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摘 要混凝土裂缝的出现会给桥梁结构带来损害,在桥梁结构中,裂缝会降低桥梁混凝土的刚度,导致结构变形,如果超过规定范围,该桥梁结构将失去使用能力。文章主要分析了各种裂缝形成的原因,并采取一系列有效措施,减少和预防裂缝的产生,提高桥梁结构的施工质量。
关键词混凝土裂缝;裂缝成因;处理方法
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)042-0123-01
在现代桥梁施工中,由于各种因素,桥梁裂缝时常出现。裂缝不仅会影响施工质量,严重时还会导致桥梁垮塌。混凝土产生裂缝的问题一直困扰着技术人员,但实践证明,只要采取合理有效的措施,这些混凝土裂缝都是可以控制和预防的。为了减少裂缝对桥梁工程造成的危害,应尽量避免危害较大的裂缝出现。文章主要对混凝土桥梁在施工过程中产生裂缝的原因做出较全面的分析、总结,并提出了解决对策。
1桥梁混凝土施工裂缝的形成原因
1)荷载引起的裂缝。在常规施工中,一些施工队伍随便乱堆施工器械和材料,施工现场混乱不堪;施工人员不了解混凝土的受力特点,随意翻动、起吊、运输、安装;还有就是不按照施工图纸施工,随便更改操作程序,改变结构受力模式,这些原因往往会导致裂缝的产生。
2)温度变化引起的裂缝。我们所能观察到的严重裂缝损害,很多时候是由温度应力、约束应力所造成的。混凝土本身具有热胀冷缩的性质,如果外部环境或混凝土内部结构的温度发生变化,混凝土有可能变形,当变形遭到约束时,混凝土结构内部就会产生一种应力,而这种应力一旦超过了混凝土本身抗拉力,就会产生温度裂缝。在不少桥梁施工中,温度应力常常可以超越混凝土的抗拉力。温度裂缝和其它裂缝最大的差别就是,它可以随着温度的变化而张开、合拢。
大体积混凝土的水化热裂缝。大体积混凝土在凝固和硬化的过程中,水泥会出现水化热反应,释放出大量的热量,让混凝土块的温度瞬间上升。当混凝土块体内部的温度与外部环境温度相差到足以形成应力的时候,或者温度的变化已经超过了混凝土的抗拉力时,就会引起裂缝问题。为了避免出现裂缝,施工人员应根据实际情况,合理的分层、分块、分缝,并选择水化热较低的水泥,加掺合料(如粉煤灰),冷却水管,预冷集料,同时加强养护等。
3)收缩引起的裂缝。在施工中,混凝土出现的伸缩裂缝是常见裂缝类型。在混凝土收缩种类中,塑性收缩和缩水收缩(干缩)是导致混凝土土块变形的主要因素。塑性收缩裂缝时常发生在施工中,在混凝土浇筑完成的4h-5h后,这时的混凝土水化热反应强烈,分子链逐渐形成,结构内的水分急速蒸发,混凝土水分损失严重,同时骨料因自重下沉,可是,这时的混凝土并未硬化,巨大的应力让混凝土产生塑性收缩。在骨料下沉的过程中,若遭到钢筋影响,裂缝就会沿着钢筋方向出现。在构件竖向变截面处,如T梁、箱梁腹板与顶、底板交接处,因为硬化前的下沉不均匀,混凝土表面常出现顺腹板方向裂缝。
4)扭曲裂缝。混凝土构件在受到扭曲和弯动时,由于力量的变化而产生扭曲裂缝。该裂缝通常是45度倾斜方向。但钢筋混凝土在扭曲的作用下,会有多条裂缝产生,当裂缝出现,保护层就会脱落,扭曲产生的扭矩改由钢筋承担,直到整个钢筋完全脱离。
5)局部应力引起的裂缝。由局部应力产生的裂缝主要表现在墩台支座受到较大局部压力、构件突然受到冲击荷载、位于构件角隅处等。
2桥梁混凝土施工裂缝的防治策略
1)材料的控制。提高施工工艺是保护混凝土结构完整的关键,除了根据施工规范操作外,还要按照施工技术规范的相关规定,严格管理操作行为,对原材料进行严格的抽样检查,严格控制混凝土配料的比例,如果在高温天气或者雨后施工,应加强对砂、碎石进行含水量实验,根据实际情况调整配合比,提高混凝土的质量。
2)温度的控制。改善骨料级配,桥梁施工最好使用干硬性混凝土,可加入添加剂,尽量减少混凝土中的水含量;拌和混凝土时,用水将碎石冷却以便降低混凝土的温度;高温时的混凝土建筑应注意控制厚度,利用浇筑层面散热;在混凝土中埋设水管,需过冷水降温;根据规定的时间拆模,如果气温骤降,还要进行保温护理,预防混凝土表面发生巨大的温差变化;在施工中长期暴露的混凝土浇筑体表面或薄壁结构,应在寒冷季节加强保温。
合理的分缝分块,预防过大起伏;科学的安排施工程序,预防过大的高差以及测面长时间的暴露。此外,我们还需要改善混凝土的基本性能,提高抗裂能力,防止表面干缩。因为提高混凝土的质量能有效预防裂缝的产生。施工中,还应特别注意避免产生贯穿裂缝,这种裂缝一旦出现,将会给混凝土结构带来无法挽回的损害。因此,施工中应以预防其贯穿性裂缝的发生为主。
3)施工方案建议。①表面处理法:主要的工艺有表面涂抹和表面贴补法,表面涂抹通常用于浆材难以灌入的细而浅的裂缝,但裂缝深度为达到钢筋处,不漏水的裂缝,不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝也适用。表面贴补法一般用于大面积漏水的防渗堵漏。②填充法:直接用修补材料填补裂缝,主要用来修复宽度较大的裂缝(0.3mm),其操作简单,费用低廉。宽度小于0.3mm,深度较浅的裂缝以及小规模裂缝的简易处理可采用取开V形槽,再进行填充处理。③结构补强法:由于超重的负载,裂缝长时间没有得到处理,裂缝会扩大,严重影响到桥梁的正常使用,火灾造成裂缝等影响结构强度可采取结构补强法,锚固补强法,预应力法等。
3非结构性裂缝防止措施
实践中,预防塑性沉降裂缝的主要措施就是基础处理、支架搭设、进行科学设计,严格施工。对支架进行全面积预压以预防非弹性的变形;砼中加减水剂减少砼泌水,确保砼保护层厚度、砼施工时进行二次抹面。除了上述的处理方案,为了做好早期砼养护,降低砼中的水份蒸发,应在混凝土结构外覆盖麻袋、海绵等浇水养护。防止温差裂缝的措施有合理安排砼浇注顺序及浇筑速度,在砼浇注的过程中减少部分温差。在夏季施工时,注意骨料要洒水降温,冬季施工时砼表面应覆盖保温。
施工中,必须选择优秀的材料,加强施工工艺的改革,根据混凝土主要技术指标及现场条件,选择合适的水泥和集料,严格控制水灰比,这样才能有效地控制由于施工材料质量而引发的裂缝。
参考文献
[l]邓汉生.桥梁伸缩缝问题的探讨与研究概述[J].广东交通职业技术学院学报,2010,01:44-45.
[2]刘欣,高妍,季海霞,等.钢筋混凝土结构微裂缝下的碳化试验分析[J].徐州建筑职业技术学院学报,2010,01:25-27.
[3]余旺兵.农村公路中小桥梁病害分析与防治[J].淮北职业技术学院学报,2010,01:32-33.
关键词混凝土裂缝;裂缝成因;处理方法
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)042-0123-01
在现代桥梁施工中,由于各种因素,桥梁裂缝时常出现。裂缝不仅会影响施工质量,严重时还会导致桥梁垮塌。混凝土产生裂缝的问题一直困扰着技术人员,但实践证明,只要采取合理有效的措施,这些混凝土裂缝都是可以控制和预防的。为了减少裂缝对桥梁工程造成的危害,应尽量避免危害较大的裂缝出现。文章主要对混凝土桥梁在施工过程中产生裂缝的原因做出较全面的分析、总结,并提出了解决对策。
1桥梁混凝土施工裂缝的形成原因
1)荷载引起的裂缝。在常规施工中,一些施工队伍随便乱堆施工器械和材料,施工现场混乱不堪;施工人员不了解混凝土的受力特点,随意翻动、起吊、运输、安装;还有就是不按照施工图纸施工,随便更改操作程序,改变结构受力模式,这些原因往往会导致裂缝的产生。
2)温度变化引起的裂缝。我们所能观察到的严重裂缝损害,很多时候是由温度应力、约束应力所造成的。混凝土本身具有热胀冷缩的性质,如果外部环境或混凝土内部结构的温度发生变化,混凝土有可能变形,当变形遭到约束时,混凝土结构内部就会产生一种应力,而这种应力一旦超过了混凝土本身抗拉力,就会产生温度裂缝。在不少桥梁施工中,温度应力常常可以超越混凝土的抗拉力。温度裂缝和其它裂缝最大的差别就是,它可以随着温度的变化而张开、合拢。
大体积混凝土的水化热裂缝。大体积混凝土在凝固和硬化的过程中,水泥会出现水化热反应,释放出大量的热量,让混凝土块的温度瞬间上升。当混凝土块体内部的温度与外部环境温度相差到足以形成应力的时候,或者温度的变化已经超过了混凝土的抗拉力时,就会引起裂缝问题。为了避免出现裂缝,施工人员应根据实际情况,合理的分层、分块、分缝,并选择水化热较低的水泥,加掺合料(如粉煤灰),冷却水管,预冷集料,同时加强养护等。
3)收缩引起的裂缝。在施工中,混凝土出现的伸缩裂缝是常见裂缝类型。在混凝土收缩种类中,塑性收缩和缩水收缩(干缩)是导致混凝土土块变形的主要因素。塑性收缩裂缝时常发生在施工中,在混凝土浇筑完成的4h-5h后,这时的混凝土水化热反应强烈,分子链逐渐形成,结构内的水分急速蒸发,混凝土水分损失严重,同时骨料因自重下沉,可是,这时的混凝土并未硬化,巨大的应力让混凝土产生塑性收缩。在骨料下沉的过程中,若遭到钢筋影响,裂缝就会沿着钢筋方向出现。在构件竖向变截面处,如T梁、箱梁腹板与顶、底板交接处,因为硬化前的下沉不均匀,混凝土表面常出现顺腹板方向裂缝。
4)扭曲裂缝。混凝土构件在受到扭曲和弯动时,由于力量的变化而产生扭曲裂缝。该裂缝通常是45度倾斜方向。但钢筋混凝土在扭曲的作用下,会有多条裂缝产生,当裂缝出现,保护层就会脱落,扭曲产生的扭矩改由钢筋承担,直到整个钢筋完全脱离。
5)局部应力引起的裂缝。由局部应力产生的裂缝主要表现在墩台支座受到较大局部压力、构件突然受到冲击荷载、位于构件角隅处等。
2桥梁混凝土施工裂缝的防治策略
1)材料的控制。提高施工工艺是保护混凝土结构完整的关键,除了根据施工规范操作外,还要按照施工技术规范的相关规定,严格管理操作行为,对原材料进行严格的抽样检查,严格控制混凝土配料的比例,如果在高温天气或者雨后施工,应加强对砂、碎石进行含水量实验,根据实际情况调整配合比,提高混凝土的质量。
2)温度的控制。改善骨料级配,桥梁施工最好使用干硬性混凝土,可加入添加剂,尽量减少混凝土中的水含量;拌和混凝土时,用水将碎石冷却以便降低混凝土的温度;高温时的混凝土建筑应注意控制厚度,利用浇筑层面散热;在混凝土中埋设水管,需过冷水降温;根据规定的时间拆模,如果气温骤降,还要进行保温护理,预防混凝土表面发生巨大的温差变化;在施工中长期暴露的混凝土浇筑体表面或薄壁结构,应在寒冷季节加强保温。
合理的分缝分块,预防过大起伏;科学的安排施工程序,预防过大的高差以及测面长时间的暴露。此外,我们还需要改善混凝土的基本性能,提高抗裂能力,防止表面干缩。因为提高混凝土的质量能有效预防裂缝的产生。施工中,还应特别注意避免产生贯穿裂缝,这种裂缝一旦出现,将会给混凝土结构带来无法挽回的损害。因此,施工中应以预防其贯穿性裂缝的发生为主。
3)施工方案建议。①表面处理法:主要的工艺有表面涂抹和表面贴补法,表面涂抹通常用于浆材难以灌入的细而浅的裂缝,但裂缝深度为达到钢筋处,不漏水的裂缝,不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝也适用。表面贴补法一般用于大面积漏水的防渗堵漏。②填充法:直接用修补材料填补裂缝,主要用来修复宽度较大的裂缝(0.3mm),其操作简单,费用低廉。宽度小于0.3mm,深度较浅的裂缝以及小规模裂缝的简易处理可采用取开V形槽,再进行填充处理。③结构补强法:由于超重的负载,裂缝长时间没有得到处理,裂缝会扩大,严重影响到桥梁的正常使用,火灾造成裂缝等影响结构强度可采取结构补强法,锚固补强法,预应力法等。
3非结构性裂缝防止措施
实践中,预防塑性沉降裂缝的主要措施就是基础处理、支架搭设、进行科学设计,严格施工。对支架进行全面积预压以预防非弹性的变形;砼中加减水剂减少砼泌水,确保砼保护层厚度、砼施工时进行二次抹面。除了上述的处理方案,为了做好早期砼养护,降低砼中的水份蒸发,应在混凝土结构外覆盖麻袋、海绵等浇水养护。防止温差裂缝的措施有合理安排砼浇注顺序及浇筑速度,在砼浇注的过程中减少部分温差。在夏季施工时,注意骨料要洒水降温,冬季施工时砼表面应覆盖保温。
施工中,必须选择优秀的材料,加强施工工艺的改革,根据混凝土主要技术指标及现场条件,选择合适的水泥和集料,严格控制水灰比,这样才能有效地控制由于施工材料质量而引发的裂缝。
参考文献
[l]邓汉生.桥梁伸缩缝问题的探讨与研究概述[J].广东交通职业技术学院学报,2010,01:44-45.
[2]刘欣,高妍,季海霞,等.钢筋混凝土结构微裂缝下的碳化试验分析[J].徐州建筑职业技术学院学报,2010,01:25-27.
[3]余旺兵.农村公路中小桥梁病害分析与防治[J].淮北职业技术学院学报,2010,01:32-33.