市政橋梁中大體積混凝土裂縫的原因與防治

趙東彬，張克雙

大連乾宏基礎(chǔ)工程有限公司

市政橋梁中大體積混凝土裂縫的原因與防治

趙東彬，張克雙

大連乾宏基礎(chǔ)工程有限公司

大體積混凝土施工中出現(xiàn)最具危害性的病害是裂縫，特別對(duì)于市政橋梁工程，大體積混凝土結(jié)構(gòu)十分普遍，出現(xiàn)裂縫的幾率高于普通混凝土工程，造成的危害也更為直接和巨大，為了確保市政橋梁工程的安全，要強(qiáng)化對(duì)混凝土項(xiàng)目，以有效的技術(shù)運(yùn)用來確保裂縫的防范和治理。本研究從影響混凝土結(jié)構(gòu)的溫度、材料和環(huán)境等因素分析出發(fā)，確定了市政橋梁混凝土裂縫的成因，提供了針對(duì)上述因素，強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用防治市政橋梁裂縫的措施與方法。

市政橋梁；大體積混凝土；裂縫；溫度；水化熱；環(huán)境；干縮

市政橋梁的加速建設(shè)是城市化發(fā)展和經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的必然，隨著市政工程的重要價(jià)值被社會(huì)的全面認(rèn)可，市政橋梁的數(shù)量、種類正在增加，高性能、多結(jié)構(gòu)的市政橋梁成為當(dāng)前城市交通建設(shè)的主體。在超高度、大跨度、高強(qiáng)度的市政橋梁中，存在大體積混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)，如果對(duì)溫度、材料、收縮等因素控制不良很容易在市政橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的薄弱部位和重要位置產(chǎn)生裂縫，不但影響市政橋梁建設(shè)目標(biāo)的達(dá)成，更會(huì)影響市政橋梁安全與功能的實(shí)現(xiàn)，造成對(duì)城市化建設(shè)的制約，影響社會(huì)交通和安全的發(fā)展，應(yīng)該從市政橋梁的施工特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生的機(jī)理和原因進(jìn)行分析與確定，做到對(duì)市政橋梁施工過程的控制，采用預(yù)防重于治理的策略，展開對(duì)大體積混凝土裂縫全面、徹底和有效地防治，在提升混凝土技術(shù)準(zhǔn)確性和全面性的前提下，建立控制混凝土裂縫的措施和方法，進(jìn)而做到對(duì)市政橋梁各類通病和病害的有效防治。

1 產(chǎn)生市政橋梁混凝土裂縫的原因

1.1 混凝土材料的影響

水泥中石灰與硅化物在水化過程中會(huì)釋放熱量，大體積混凝土市政橋梁的水泥用量巨大，單位體積的熱量一般超過20000KJ，這使得混凝土內(nèi)部產(chǎn)生高熱積累，溫度可以高于70℃，進(jìn)而形成從外到內(nèi)的溫度階梯，使結(jié)構(gòu)的內(nèi)部和表面產(chǎn)生拉力效應(yīng)，如果超出混凝土抗拉性能和強(qiáng)度，就會(huì)在混凝土表面和深層產(chǎn)生裂縫。

1.2 混凝土干縮效應(yīng)的影響

混凝土在自然成型和凝固的同時(shí)會(huì)因失水產(chǎn)生干縮變形，如果在干縮中伴隨溫度收縮和塑性收縮，這會(huì)引發(fā)混凝土自發(fā)性變形的加劇，在混凝土的內(nèi)外結(jié)構(gòu)出現(xiàn)拉應(yīng)力，使得混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生開裂趨勢(shì)，當(dāng)干縮超出一定范圍時(shí)會(huì)形成裂縫。

1.3 環(huán)境溫度的影響

環(huán)境的干濕程度、溫度高低不但會(huì)影響到混凝土的性能，也會(huì)影響到裂縫的程度和概率，當(dāng)環(huán)境出現(xiàn)大風(fēng)、干燥等天氣時(shí)，沒有對(duì)混凝土進(jìn)行保濕處理，形成混凝土表面的迅速失水，進(jìn)而形成裂縫；當(dāng)環(huán)境溫度出現(xiàn)過高的情況下，混凝土內(nèi)部熱量存在散發(fā)上的障礙，使內(nèi)部溫度迅速積累和上升，加劇溫度應(yīng)力的提高，引發(fā)混凝土的開裂。

2 市政橋梁混凝土裂縫的控制方法和措施

2.1 規(guī)范混凝土材料

對(duì)市政橋梁的大體積混凝土部位設(shè)計(jì)中應(yīng)該選擇低熱型水泥，通過選擇鐵鋁酸四鈣為主要材料的水泥來降低水化熱的產(chǎn)生。同時(shí)，要使用礦渣和火山灰類型的水泥，以此來控制混凝土固化時(shí)的溫度，進(jìn)而做到對(duì)混凝土內(nèi)外溫度的有效控制，預(yù)防裂縫的產(chǎn)生。

2.2 規(guī)范外加劑使用

選擇具有膨脹作用的外加劑，使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生規(guī)定的膨脹，既能做到對(duì)混凝土密實(shí)度的保障，同時(shí)又能抵消混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的拉應(yīng)力。此外，要添加適量的減水劑，通過減緩凝聚的過程來保障混凝土和易性，提升坍落度，在控制水灰比的前提下，減少單位混凝土結(jié)構(gòu)水化熱的積累。

2.3 規(guī)范混凝土骨料使用

骨料的使用控制應(yīng)該集中在骨料質(zhì)量、粒徑大小、機(jī)械強(qiáng)度等方面，以此來控制混凝土內(nèi)部的孔隙率，進(jìn)而做到對(duì)水化熱的有效釋放，降低混凝土干縮的系數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生和發(fā)展的調(diào)控。

2.4 大體積混凝土施工技術(shù)應(yīng)用

市政橋梁混凝土施工包括：混凝土的生產(chǎn)、運(yùn)輸、澆筑和溫度及表面保護(hù)，是保護(hù)大體積混凝土溫度裂縫的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在溫度較高的情況下進(jìn)行施工，我們一定要注意降低混凝土澆筑時(shí)的溫度。可以在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)堆在露天的砂石用布覆蓋，以減少陽光對(duì)其的輻射，同時(shí)對(duì)澆筑前的砂石用冷水降溫。在攪拌過程中向混凝土中添加冰水。以上這些措施都可以有效的降低混凝土的人模溫度。在混凝土的內(nèi)部通入冷卻循環(huán)水，采用循環(huán)法保溫養(yǎng)護(hù)，以便加快混凝土內(nèi)部的熱量散發(fā)。混凝土表面應(yīng)該覆蓋一些織物進(jìn)行保溫、保濕養(yǎng)護(hù)。這樣不但可以降低混凝土內(nèi)外溫差，防止表面產(chǎn)生裂縫，還可以防止混凝土驟然降溫產(chǎn)生貫穿裂縫，也可使水泥順利水化，防止產(chǎn)生濕度裂縫。

2.5 大體積混凝土裂縫的檢查與處理

對(duì)于市政橋梁混凝土裂縫，應(yīng)以施工預(yù)防為主，要在精心設(shè)計(jì)、精細(xì)施工的基礎(chǔ)上，及時(shí)檢查混凝土結(jié)構(gòu)，確定裂縫的危害，做好裂縫的處理與防護(hù)。大體積混凝土的裂縫分為三種:表面裂縫、深層裂縫、貫穿裂縫。對(duì)于表面裂縫因?yàn)槠鋵?duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力、耐久性和安全基本沒有影響，一般不作處理。對(duì)深層裂縫和貫穿裂縫可以采取鑿除裂縫，可以用風(fēng)鎬、風(fēng)鉆或人工將裂縫鑿除，至看不見裂縫為止，鑿槽斷面為梯形再在上面澆筑混凝土。限裂鋼筋，在處理較深的裂縫時(shí)，一般是在混凝土已充分冷卻后，在裂縫上鋪設(shè)1一2層的鋼筋后再繼續(xù)澆筑新混凝土。對(duì)比較嚴(yán)重的裂縫可以采取水泥灌漿和化學(xué)灌漿。水泥灌漿適用于裂縫寬度大于0.5mm時(shí)，對(duì)于裂縫寬度小于0.5mm時(shí)應(yīng)采取化學(xué)灌漿。化學(xué)灌漿材料一般使用環(huán)氧一糠醛丙酮系等漿材。

3 結(jié)語

市政橋梁的混凝土工程，特別是大體系混凝土項(xiàng)目是產(chǎn)生裂縫的重要環(huán)節(jié)，要站在保障市政橋梁建設(shè)，加速城市化發(fā)展的高度去重新看待市政橋梁建設(shè)的混凝土工程。當(dāng)前，市政橋梁建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)中要展開對(duì)混凝土裂縫成因的研究，確定裂縫產(chǎn)生的內(nèi)外原因和影響因素，探索從設(shè)計(jì)、施工等環(huán)節(jié)，以材料、溫度、養(yǎng)護(hù)等重點(diǎn)方面控制裂縫的措施，避免裂縫對(duì)大體積混凝土的影響，提高市政橋梁的建設(shè)質(zhì)量與技術(shù)性能。

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