橋梁結(jié)構(gòu)混凝土施工中裂縫產(chǎn)生的原因及其防治

李抗生

摘 要:混凝土是一種非均質(zhì)脆性材料,它是由砂石骨料、水、水泥以及其他外加材料混合而成的。在實(shí)際工程施工中,由于受混凝土施工的影響,以及本身約束和變形等問題,使得水利、土木、隧道、橋梁等工程中常常出現(xiàn)混凝土裂縫的病害。混凝土施工中產(chǎn)生裂縫,影響了工程質(zhì)量,甚至威脅到了人民的生命財(cái)產(chǎn)安全,因此實(shí)際工程施工中應(yīng)該高度重視其產(chǎn)生裂縫的問題。探討橋梁結(jié)構(gòu)混凝土施工中裂縫產(chǎn)生的原因,討論防治橋梁結(jié)構(gòu)混凝土施工中產(chǎn)生裂縫的主要技術(shù)措施,為今后的橋梁結(jié)構(gòu)混凝土施工質(zhì)量保證提供參考。

關(guān)鍵詞:橋梁結(jié)構(gòu)混凝土施工裂縫產(chǎn)生原因防治水利質(zhì)量控制

中圖分類號(hào):TV544 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)05(a)-0126-01

1橋梁結(jié)構(gòu)混凝土施工中裂縫產(chǎn)生的原因分析

1.1 原材料的影響

混凝土的主要組成是水泥、骨料、砂,再按照一定比例拌和水配合而成。原材料的質(zhì)量不符合要求,混凝土施工中就會(huì)在結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)裂縫。如含有的粗細(xì)集料量過大的時(shí)候,就會(huì)使混凝土的收縮增大,使用這種混凝土過后出現(xiàn)裂縫。再比如砂石含量如果超過了規(guī)定,則會(huì)使混凝土的抗?jié)B性和強(qiáng)度大大降低,并且,當(dāng)混凝土干燥時(shí)出現(xiàn)不規(guī)則網(wǎng)狀裂縫。另外,如果含有較高的拌和水、外加劑中氯化物、外加劑拌和用水等,就會(huì)加大對(duì)鋼筋的銹蝕影響。拌制混凝土?xí)r如果采用了含堿泉水或海水,或者采用了含堿的外加劑,就會(huì)影響到堿骨料的反應(yīng)。同時(shí),水泥等級(jí)也會(huì)影響到混凝土開裂,水泥細(xì)度越細(xì)、等級(jí)越高、早強(qiáng)越高,其影響越大。

1.2 混凝土化學(xué)反應(yīng)影響

首先,混凝土收縮會(huì)產(chǎn)生裂縫,其特點(diǎn)是大部分屬表面裂縫,一般情況下裂縫寬度都較細(xì),成龜裂狀,且縱橫交錯(cuò),沒有任何規(guī)律。這種混凝土的自發(fā)變形,是沒有受到任何外力作用的情況下產(chǎn)生的,當(dāng)它受到外部如鋼筋、支承條件等約束時(shí),在混凝土中產(chǎn)生了拉應(yīng)力,造成混凝土的開裂。在硬化初期,水化凝固結(jié)硬過程中,水泥石產(chǎn)生的體積變化,而后期主要是由于自由水分蒸發(fā)而引起的混凝土干縮變化。其次,水泥水化熱產(chǎn)生裂縫。在澆筑后的一周左右,水泥水化會(huì)放出大量的熱。一般情況下,每克水泥放出的熱量為500J左右,如果每立方米用水泥量按照350～550kg計(jì)算,每立方米混凝土放出的熱量大約為17500～27500kJ,這個(gè)熱量會(huì)使混凝土內(nèi)部溫度升高至70°C左右。而在大體積混凝土應(yīng)用中,這種現(xiàn)象只會(huì)更加嚴(yán)重。混凝土外部散熱與內(nèi)部相比較,其條件有所不同,混凝土中心如此高的溫度,必然會(huì)造成混凝土溫度梯度,從而在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力、在混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力,此力作用到一定程度下,就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

1.3 溫度及外部環(huán)境的影響

混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì),當(dāng)太陽暴曬了主梁、橋面板或橋墩側(cè)面過后,其溫度比其他部位要明顯高出很多,同時(shí)在自身約束作用下,增大了局部的拉應(yīng)力,導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。混凝土的溫度由水泥水化熱、澆筑溫度、結(jié)構(gòu)散熱溫度等疊加組成。在較低的外界溫度作用下,會(huì)使得混凝土內(nèi)外溫度梯度增加。如果外界的溫度過快的下降了,又會(huì)形成很大的溫度應(yīng)力,很容易產(chǎn)生混凝土裂縫。厚度超過2m的大體積混凝土,澆筑之后的水泥水化熱,會(huì)極大地升高內(nèi)部溫度,加大了內(nèi)外溫度差,導(dǎo)致表面出現(xiàn)裂縫。安裝預(yù)制T梁之間的橫隔板時(shí),在焊接調(diào)平鋼板與支座預(yù)埋鋼板時(shí),如果焊接措施不恰當(dāng),會(huì)燒傷鐵件附件的混凝土,從而產(chǎn)生裂縫。當(dāng)氣溫低于零度的時(shí)候,吸水飽和的混凝土?xí)霈F(xiàn)冰凍,使得游離的水變成了冰,造成體積的膨脹,降低了混凝土的強(qiáng)度,致使裂縫出現(xiàn)。

1.4 施工的影響

在混凝土施工過程中,如果過分振搗,墊層、模板過于干燥,都會(huì)使得裂縫的出現(xiàn)。澆搗混凝土過后,如果過分地抹干壓光,混凝土的細(xì)骨料就會(huì)過多地浮到表面,形成一個(gè)水泥漿層,它含有大量的水,空氣中的二氧化碳與水泥漿中的氫氧化鈣作用,生產(chǎn)碳酸鈣使得表面收縮,導(dǎo)致龜裂出現(xiàn)。在分段澆筑混凝土的時(shí)候,如果沒有處理好接頭部位,也容易造成裂縫的產(chǎn)生。

2橋梁結(jié)構(gòu)混凝土施工中裂縫產(chǎn)生的防治措施

2.1 橋梁結(jié)構(gòu)混凝土施工質(zhì)量控制措施

首先,要選好原材料。原材料中最重要的是水泥,它是直接影響著水化熱的多少,在實(shí)際工程中應(yīng)該選用水化熱較低的水泥。而細(xì)骨料宜采用II區(qū)中砂,它可以減少水泥的用量。粗骨料選用粒徑5～20mm連續(xù)級(jí)配石子,這樣可以減少混凝土收縮變形。摻合料應(yīng)用添加粉煤灰技術(shù),這樣不僅能夠節(jié)約水泥,增加混凝土和易性,降低水化熱,還能夠使得混凝土后期強(qiáng)度得到大幅度提高。其次是采用減水劑,混凝土的收縮應(yīng)力,用其內(nèi)部產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力抵消一部分,從而達(dá)到提高混凝土抗裂強(qiáng)度的目的。

在橋梁結(jié)構(gòu)混凝土施工中,要做好溫控及施工現(xiàn)場(chǎng)控制。根據(jù)各種客觀條件,采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù),動(dòng)態(tài)模擬預(yù)測(cè)混凝土施工期溫度場(chǎng)及溫差,制定相應(yīng)的保溫養(yǎng)護(hù)優(yōu)化選擇。同時(shí),還要規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)施工,嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。以設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)形式,達(dá)到降低水化熱、減少工程數(shù)量的目的。充分利用混凝土的基坑有限條件,摻加微膨脹劑在混凝土中,使其成一定的預(yù)壓力,補(bǔ)償混凝土收縮、內(nèi)部溫度產(chǎn)生的拉應(yīng)力,有效避免混凝土裂縫產(chǎn)生。邊界在受到約束的時(shí)候,就會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力。因此,在設(shè)計(jì)的時(shí)候要采用改善邊界約束的構(gòu)筑設(shè)計(jì),如果在較厚的混凝土墊層、約束強(qiáng)的巖石類地基中,可以通過在接觸面上設(shè)滑動(dòng)層的方法,來達(dá)到減小外約束力的目的。

2.2 橋梁結(jié)構(gòu)混凝土施工中裂縫的修補(bǔ)措施

橋梁結(jié)構(gòu)混凝土施工中如果出現(xiàn)了裂縫,可以采用的修補(bǔ)法有開槽法修補(bǔ)裂縫、低壓注漿法修補(bǔ)裂縫、表面覆蓋法修補(bǔ)裂縫、結(jié)構(gòu)加固法、混凝土置換法和仿生自愈合法。在實(shí)際應(yīng)用過程中,要根據(jù)不同的裂縫,結(jié)合實(shí)際情況,靈活選用不同的裂縫修補(bǔ)方法。

橋梁結(jié)構(gòu)混凝土施工中裂縫的產(chǎn)生,其原因是多種多樣的,有自身原材料造成的,也有外部氣溫以及施工過程造成的。在橋梁結(jié)構(gòu)混凝土施工中,要全面掌握產(chǎn)生裂縫的原因,結(jié)合實(shí)際工程情況,制定有效的裂縫產(chǎn)生防治措施,才能保證橋梁結(jié)構(gòu)混凝土施工的質(zhì)量。在施工過程中,廣大施工人員要不斷探索、努力思考、創(chuàng)新思維,力爭(zhēng)尋求更好的橋梁結(jié)構(gòu)混凝土施工質(zhì)量控制方法,從根本上改善混凝土施工中普遍存在裂縫的問題。

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