混凝土箱梁施工中裂縫成因與對策

黃文哲

摘 要:混凝土箱梁在現代建筑中廣泛采用,其裂縫現象也經常發生。筆者通過自身的工作經驗和參考大量文獻資料,分析了混凝土箱梁施工中產生裂縫產生的成因,并且提出了對策。

關鍵詞:混凝土;箱梁;裂縫;成因;對策

隨著現代建筑的發展,建筑物的規模越來越大,建筑物各個力點跨距越來越大,混凝土箱梁使用就越來越普遍,而且長度也在增加;如此同時,混凝土箱梁裂縫也經常發生,給人們帶來了極大的生命財產安全隱患。本文分析了混凝土箱梁施工中裂縫產生主要類型、原因,并提出了防治對策。

1 混凝土箱梁施工中裂縫客觀因素

1.1 在施工過程中,我們最為常見的多是因溫度而引起的裂縫。

混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱,內部溫度不斷上升,在表面引起拉應力。后期在降溫過程中,由于受到基礎或老混凝上的約束,又會在混凝土內部出現拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時,即會出現裂縫。許多混凝土的內部濕度變化很小或變化較慢,但表面濕度可能變化較大或發生劇烈變化。如養護不周、時干時濕,表面干縮形變受到內部混凝土的約束,也往往導致裂縫。混凝土是一種脆性材料,抗拉強度是抗壓強度的1/10左右,短期加荷時的極限拉伸變形只有(0.6～1.0)×104,長期加荷時的極限位伸變形也只有(1.2～2.0)×104.由于原材料不均勻,水灰比不穩定,及運輸和澆筑過程中的離析現象,在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的,存在著許多抗拉能力很低,易于出現裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中,拉應力主要是由鋼筋承擔,混凝土只是承受壓應力。在素混凝土內或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結構內出現了拉應力,則須依靠混凝土自身承擔。一般設計中均要求不出現拉應力或者只出現很小的拉應力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉時期的穩定溫度,往往在混凝土內部引起相當大的拉應力。有時溫度應力可超過其它外荷載所引起的應力,因此掌握溫度應力的變化規律對于進行合理的結構設計和施工極為重要。

1.2 施工中所用的混凝土材料的作用因素

研究表明,混凝土材料是影響混凝土箱梁收縮裂縫的主要因素,因此有必要在混凝土箱梁施工中處理混凝土材料。

水泥品種、標號及用量。礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥混凝土收縮性較高,普通水泥、火山灰水泥、礬土水泥混凝土收縮性較低。另外水泥標號越低、單位體積用量越大、磨細度越大,則混凝土收縮越大,且發生收縮時間越長。例如,為了提高混凝土的強度,施工時經常采用強行增加水泥用量的做法,結果收縮應力明顯加大。

骨料品種。骨料中石英、石灰巖、白云巖、花崗巖、長石等吸水率較小、收縮性較低;而砂巖、板巖、角閃巖等吸水率較大、收縮性較高。另外骨料粒徑大收縮小,含水量大收縮越大。

水灰比。用水量越大,水灰比越高,混凝土收縮越大。

外摻劑。外摻劑保水性越好,則混凝土收縮越小。

1.3 就要最大限度地降低溫差和減少收縮, 本文從混凝土的主要膠凝材料水泥方面談點意見:

走出采用高早強水泥的誤區水泥熟料主要是由C3S、C2S、C3A 和C4AF 四種礦物組成的。

2 混凝土箱梁施工中裂縫人為因素

2.1 箱梁底板在沿預應力鋼束波紋管位置下出現的縱向裂縫。

成因:

預應力鋼束的保護層厚度偏薄,加上采用的高標號水泥用量偏多,水泥漿含量偏大,導致較大的收縮變形。由于箱梁結構的內約束,包括底板截面的不均勻收縮和波紋管對混凝土收縮的約束作用,導致較大的混凝土收縮應力,超過了當時混凝土的抗拉強度,從而出現了沿波紋管縱向的收縮裂縫;箱梁底板橫向分部鋼筋間距偏大;箱梁底板預應力鋼束布置不夠合理;混凝土振搗不密實,養護措施不到位;張拉預應力束時的混凝土齡期偏小。

2.2 預控措施:

改進泵送混凝土的級配,優選降低混凝土收縮變形的材料配合比,其中包括水泥用量、水灰比、外加劑等;采取技術措施,確保預應力波紋管保護層的厚度,一般不小于5cm;對底板構造鋼筋和底板預應力鋼束的間距采取合理布置;加強對箱梁底板混凝土外表面的養護工作;適當放長混凝土張拉齡期。

2.3 箱梁拆模后在腹板與底板承托部位出現空洞、蜂窩、麻面。

成因:箱梁腹板較高,厚度較薄,在底板與腹板連接部位鋼筋密,又布置有預應力筋使得腹板混凝土澆注時不易振實,也有漏振情況,造成蜂窩;澆注混凝土時,若氣溫較高,混凝土塌落度小,模板濕水不夠,局部鋼筋太密,振搗困難,使混凝土出現蜂窩,不密實;箱梁混凝土澆注量大,若供料不及時,易造成混凝土振搗困難,出現松散或冷縫;模板支撐不牢固,接縫不密貼,發生漏漿、跑模、使混凝土產生蜂窩、麻面;施工人員操作不熟練,振搗范圍分工不明確,未能嚴格做到對相臨部位交*振搗,從而發生漏振情況,使混凝土出現松散、蜂窩。

預控措施:箱梁混凝土澆注前做好合理組織分工,對操作人員進行技術交底,劃分振搗范圍,澆注層次清除,相互重復振搗長度取50cm左右;合理組織混凝土供料,現場須有臨時備用攪拌設備,以便當混凝土因運輸或其它原因帶來供料中斷時予以臨時供料;根據氣溫,合理調整混凝土塌落度和水灰比,當氣溫高,做好模板濕潤工作;對箱梁底板與腹板承托處及橫隔板預留人孔處,重點進行監護,確保混凝土澆注質量。

2.4 混凝土表面蜂窩、麻面

成因:混凝土拌和不均勻,或振搗時間不夠、漏振,造成缺漿;模具組裝不嚴,拼縫過大,無止漿措施,由漏漿而引起蜂窩、麻面;

預控措施:混凝土拌和均勻,拌和好的混合物及時使用;均勻振搗;模具拼裝密封無縫,拼縫過大時宜采用密封條鎖緊。

2.5 規格尺寸超標

成因:模具磨損變形,組裝不牢固;采用快速脫模工藝生產時,混凝土的坍落度偏大或脫模過早,混凝土自行坍塌。

預控措施:加強模具維護保養,及時檢修模具;采用快速脫模工藝生產時,模具的拆除時間根據氣溫而定,控制在混凝土不發生塌落變形時為止;嚴格控制混凝土的坍落度;

2.6 混凝土出現裂縫

成因:大體積混凝土的配合比沒有采用低熱化水泥,降溫措施不利。

預控措施:采用礦渣水泥等低水化熱、凝結時間長的水泥進行混凝土配制,外部氣溫高時采取采用預埋管道進行降溫.

3 案例分析

我們在施工中對20米預應力混凝土箱梁裂縫的控制方案和已出現裂縫的處理辦法是:

1)裂縫的控制方案:

A:在腹板處兩面對稱增加通長縱向應力鋼筋,根數為原設計的一倍。

B:控制好混凝土的澆注時間和澆注時的溫度,安排在早、晚或溫度低的時候進行混凝土澆注。

C:及時養護,并用塑料布進行覆蓋,經常保持混凝土濕潤。

D:在腹板處每隔5米留一個通氣孔,可以保證混凝土箱梁在拆模后通風散熱,保持體內外溫度基本一致。

E:及時拆模、及時張拉。當混凝土達到拆模強度時就及時拆模;當混凝土強 度達到設計張拉強度時就及時張拉壓槳。

裂縫的處治措施: 用環氧樹脂配固化劑、丙酮以1∶0.5∶0.25的配合比進行修補。將裂縫周圍5 厘米內的混凝土用鋼刷刷干凈,用酒精清洗后,再用丙酮擦洗一次,再涂環氧樹脂,貼玻璃布,之后再涂一層環氧樹脂。玻璃布要求經5%濃度的純堿水煮沸脫脂,用清水沖洗干凈并烘干。這種封閉處理,能保證日后運營過程中梁體內的鋼筋不受大氣腐蝕,提高結構的使用壽命。

通過以上的控制方案和防處治措施,在以后的箱梁預制過程中再沒有出現裂縫,并通過對裂縫的處治也不影響梁體的正常使用。

參考文獻

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