期刊VIP學術指導 符合學術規范和道德
保障品質 保證專業,沒有后顧之憂
混凝土橋梁己在我國得到廣泛的應用,它的施工方法、施工工藝與施工過程中都有其自身的特點。但是,相應暴露出來的質量問題也越來越多,其中,混凝土結構產生的裂縫問題,尤為突出,是一個迫切需要解決的技術難題。雖然理論上,結構裂縫是不可避免的現象,但通過施工中的技術管理措施,減少和控制裂縫是完全可能的。
一、常見的混凝土橋梁裂縫的成因
(一)材料選擇不當形成裂縫。混凝土主要是由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質量不合格,可能導致結構出現裂縫。主要表現在以下幾點:水泥安定性不合格、強度不足、水泥受潮或過期,導致混凝土強度不足,從而引起混凝土開裂;砂石粒徑太小、級配不良、空隙率大,將導致水泥和用水量加大,影響混凝土的強度,使混凝土收縮加大;拌合水或外加劑中氯化物等雜質含量較高時對鋼筋銹蝕有較大影響。
(二)施工工藝問題導致的裂縫。在混凝土結構構件制作、運輸、安裝過程中,施工工藝不合理、施工質量較低,容易產生各種形式的裂縫。在現場澆筑混凝土時,重點注意振搗。漏振、過振或振搗棒抽撤過快,均會影響混凝土的密實性和均勻性,誘導裂縫的產生;混凝土澆筑過快,混凝土流動性較低,在硬化前因混凝土沉實不足,硬化后沉實過大,容易在澆筑數小時后發生裂縫,即塑性收縮裂縫;
(三)溫度變化引起的裂縫。混凝土具有熱脹冷縮性質,當外部環境或結構內部溫度發生彎化,混凝土將發生變形,若變形遭到約束,則在結構內將產生應力,當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中,溫度應力可以達到甚至超出活載應力,溫度裂縫區別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴張或合攏。由于年溫差對橋梁結構的影響主要是導致橋梁的縱向位移,一般可通過橋面伸縮縫、支座位移或設置柔性墩等構造措施相協調,只有結構的位移受到限制時才會引起溫度裂縫;而日照和突然降溫則是導致結構溫度裂縫的最常見原因,主梁或橋墩面受太陽曝曬后,溫度明顯高于其它部位,溫度梯度呈非線形分布。由于受到自身的約束作用,導致局部拉應力較大,出現裂縫。此外,在施工過程中大體積混凝土澆筑之后由于水泥水化放熱,致使內部溫度很高,內部溫差太大,也容易致使表面出現裂縫。
二、橋梁混凝土裂縫的控制與預防措施
(一)設計措施
1.采取合理的結構形式和合理的分塊。混凝土工程施工中如果允許設置水平施工縫,應根據溫度裂縫的要求進行分塊,且設置必要的連接方式。
2.合理布置分布鋼筋:盡量采用小直徑、密間距布筋,結構邊緣處或變截面處需要加強分布筋,表面可以設置鋼筋網片。
3.為防止鋼筋產生銹蝕裂縫,設計時應根據規范要求控制裂縫寬度、采用足夠的保護層厚度。
(二)優選混凝土原材料
1.采用低水化熱的水泥。由于礦物成分及摻加混合材料數量不同,水泥的水化熱差異較大。鋁酸三鈣和硅酸三鈣含量高的,水化熱較高;混合材料摻量多的水泥水化熱較低。為減小水泥水化熱,降低混凝土絕熱溫升和混凝土內部溫度,從而減小內外溫差,應選用低水化熱的水泥產品。
2.摻粉煤灰。可以用適量粉煤灰取代一部分水泥以削減水化熱產生的高溫峰值。混凝土中摻用粉煤灰后,可提高混凝土的抗滲性、耐久性,減少收縮,降低膠凝材料體系的水化熱,提高混凝土的抗拉強度,抑制堿集料反應,減少新拌混凝土的泌水等。
3.骨料的選用。應優先選用熱膨脹系數小、含泥量低的骨料,并強調骨料的連續級配,條件許可時,應盡可能使用粒徑大的骨料。之所以這樣,因為一方面骨料本身的強度就遠大于水泥膠體,另一方面,采用連續級配的骨料,可以提高骨料在混凝土中的所占體積,能大幅度降低水泥用量,從而間接地降低水化熱。
(三)溫度的控制
1.改善骨料級配,采用干硬性混凝土、加添加劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;拌和混凝土時用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;在混凝土中埋設水管,通入冷水降溫;規定合理的拆模時間,氣溫驟降時進行表面保溫,以免混凝土表面發生急劇的溫度變化;施工中長期暴露的混凝土澆筑體表面或薄壁結構,在寒冷季節采用保溫等措施。
2.合理地分縫分塊,避免基礎過大起伏;合理地安排施工工序,避免過大的高差和側面長期暴露。另外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,防止表面干縮。特別是保證混凝土的質量對防止裂縫十分重要。應特別注意避免產生貫穿裂縫,出現后要恢復其結構的整體性是十分困難的。因此施工中應以預防其貫穿性裂縫的發生為主。
(四)采取合適的施工措施
1.澆筑方案。在混凝土施工過程中,為了有效降低混凝土的內外溫差,常采用分塊澆筑。分塊澆筑又可分為分層澆筑法和分段跳倉澆筑法兩種。分層澆筑法目前有全面分層法、分段分層法、斜面分層法3種澆注方案。全面分層澆筑是在第一層全面澆筑完畢后,開始澆筑第二層時,已施工的第一層混凝土還未初凝,如此逐層進行,直至澆筑完成;分段分層澆筑,適用于厚度不大而面積或長度較大的工程,施工時混凝土先從底層開始澆筑,進行至一定距離后再澆筑到第三層,如此依次向前澆筑其他各層;斜面分層適用于結構的長度超過厚度的三倍的澆筑層,振搗上作從澆筑層的下端開始,逐漸上移,此時向前推進的澆筑混凝土攤鋪坡度應小于1: 3,以保證分層混凝土之間的施工質量。
在時間允許的條件下,可將混凝土結構采用分層多次澆注,施工層之間按施工縫處理,即薄層澆筑技術,它可以使混凝土內部的水化熱得以充分地散發,應該注意的是分層澆筑的間歇時間。目前水工混凝土中遵循的原則是薄層短間歇,對施工縫的處理要求十分嚴格;而在橋梁混凝土施工中,由于體積相對較小,多采用一次性整體澆筑和全面分層多次澆筑。
2.振搗工藝。采用二次振搗技術,即是澆灌后的混凝土,在振動界限以前,給予二次振搗,改善混凝土強度,提高抗裂性,能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部生成的水分和孔隙,提高混凝土與鋼筋的握裹力,防止因混凝土沉落而出現的裂縫,以減小內部微裂,增加混凝土密實度,從而可使混凝土抗壓強度提高10-20%左右。
(五)混凝土養護
混凝土養護期間,應重點加強混凝土的濕度和溫度控制,盡量減少表面混凝土的暴露時間,及時對混凝土暴露面進行緊密覆蓋(可采用蓬布、塑料布等進行覆蓋),防止表面水分蒸發。暴露面保護層混凝土初凝前,應卷起覆蓋物,用抹子搓壓表面至少二遍,使之平整后再次覆蓋,此時應注意覆蓋物不要直接接觸混凝土表面,直至混凝土終凝為止。
三、結束語
在橋梁混凝土施工過程中,采用合理的設計措施,正確選擇原材料,采用科學的施工措施,嚴格施工管理,就可以提高混凝土本身抗拉性能,減少混凝土裂縫的產生,保證工程質量。
參考文獻:
[1]王鐵夢。工程結構裂縫控制的綜合方法[J].施工技術,2000.
[2]牛紫龍,混凝土施工中溫度裂縫的分析與控制,工程建設.