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摘要:国家经济水平的快速提升,使得交通運输压力不断增加,要想保证人们出行安全,就需要提高道桥施工的质量,优化路桥结构,提高支撑构建的承重能力。桥梁墩台是桥梁中重要的支撑结构,墩台的体积比较大,在使用期间容易出现裂缝,导致该结构裂缝的因素有很多,由于混凝土原材料的应用特性,在拌制的过程中容易出现水热化反应,温度应力的增加,内外温差过大就会产生裂缝,这就需要施工单位掌握好各项因素,提前做好预防措施,避免裂缝的产生。
关键词:桥梁墩台;大体积混凝土;施工裂缝;预防措施
一、导致桥梁墩台大体积混凝土裂缝的主要因素
桥梁墩台是桥梁结构中重要的组成部位,其主要起到承受荷载的作用,该结构承受的压力比较大,想要满足桥梁需求,就需要使用大体积混凝土。混凝土在应用的过程中严格按照施工标准进行相关操作,但是其在实际应用的过程中还是会受到是某些因素的影响而出现裂缝问题。通常导致裂缝的原因就是水泥材料在使用的过程中会发生水热化反应,使结构的内外温差出现较大的变化,从而产生温度应力,在超过混凝土的承受范围后,结构就会开裂。大体积混凝土在浇筑完成后,其强度会慢慢增加,这一过程是水和水泥发生反应的过程,使用的其他材料也是提高混凝土强度的关键。但是水和水泥发生反应的过程中,会出现放热现象,释放出一定的热量导致温度提高,这就会对混凝土内部结构造成影响。
在初步推进混凝土浇筑施工时,水泥与水接触就会产生直接反应,并释放出大量热量,尤其是在混凝土逐渐凝固的过程中,每克水泥都将释放出相应热量,这就导致混凝土内部的温度受其影响逐渐上升,最高可以达到55摄氏度以上,70摄氏度以下。但是由于混凝土结构在凝固过程中具有一定的密闭性,这就使得内部温度与表面温度之间存在一定差值,这是因为内部散热能效较弱,这样热量就会存在于内部,而混凝土外部表面能够与空气直接接触,散热效果就比较好,温度就较低,因此,其内部温度与外部温度明显不同,这种从内部延伸至外部的温度差,会导致混凝土内部及外部两种应力值不同,并且其压力方向并不一致,当外部压力超出内部最大承受值时,混凝土表面就会出现裂缝。
二、桥梁墩台大体积混凝土施工裂缝的预防措施
1、保证科学配比
从上文可以了解到,导致大体积混凝土裂缝的主要原因就是水泥的水热化反应,发生反应之后温度就会升高,使内外温度差增大,就会对整体的结构造成影响,想要避免这种现象的发生,首先要对原材料的比例进行合理配置,将水泥的用量控制在合理的范围内,在保证混凝土质量的前提下,减少混凝土中的水分,可以适当的加入减水剂,在选择减水剂的过程中,要从优化混凝土的结构性能方面来考虑。质量较好的减水剂在实际应用的过程中也一定要控制好材料的各项标准,确定满足施工要求之后才能与减水剂相结合,在这一过程中需要对其他材料的用量进行精准控制,这样才能优化混凝土的性能,避免出现内外温度相差过大的情况,要确保外部温度和内部温度大致相同。桥梁在使用的过程对桥梁墩台的性能要求是非常高的,其要有较强的抗压能力和抗裂性,需要将钢筋材料合理的应用到其中,增强大体积混凝土的抗拉力,提高桥墩的稳固性。在实际施工的过程中,一定要结合桥梁施工需求来选择钢筋材料,应用时还需要对结构进行固定,这样混凝土在凝固时产生的作用力就可以用钢筋的拉力抵消,避免了裂缝的产生。
2、做好原材料的控制
水泥是水化反应产生水化热主要材料,不同品种的水泥所产生的是水化热不同的,在墩台大体积混凝土施工过程中,要充分利用矿渣硅酸盐水泥,火山灰和其他微粒超细的水泥。在条件许可时,应首选收缩小或微型扩张的水泥,因为扩张水泥水化膨胀的时间有一定的预压力,这在水化热后期可部分抵消混凝土温度徐变应力,从而降低混凝土的拉应力,可提高混凝土的抗裂性能。
试验表明,每增加10kg水泥材料,浇筑温度就会相应增加1℃,水化热与水泥用量成正比,因此,在混凝土施工过程中要尽量减少混凝土中水泥的实际用量,以降低水泥用量,减少水化热。但应在合理的范围内,以避免水泥含量过低,导致构件强度降低,造成结构安全风险在桥墩台大体积混凝土材料配比中加人一定量的粉煤灰,可以提高混凝土的和易性,加大混凝土的流动性,采用泵输送浇筑方便,还可以提高混凝土的密度和透气性,减少混凝土的收缩,减少水泥的量。
混凝土粗细骨料的比例一般为混凝土总量的80%~83%,是影响混凝土强度的主要材料,因此.应该选择膨胀系数小,骨料表面清理洁净,及具有良好级配的骨料。桥墩大体积混凝土中也可加入一定量的大小为150~300mm的大块石,要求无裂缝硬度高,使用前清洗干净。掺加一定量的大石块,减少了混凝土的总用量,也减少了水泥用量,节约了材料,同时石块具有吸收热量效能,进一步降低了水化反应中的水化热,对控制裂缝有很大的好处。
3、科学养护
刚完成浇筑的混凝土,处于凝固硬化阶段,些时水化反应速度较快,潮湿适宜的条件可防止混凝土表面脱水,而产生干缩裂缝,此时应及时洒水保温。待混凝土终凝后,应立即用塑料薄膜、草袋等覆盖,防止水分蒸发。在塑料薄膜上,再用草包等保温材料加以覆盖,减缓混凝土表面温度的下降,以控制混凝土其内外的温差变化。对于不便覆盖的竖壁,用性能好的塑胶膜板,并延长拆模时间,实行带模养生。混凝土内外温差小于20℃时,方可拆除模板和保温层,若要提前拆模,在拆后立即保温养护。
三、桥梁墩台大体积混凝土裂缝检查与处理
对于混凝土表面裂缝,因为其对墩台结构强度、耐久性和安全性影响较小,一般可不作处理。而对深层裂缝和贯穿裂缝可以用风镐、风钻或人工将裂缝部位凿除,直到看不见裂缝为止,重新在上面浇筑混凝土。当裂缝较深时,应在混凝土硬化后,在裂缝上铺设1~2层的钢筋后再继续浇筑混凝土。对细深不规则裂缝也可以采取水泥灌浆和化学灌浆。
结语:
在桥梁墩台大体积混凝土的施工中,针对混凝土产生裂缝成因和特点,通过控制优化混凝土配合比设计,改善骨料级配,降低水灰比,掺加外加剂,减少水泥用量等原材料控制并积极改善混凝土浇筑施工工艺,提高施工质量、做好温度监测工作及加强养护等方面采取有效技术措施,就能最大限度的消除和减少墩台大体积混凝土裂缝病害的产生,使桥梁墩台大体积混凝土的质量得到有效的保证。
参考文献:
[1]高锦纯.浅谈高桥墩桥梁基础大体积混凝土施工裂缝的控制措施[J].大陆桥视野,2016(2):109-109.
[2]廖泽蔼.浅析桥梁墩台大体积混凝土裂缝防治[J].建筑工程技术与设计,2016(28).
关键词:桥梁墩台;大体积混凝土;施工裂缝;预防措施
一、导致桥梁墩台大体积混凝土裂缝的主要因素
桥梁墩台是桥梁结构中重要的组成部位,其主要起到承受荷载的作用,该结构承受的压力比较大,想要满足桥梁需求,就需要使用大体积混凝土。混凝土在应用的过程中严格按照施工标准进行相关操作,但是其在实际应用的过程中还是会受到是某些因素的影响而出现裂缝问题。通常导致裂缝的原因就是水泥材料在使用的过程中会发生水热化反应,使结构的内外温差出现较大的变化,从而产生温度应力,在超过混凝土的承受范围后,结构就会开裂。大体积混凝土在浇筑完成后,其强度会慢慢增加,这一过程是水和水泥发生反应的过程,使用的其他材料也是提高混凝土强度的关键。但是水和水泥发生反应的过程中,会出现放热现象,释放出一定的热量导致温度提高,这就会对混凝土内部结构造成影响。
在初步推进混凝土浇筑施工时,水泥与水接触就会产生直接反应,并释放出大量热量,尤其是在混凝土逐渐凝固的过程中,每克水泥都将释放出相应热量,这就导致混凝土内部的温度受其影响逐渐上升,最高可以达到55摄氏度以上,70摄氏度以下。但是由于混凝土结构在凝固过程中具有一定的密闭性,这就使得内部温度与表面温度之间存在一定差值,这是因为内部散热能效较弱,这样热量就会存在于内部,而混凝土外部表面能够与空气直接接触,散热效果就比较好,温度就较低,因此,其内部温度与外部温度明显不同,这种从内部延伸至外部的温度差,会导致混凝土内部及外部两种应力值不同,并且其压力方向并不一致,当外部压力超出内部最大承受值时,混凝土表面就会出现裂缝。
二、桥梁墩台大体积混凝土施工裂缝的预防措施
1、保证科学配比
从上文可以了解到,导致大体积混凝土裂缝的主要原因就是水泥的水热化反应,发生反应之后温度就会升高,使内外温度差增大,就会对整体的结构造成影响,想要避免这种现象的发生,首先要对原材料的比例进行合理配置,将水泥的用量控制在合理的范围内,在保证混凝土质量的前提下,减少混凝土中的水分,可以适当的加入减水剂,在选择减水剂的过程中,要从优化混凝土的结构性能方面来考虑。质量较好的减水剂在实际应用的过程中也一定要控制好材料的各项标准,确定满足施工要求之后才能与减水剂相结合,在这一过程中需要对其他材料的用量进行精准控制,这样才能优化混凝土的性能,避免出现内外温度相差过大的情况,要确保外部温度和内部温度大致相同。桥梁在使用的过程对桥梁墩台的性能要求是非常高的,其要有较强的抗压能力和抗裂性,需要将钢筋材料合理的应用到其中,增强大体积混凝土的抗拉力,提高桥墩的稳固性。在实际施工的过程中,一定要结合桥梁施工需求来选择钢筋材料,应用时还需要对结构进行固定,这样混凝土在凝固时产生的作用力就可以用钢筋的拉力抵消,避免了裂缝的产生。
2、做好原材料的控制
水泥是水化反应产生水化热主要材料,不同品种的水泥所产生的是水化热不同的,在墩台大体积混凝土施工过程中,要充分利用矿渣硅酸盐水泥,火山灰和其他微粒超细的水泥。在条件许可时,应首选收缩小或微型扩张的水泥,因为扩张水泥水化膨胀的时间有一定的预压力,这在水化热后期可部分抵消混凝土温度徐变应力,从而降低混凝土的拉应力,可提高混凝土的抗裂性能。
试验表明,每增加10kg水泥材料,浇筑温度就会相应增加1℃,水化热与水泥用量成正比,因此,在混凝土施工过程中要尽量减少混凝土中水泥的实际用量,以降低水泥用量,减少水化热。但应在合理的范围内,以避免水泥含量过低,导致构件强度降低,造成结构安全风险在桥墩台大体积混凝土材料配比中加人一定量的粉煤灰,可以提高混凝土的和易性,加大混凝土的流动性,采用泵输送浇筑方便,还可以提高混凝土的密度和透气性,减少混凝土的收缩,减少水泥的量。
混凝土粗细骨料的比例一般为混凝土总量的80%~83%,是影响混凝土强度的主要材料,因此.应该选择膨胀系数小,骨料表面清理洁净,及具有良好级配的骨料。桥墩大体积混凝土中也可加入一定量的大小为150~300mm的大块石,要求无裂缝硬度高,使用前清洗干净。掺加一定量的大石块,减少了混凝土的总用量,也减少了水泥用量,节约了材料,同时石块具有吸收热量效能,进一步降低了水化反应中的水化热,对控制裂缝有很大的好处。
3、科学养护
刚完成浇筑的混凝土,处于凝固硬化阶段,些时水化反应速度较快,潮湿适宜的条件可防止混凝土表面脱水,而产生干缩裂缝,此时应及时洒水保温。待混凝土终凝后,应立即用塑料薄膜、草袋等覆盖,防止水分蒸发。在塑料薄膜上,再用草包等保温材料加以覆盖,减缓混凝土表面温度的下降,以控制混凝土其内外的温差变化。对于不便覆盖的竖壁,用性能好的塑胶膜板,并延长拆模时间,实行带模养生。混凝土内外温差小于20℃时,方可拆除模板和保温层,若要提前拆模,在拆后立即保温养护。
三、桥梁墩台大体积混凝土裂缝检查与处理
对于混凝土表面裂缝,因为其对墩台结构强度、耐久性和安全性影响较小,一般可不作处理。而对深层裂缝和贯穿裂缝可以用风镐、风钻或人工将裂缝部位凿除,直到看不见裂缝为止,重新在上面浇筑混凝土。当裂缝较深时,应在混凝土硬化后,在裂缝上铺设1~2层的钢筋后再继续浇筑混凝土。对细深不规则裂缝也可以采取水泥灌浆和化学灌浆。
结语:
在桥梁墩台大体积混凝土的施工中,针对混凝土产生裂缝成因和特点,通过控制优化混凝土配合比设计,改善骨料级配,降低水灰比,掺加外加剂,减少水泥用量等原材料控制并积极改善混凝土浇筑施工工艺,提高施工质量、做好温度监测工作及加强养护等方面采取有效技术措施,就能最大限度的消除和减少墩台大体积混凝土裂缝病害的产生,使桥梁墩台大体积混凝土的质量得到有效的保证。
参考文献:
[1]高锦纯.浅谈高桥墩桥梁基础大体积混凝土施工裂缝的控制措施[J].大陆桥视野,2016(2):109-109.
[2]廖泽蔼.浅析桥梁墩台大体积混凝土裂缝防治[J].建筑工程技术与设计,2016(28).