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淺析橋梁施工中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及應(yīng)對(duì)措施
摘要:橋梁工程施工中,裂縫的產(chǎn)生會(huì)嚴(yán)重影響橋梁施工質(zhì)量,以及橋梁的使用壽命,因此全面分析橋梁混凝土裂縫產(chǎn)生的原因,采取積極有效的解決方案,意義重大。文章闡述了混凝土裂縫產(chǎn)生的原因,分析了裂縫控制措施。
關(guān)鍵詞:橋梁施工 混凝土裂縫 原因 措施
0 引言
隨著我國(guó)橋梁技術(shù)的突飛猛進(jìn),大體積混凝土在橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛;炷潦菓(yīng)用最廣泛最重要的工程材料之一,具有取材廣泛、價(jià)格低廉、抗壓強(qiáng)度高、耐火性好、不易風(fēng)化、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),可以預(yù)計(jì)隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的迅猛發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域還會(huì)進(jìn)一步拓寬。在應(yīng)用混凝土材料進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)、公路、橋梁及隧道等工程建設(shè)中,人們也發(fā)現(xiàn),混凝土開(kāi)裂是最常見(jiàn)的一種病害,并且已成為影響工程結(jié)構(gòu)使用壽命的重要影響因素之一。在混凝土橋梁結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的各種各樣的裂縫,形成的原因也是千差萬(wàn)別,因此其危害性也會(huì)有顯著的差異。
1 橋梁施工中混凝土裂縫概述
一般來(lái)講,橋梁施工中混凝土裂縫可分為溫度引起的裂縫、收縮引起的裂縫、鋼筋銹蝕引起的裂縫、沉降引起的裂縫、凍脹引起的裂縫、施工材料質(zhì)量引起的裂縫及施工裂縫等。①溫度變化引起的裂縫混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì),當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時(shí).混凝土將發(fā)生變形,一旦變形受阻,則會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力.當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí),即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中。溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超出活載應(yīng)力。②收縮引起的裂縫收縮裂縫是混凝土因收縮而發(fā)生的體積變化,它主要包括塑性收縮裂縫和干縮裂縫。塑性收縮裂縫主要發(fā)生在初凝開(kāi)始,進(jìn)行養(yǎng)護(hù)之前.此時(shí)水泥水化反應(yīng)劇烈,會(huì)出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā),混凝土失水收縮。收縮時(shí),表層受到深層混凝土以及模板、鋼筋的制約,使由軟變硬中的塑態(tài)混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力,從而形成微裂縫。而干縮裂縫則多發(fā)生在混凝土硬化前后.此時(shí)混凝土表層水分散發(fā)快,內(nèi)部散發(fā)慢,因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮。表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束.致使表面混凝土承受拉力,當(dāng)表面混凝土受到的拉應(yīng)力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí),就會(huì)產(chǎn)生收縮裂縫。③沉降引起的裂縫由于基礎(chǔ)產(chǎn)生豎向不均勻沉降或水平方向位移,使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力。當(dāng)其超過(guò)混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度時(shí),結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。④鋼筋銹蝕引起的裂由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足,混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕碳化至鋼筋表而,使鋼筋周?chē)炷翂A度降低,或由于氯化物介人.鋼筋中鐵離子含量較高,均可引起鋼筋表面氧化膜破壞。鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng),其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來(lái)增長(zhǎng)約24倍,從而對(duì)周?chē)炷廉a(chǎn)生膨脹應(yīng)力,導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開(kāi)裂、剝離,沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫,并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕,使得鋼筋有效斷面面積減小,鋼筋與混凝土握裹力削弱。結(jié)構(gòu)承載力下降,并將誘發(fā)其他形式的裂縫,加劇鋼筋銹蝕,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。⑤凍脹引起的裂縫混凝土構(gòu)件是非勻質(zhì)密實(shí)構(gòu)件,其內(nèi)部存在各種空隙,當(dāng)處于吸水飽和狀態(tài)的混凝土溫度低于0℃時(shí),內(nèi)部水分凍結(jié),體積膨脹9%,使混凝土因膨脹而產(chǎn)生拉應(yīng)力導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。冬季施工時(shí),對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施,也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。溫度低于0℃和混凝土吸水飽和,是發(fā)生凍脹破壞的必要條件。另外,當(dāng)混凝土中骨料空隙多、吸水性強(qiáng),骨料中含泥土等雜質(zhì)過(guò)多;混凝土水灰比偏大、振搗不密實(shí);養(yǎng)護(hù)不足使混凝土早期受凍等,均可能導(dǎo)致混凝土凍脹裂縫。
2 裂縫控制措施分析
2.1 加強(qiáng)溫度控制,改善混凝土裂縫 充分改良骨料的配置,適當(dāng)增加添加劑,盡可能采用干硬性混凝土進(jìn)行橋梁施工,這樣可有效降低混凝土中的水泥成分。在混凝土的拌和過(guò)程中,在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)⑺疄⒃谒槭,達(dá)到冷卻碎石的目的,從而降低了混凝土澆注時(shí)的溫度。尤其在夏天的施工中,必須減少混凝土的澆注厚度,利用澆注層的面積,充分散熱。適當(dāng)條件下,可在混凝土內(nèi)部敷設(shè)降溫水管,達(dá)到全面降溫混凝土的目的。對(duì)于施工工序的安排,必須時(shí)間合理。對(duì)于混凝土暴露面積,要適宜。對(duì)混凝土來(lái)說(shuō),其性能的好壞常常異常重要,選擇高性能的混凝土,增加抗裂效果,避免表面干縮程度大的混凝土應(yīng)用于橋梁施工中。塑性沉降裂縫在施工中常常見(jiàn)到,所以在施工中必須加強(qiáng)基礎(chǔ)處理,合理對(duì)支架進(jìn)行布置。就支架來(lái)說(shuō),必須用面積法測(cè)定表面受力,采取預(yù)壓措施,來(lái)減低非彈性形變的產(chǎn)生。在混凝土中添加減水劑,這樣的話(huà)能避免泌水,增加了混凝土保護(hù)層厚度,在橋梁施工中,有必要采取二次抹面。對(duì)于塑性收縮裂縫而言,其主要的防治方法是加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù),然后降低混凝土中水分增發(fā)的速度。此方法具體是用麻袋以及海綿等物質(zhì)覆蓋混凝土結(jié)構(gòu)的表面,對(duì)混凝土進(jìn)行澆水濕治。溫度裂縫的防治措施,主要是加強(qiáng)注意施工中混凝土澆注時(shí)間以及速度,在澆注過(guò)程中控制溫度。在夏季而言,混凝土骨料必須進(jìn)行灑水,而在冬季施工中,混凝土表面采取保溫措施。
2.2 施工控制 嚴(yán)格控制混凝土施工配合比,根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)和質(zhì)量檢驗(yàn)以及混凝土和易性的要求確定配合比,嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量,要求監(jiān)理嚴(yán)格監(jiān)督控制。把好質(zhì)量關(guān),選擇級(jí)配良好的石子,控制砂的粒徑及含量,適當(dāng)減少空隙率以減少混凝土收縮量,從而加強(qiáng)混凝土抗裂強(qiáng)度。養(yǎng)護(hù)實(shí)踐證明,混凝土養(yǎng)護(hù)工作,是整個(gè)施工過(guò)程中非常重要環(huán)節(jié),忽視對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù),既會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度,又易使其在硬化過(guò)程中失水得不到及時(shí)補(bǔ)償而產(chǎn)生裂縫。更重要的是在高溫下施工,應(yīng)經(jīng)常澆水養(yǎng)護(hù),一來(lái)可減少溫度產(chǎn)生的裂縫,二來(lái)可降低由于混凝土的收縮而產(chǎn)生的約束應(yīng)力,有效控制裂縫。
2.3 裂縫修補(bǔ)
2.3.1 表面修補(bǔ) 裂縫的修補(bǔ)方法通常是表面修補(bǔ),其優(yōu)勢(shì)十分明顯,常常處理表面裂縫以及深度裂縫,而且對(duì)于混凝土的結(jié)構(gòu)承載力影響很小。表面修補(bǔ)法,作為裂縫修補(bǔ)的常用技術(shù),一般來(lái)講,其做法就是表面涂漿,即在混凝土裂縫的表面涂抹水泥漿,有些橋梁工程中采用環(huán)氧膠泥進(jìn)行表面涂抹,并為了滿(mǎn)足防腐需要,在裂縫涂漿后,采取刷漆措施。有些時(shí)候,表面修補(bǔ)完成后,往往由于應(yīng)力的存在,使得混凝土裂縫繼續(xù)開(kāi)裂,此時(shí)可在裂縫的表面粘附玻璃纖維布,確保裂縫修補(bǔ)完整。
2.3.2 灌漿法 當(dāng)裂
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