箱梁裂縫成因分析及防范對策初探

[摘要]通過分析混凝土箱梁施工中產生裂縫產生的成因,提出對策。

[關鍵詞]混凝土箱梁裂縫成因對策

中圖分類號:TU5文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0710097-01

普通鋼筋混凝土連續箱梁橋型常被采用在市政和公路建設中,但由于隨之產生的箱梁裂縫帶來了極大的生命財產安全隱患,因此裂縫問題不容忽視。現根據筆者的經驗,分析混凝土箱梁施工中裂縫產生主要類型、原因,并初步提出防治對策,供類似橋型施工參考。

一、裂縫產生的原因分析

(一)混凝土收縮裂縫

1.箱梁的體積與表面積比值小,混凝土收縮大,易產生裂縫。2.箱梁混凝土澆筑均采用泵送混凝土,由于泵送混凝土施工工藝要求坍落度大,混凝土用水量和水泥用量較大,濕潤養護如不及時,混凝土中的水泥水化物因部分失水而干縮,導致水泥混凝土表面的干縮裂縫。3.由于溫差作用,混凝土頂部溫度較高、底部溫度較低,頂部混凝土收縮受到下部混凝土的約束產生裂縫;由于泵送混凝土時,溫度較高,同時內部水化熱進一步升溫,而外部環境溫度較低時,形成了較大的內外溫差,從而使混凝土表面開裂。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。

(二)地基基礎沉降差異產生的裂縫

1.因地基持力層或樁壁土層的變化,容許承載力的差異導致早期或晚期裂縫。2.由于基礎本身施工時處理不當,處理不均勻,致使箱梁澆筑后基礎在外荷載作用下發生不均勻沉降導致早期或晚期裂縫。

(三)支架系統變形產生的裂縫

1.由于支撐立桿(或立柱)不均勻分布,各部分剛度分布不一致,使其桿件的彈性變形不均勻,導致早期裂縫。2.支架的地基不均勻沉降引起現澆箱梁的早期裂縫。

(四)施工管理不善產生裂縫

1.拌制混凝土時不按配合比計量,任意加水,澆筑的質量不均勻,收縮不統一產生裂縫。2.混凝土從攪拌到澆筑的時間過長,致使大量網狀不規則的裂縫產生。3.混凝土養護差,混凝土在高溫和大風的影響下,常產生早期裂縫,裂縫常發生在梁的薄弱處(據有關資料表明:周圍溫度高于30℃,水份蒸發很快,當風速增至11.1m/s的大風時,水份蒸發速度快7倍)。4.有的施工處理不當,沒有按規定處理就澆筑新混凝土,造成施工縫處新老結合處夾渣和裂縫。5.箱梁混凝土過早受力產生裂縫,由澆筑方法本身不夠嚴密或者提早拆模或過早落架使梁過早受力,這種情況經常發生。6.野蠻施工,用重物撞擊等造成裂縫。

二、預防措施

(一)施工管理不善產生的裂縫和混凝土收縮。1.攪拌混凝土要先做配合比,施工時嚴格按照配合比計量,控制用水量,確保混凝土強度及坍落度一致。2.采用高效減水劑,在滿足混凝土坍落度的前提下降低水泥用量及含水量。3.合理組織混凝土供料,澆筑混凝土時,前、后方配合好,設專人負責,隨拌隨用。4.混凝土澆筑好后要進行二次抹平壓實,以消除沉縮裂縫。5.澆筑好的混凝土箱梁在12小時內加以覆蓋和灑水,以保持混凝土的濕潤狀態,一般不小于7天,必要時采用養護液噴灑或用塑料膜覆蓋封閉,防止水分蒸發,以利于混凝土的養護。6.嚴格按照規范預留和處理施工縫,并盡量縮短施工縫上下兩部分混凝土的施工時間差,以減少由于兩部分不同量收縮而產生的相互作用力。7.對操作人員進行技術交底,劃分振搗范圍,澆注層次清楚,澆筑程序要充分論證,避免已初凝的混凝土過早受力造成裂縫。8.在高溫季節晝夜溫差較大,混凝土澆筑安排盡量避開高溫階段。9.嚴格控制拆模和落架時間,避免使梁過早受力。并嚴禁在拆除底模的梁上堆放重物。

(二)地基沉降和支架原因產生的裂縫。1.支架的地基要處理均勻,并對下臥層的不良土層進行處理。2.支架設計時應盡量分布均勻,其桿件的剛度應盡量保持一致。并進行預壓,設計合理的預拱度。

(三)材料質量差異引起的裂縫。1.水泥進場必須有出廠合格證,并對其抽樣試驗,以滿足其抗壓、抗折強度及安定性要求。應使用水化熱較低的硅酸鹽水泥,不應使用水化熱較高的水泥。2.砂必須選用材質堅硬、干凈的中粗砂;粗骨料的最大粒徑、級配、強度均要滿足規范要求,并要嚴格控制含泥量。3.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。

三、裂縫的控制

1.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。2.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。3.及時養護,并用塑料布進行覆蓋,經常保持混凝土濕潤。4.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。5.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。

四、裂縫的處理

針對混凝土收縮裂縫等這些對梁體結構本身受力影響并不大,為了防止鋼筋生銹而進行的裂縫處理,或者裂縫較小,象這類裂縫一般采用壓注環氧樹脂進行粘合封閉;另一種則是因箱梁過早受力和部分設計原因等引起的裂縫,這種裂縫一般采用環氧砂漿進行封堵。

(一)環氧樹脂法。1.首先對混凝土裂縫的基層表面進行處理,在裂縫表面用鋼絲刷將其表面的灰塵、浮渣、油垢等清除,并沿縫用丙酮擦洗,晾曬干燥,且其含水率不能大于6%。2.環氧樹脂膠料配制。稱取定量的環氧樹脂,按膠料配合比加入稀釋劑二甲苯與環氧樹脂均勻拌和,待溫度降至常溫后,再加入固化劑乙二胺充分攪拌就配制成了環氧樹脂膠料。配制好的環氧樹脂膠料,至加入固化劑起,必須在30分鐘內處理完畢。3.最后用玻璃布或嵌刀將環氧樹脂膠泥仔細批嵌封閉。

(二)環氧砂漿封堵法。1.處理步驟。(1)混凝土基層表面清理,沿縫鑿寬8～10mm,深度大于10mm,用鋼絲刷沿縫槽將灰塵、浮渣及松散層徹底清除,用丙酮將其油垢擦洗干凈、晾曬,其含水率不大于6%。(2)在清潔的混凝土槽內,薄而均勻地涂刷環氧底膠料,不得有漏涂和留墜現象。(3)涂完底膠料后,自然固化12小時后,然后用玻璃布或嵌刀將環氧砂漿分層封堵,每層厚度不大于5mm,用溝縫條壓平壓實。(4)環氧砂漿自然固化24小時后,用環氧底膠料封閉,封閉寬度應大于環氧砂漿縫寬,且每邊要超出2～3mm。(5)封堵后要保持干燥,用碘鎢燈烘烤。2.配制方法。(1)環氧底膠料的配制方法與環氧樹脂膠料的配制方法一樣,只不過配合比不同而已。(2)環氧砂漿的配制:先將石英粉、石英砂按比例拌勻,然后將前面拌制好的環氧底膠料倒入已好的混合料中充分攪拌均勻即可。

通過以上的控制方案和防處治措施,箱梁可以減少出現裂縫,并通過對裂縫的處治也不影響梁體的正常使用。

作者簡介:

汪云剛(1973-),本科學歷,工程師,1997年畢業于武漢城市建設學院現為華中科技大學)城市道路與橋梁工程專業,長期從事道橋施工、監理工作。