水,運(yùn)輸時(shí)間短,澆注時(shí)分層澆注,分層厚度不應(yīng)大于30cm。振搗時(shí)應(yīng)讓振搗棒插入前層5～lOcm,振搗時(shí)間為lmin左右,直至排出氣泡為止。3、混凝土保護(hù)層過厚或上層鋼筋被踩壓變位,使承受負(fù)彎矩的受力鋼筋保護(hù)層加厚,導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減少,形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。4、混凝土運(yùn)輸是混凝土施工過程中的一道工序,運(yùn)輸工具保證不滲露,不析水避免日曬雨淋,在運(yùn)輸過程中,混凝土不能離析,運(yùn)輸時(shí)間不應(yīng)大于30min,在高溫下運(yùn)輸應(yīng)及時(shí)檢測混凝土坍落度,以確保由于蒸發(fā)而造成的水分損失,并及時(shí)調(diào)整坍落度。5、混凝土分層或分段澆筑時(shí),接頭部位處理不當(dāng),易在新舊混凝土和施工縫之問出現(xiàn)裂縫。6、施工模板剛度不足,在澆筑混凝土?xí)r,由于側(cè)向壓力的作用,使得模板變形,產(chǎn)生與模板變形一致的裂縫。7、施工時(shí)拆模過早,混凝土強(qiáng)度不足,使構(gòu)件在自重或施工荷載作用下,產(chǎn)生裂縫。8、施工前對(duì)支架壓實(shí)不足,或支架剛度不足,澆筑混凝土后支架不均勻下沉,導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。以上問題在施工中應(yīng)加以注意,可以避免裂縫的發(fā)生。

三、結(jié)束語

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象,它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低建筑物的抗?jié)B能力,影響建筑物的使用功能,而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響建筑物的承載能力,因此要對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究、區(qū)別對(duì)待,針對(duì)成因,貫徹預(yù)防為主的原則,加強(qiáng)設(shè)計(jì)施工及使用等方面的管理,確保結(jié)構(gòu)安全和避免不必要的損失。一旦產(chǎn)生裂縫,應(yīng)全面調(diào)查分析。查明原因,取得加固依據(jù),在選擇處理方法上,應(yīng)比較論證,綜合考慮,以求施工方便,經(jīng)濟(jì)高效。?