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【摘 要】从当前我国桥梁工程实践的状况来看,桥梁工程在施工中往往由于各种因素的影响或几种因素的耦合作用,导致桥梁在运行不久之后出现裂缝,使得桥梁的整体强度迅速下降,对桥梁结构的稳定性造成威胁。为此本文针对当前桥梁施工过程中出现裂缝的原因进行分析,并针对性提出相应的防护措施,期望能有效改善桥梁工程这一质量通病。
【关键词】桥梁,裂缝,质量,混凝土
一、桥梁裂缝分类
在桥梁工程施工作业的开展过程当中,若以跨度为评估指标,可以将混凝土裂缝简单划分为两种类型:其一是宏观裂缝(指裂缝的宽度取值在0.05mm以上,同时,若裂缝宽度在0.2-0.3mm范围内,但已确定裂缝不会持续发生拓展,这种情况也可看做宏观裂缝);其二是微观裂缝(指肉眼无法直接观察到的裂缝,但是固有存在。这种裂缝的宽度多在0.05mm以内,在荷载未超过设计标准的条件下,可认为此类裂缝不会对桥梁工程结构产生不良影响)。以桥梁恒载作为基本条件,桥梁工程当中各个构件所对应的裂缝宽度取值如表1所示。
二、桥梁工程施工过程中产生裂缝的原因分析
桥梁的施工一般在露天的环境之下完成,且桥梁结构庞大复杂,施工难度较大,为此在桥梁施工过程中存在很多因素影响桥梁的施工质量,其中导致桥梁结构出现裂缝问题的主要影响因素有以下几个方面。
1、荷载因素
桥梁工程一般系统庞大,其自身结构具有跨度大、自重大这一特征。若在桥梁施工过程中没有进行严格的桥梁荷载与受力情况的分析,往往会导致桥梁结构在强度没有达到一定的程度时,就承受过多的荷载作用,如此就会导致桥梁结构施工初期产生裂缝。
此外,桥梁施工过程中施工器械的随意摆放,施工车辆的随意运行,施工材料的随意摆动等等问题都会使得桥梁结构的荷载作用增加,并且这些荷载因素很难在桥梁的设计中进行考虑。这些因素的存在都有可能使得桥梁在施工过程中产生受力不均,或者局部荷载过大,使得桥梁结构在局部产生应力集中,产生裂缝。
2、环境温度的影响
混凝土桥梁结构的施工中,混凝土在硬化过程中不可避免的产生水化热反应,使得内部的热量急剧上升。混凝土材料本身的传热性能不佳,如此势必会导致混凝土的内外出现一定的温度差,产生温度应力。当这一温度应力超过混凝土自身的拉应力时,混凝土内部便会产生裂缝,内部裂缝的相互贯通,使得混凝土宏观裂缝出现。此外混凝土结构在养护初期若没有合适的养护措施,也会导致混凝土的内外温差过大,导致裂缝的产生。并且混凝土的桥梁设计过程中,多采用预制的T梁来进行施工,安装过程中进行一定的钢板焊接,焊接过程中,也会引起混凝土的局部温度上升,导致局部的温度应力过大,产生裂缝。
3、施工技术的影响
除去上述的问题之外,施工技术也是导致桥梁结构产生裂缝的主要原因之一。施工技术的问题主要体现为施工过程中未能依据相应的施工要求以及施工技术规范进行操作,或者有些施工员依据自身的施工经验,擅自修改施工顺序,这些施工问题都有可能导致混凝土施工裂缝的产生。
这里所指的施工过程不仅仅是混凝土的施工环节,还包括混凝土的制作、运输、堆放等等环节。任何一个施工环节的疏漏都有可能导致混凝土结构最终产生质量问题。例如进行混凝土的制作过程中,振捣不实;混凝土运输过程的时间过长等等,都有可能导致混凝土自身性能的下降,以致混凝土结构产生一定的质量问题。此外,混凝土结构的模板拆除过程中,由于强度过低导致混凝土结构在荷载作用下出现裂缝,也是一个常见的施工问题。
三、裂缝控制措施
1、工程设计
在施工前期的设计工作中,需要先对于桥梁所在地区的各项条件进行调查,包括气候、自然环境、地质情况等,并对上诉信息资料进行深入的分析,综合考虑各个影响因素,结合实际情况制定设计方案,排除各种环境的不利因素,避免出现混凝土裂缝。在进行桥梁设计的过程中,设计人员需要充分考虑到施工时的各项条件限制,包括温度、空气湿度、施工期间的天气状况等,对材料性能的限制及影响,全面的分析可能导致混凝土裂缝因素,设计出相应的解决方案,作为施工过程中的应急方案,使得施工更加科学。
2、优选施工材料
桥梁施工的材料对于混凝土构建的性能有着直接的影响,尤其是抗拉强度,因此需要抓好施工材料的质量工作。桥梁施工中需要使用的材料极为丰富,包括钢筋、砂土、水泥、水、碎石、添加剂等,上述材料均需要进行相应的抽样检验,发现材料质量不合格,应禁止其进场,以免影响到其抗拉强度。在混凝土的配比设计方面,需要先在实验室进行设计、论证后,才能在现场运用,严格控制其配比。如果在施工过程中出现特殊的天气,如高温天气、暴雨、空气湿度大等,则需要对各种材料的含水量进行检测,包括砂土的含水量、碎石的含水量等,根据检测数据适当调整材料的配比,使之更加科学,提高其抗拉强度,施工中就不易出现裂缝问题,质量更加良好。
3、科学配比混凝土
混凝土是许多材料混合的综合体,包括水泥、砂土、水等,各个构成材料的质量、数量等均会直接影响到混凝土的配比情况。如果砂石的粒径个体规格较小,且空隙率超过一定的程度,需要使用更多的水泥和水,但是其在一定程度上会降低混凝土的强度。其中所用的砂石,如果含有较多的云母,则水泥和骨料的粘结力不足,也会使得混凝土的强度受到较大的影响。另外砂石中有机质、轻物质含量较大时,水泥的硬化缓慢,也会使得混凝土早期的强度降低。因此需要在施工时,不仅需要检查混凝土原材料的质量,也需要对其配比实施严格的控制,可以在实验室进行配比实验,对其强度进行检查后,才能最终确认其配比数据。
4、规范施工过程
施工过程中的各项操作也会对其质量产生直接的影响,具体可以分为以下两点:①充分振捣分层浇筑混凝土的过程中,分层的厚度均需要保持在振动棒的1.25倍以内。振捣的过程中,需要将其插入下一层中,深度约为55cm左右避免上下层之间出现接合缝隙缝。另外还需要在下层混凝土尚未初凝的条件下进行上层混凝土的振捣,振捣需要均匀,全面,避免出现遗漏的位置;②设置保护层设置混凝土保护层主要是保护钢筋,防止其暴力在空气中受到风化或者腐蚀。在确认混凝土保护层的厚度时,需要测量纵向钢筋外缘到混凝土表面之间距离的最小值,将其作为其厚度,并结合混凝土结构中各类构件的耐久性及受力钢筋的锚固情况等,适当调整期厚度,保护混凝土,避免受到环境的影响而出现裂缝。
5、混凝土的养护
在混凝土施工完毕后,需要做好相应的养护措施,包括保温、保湿等,能够有效避免其表面出现干缩裂缝。如果施工时间是冬季,在进行浇筑后,需要在其表面实施洒水养护,保持湿度,且表面温度需要保持在20℃以内,避免表面水分流失过快形成裂缝。
四、结束语
桥梁施工过程中,混凝土裂缝是桥梁质量的通病,只有严格的控制混凝土材料质量,根据规范标准进行现场施工,并对已出现的裂缝进行及时的处理,综合上述的措施,就能够有效的控制混凝土裂缝,保证桥梁工程的质量。在实际的桥梁工程中,应对桥梁施工进行严格控制的同时,也要及时避免可能导致桥梁结构产生裂缝的各种因素,因地制宜、因人制宜,才能保证最佳的施工质量。
参考文献:
[1]倪琳.浅析大体积现浇混凝土施工中裂缝问题的防治[J].门窗,2013,12:161.
[2]孙锋.桥梁施工中有关裂缝问题的研究[J].中华民居(下旬刊),2014,04:297.
[3]衣君.建筑物变形裂缝的原因分析与治理方案研究[D].海南大学,2014.
[4]白永忠.公路桥梁施工中混凝土裂缝问题探讨[J].科技与企业,2013,08:198.
【关键词】桥梁,裂缝,质量,混凝土
一、桥梁裂缝分类
在桥梁工程施工作业的开展过程当中,若以跨度为评估指标,可以将混凝土裂缝简单划分为两种类型:其一是宏观裂缝(指裂缝的宽度取值在0.05mm以上,同时,若裂缝宽度在0.2-0.3mm范围内,但已确定裂缝不会持续发生拓展,这种情况也可看做宏观裂缝);其二是微观裂缝(指肉眼无法直接观察到的裂缝,但是固有存在。这种裂缝的宽度多在0.05mm以内,在荷载未超过设计标准的条件下,可认为此类裂缝不会对桥梁工程结构产生不良影响)。以桥梁恒载作为基本条件,桥梁工程当中各个构件所对应的裂缝宽度取值如表1所示。
二、桥梁工程施工过程中产生裂缝的原因分析
桥梁的施工一般在露天的环境之下完成,且桥梁结构庞大复杂,施工难度较大,为此在桥梁施工过程中存在很多因素影响桥梁的施工质量,其中导致桥梁结构出现裂缝问题的主要影响因素有以下几个方面。
1、荷载因素
桥梁工程一般系统庞大,其自身结构具有跨度大、自重大这一特征。若在桥梁施工过程中没有进行严格的桥梁荷载与受力情况的分析,往往会导致桥梁结构在强度没有达到一定的程度时,就承受过多的荷载作用,如此就会导致桥梁结构施工初期产生裂缝。
此外,桥梁施工过程中施工器械的随意摆放,施工车辆的随意运行,施工材料的随意摆动等等问题都会使得桥梁结构的荷载作用增加,并且这些荷载因素很难在桥梁的设计中进行考虑。这些因素的存在都有可能使得桥梁在施工过程中产生受力不均,或者局部荷载过大,使得桥梁结构在局部产生应力集中,产生裂缝。
2、环境温度的影响
混凝土桥梁结构的施工中,混凝土在硬化过程中不可避免的产生水化热反应,使得内部的热量急剧上升。混凝土材料本身的传热性能不佳,如此势必会导致混凝土的内外出现一定的温度差,产生温度应力。当这一温度应力超过混凝土自身的拉应力时,混凝土内部便会产生裂缝,内部裂缝的相互贯通,使得混凝土宏观裂缝出现。此外混凝土结构在养护初期若没有合适的养护措施,也会导致混凝土的内外温差过大,导致裂缝的产生。并且混凝土的桥梁设计过程中,多采用预制的T梁来进行施工,安装过程中进行一定的钢板焊接,焊接过程中,也会引起混凝土的局部温度上升,导致局部的温度应力过大,产生裂缝。
3、施工技术的影响
除去上述的问题之外,施工技术也是导致桥梁结构产生裂缝的主要原因之一。施工技术的问题主要体现为施工过程中未能依据相应的施工要求以及施工技术规范进行操作,或者有些施工员依据自身的施工经验,擅自修改施工顺序,这些施工问题都有可能导致混凝土施工裂缝的产生。
这里所指的施工过程不仅仅是混凝土的施工环节,还包括混凝土的制作、运输、堆放等等环节。任何一个施工环节的疏漏都有可能导致混凝土结构最终产生质量问题。例如进行混凝土的制作过程中,振捣不实;混凝土运输过程的时间过长等等,都有可能导致混凝土自身性能的下降,以致混凝土结构产生一定的质量问题。此外,混凝土结构的模板拆除过程中,由于强度过低导致混凝土结构在荷载作用下出现裂缝,也是一个常见的施工问题。
三、裂缝控制措施
1、工程设计
在施工前期的设计工作中,需要先对于桥梁所在地区的各项条件进行调查,包括气候、自然环境、地质情况等,并对上诉信息资料进行深入的分析,综合考虑各个影响因素,结合实际情况制定设计方案,排除各种环境的不利因素,避免出现混凝土裂缝。在进行桥梁设计的过程中,设计人员需要充分考虑到施工时的各项条件限制,包括温度、空气湿度、施工期间的天气状况等,对材料性能的限制及影响,全面的分析可能导致混凝土裂缝因素,设计出相应的解决方案,作为施工过程中的应急方案,使得施工更加科学。
2、优选施工材料
桥梁施工的材料对于混凝土构建的性能有着直接的影响,尤其是抗拉强度,因此需要抓好施工材料的质量工作。桥梁施工中需要使用的材料极为丰富,包括钢筋、砂土、水泥、水、碎石、添加剂等,上述材料均需要进行相应的抽样检验,发现材料质量不合格,应禁止其进场,以免影响到其抗拉强度。在混凝土的配比设计方面,需要先在实验室进行设计、论证后,才能在现场运用,严格控制其配比。如果在施工过程中出现特殊的天气,如高温天气、暴雨、空气湿度大等,则需要对各种材料的含水量进行检测,包括砂土的含水量、碎石的含水量等,根据检测数据适当调整材料的配比,使之更加科学,提高其抗拉强度,施工中就不易出现裂缝问题,质量更加良好。
3、科学配比混凝土
混凝土是许多材料混合的综合体,包括水泥、砂土、水等,各个构成材料的质量、数量等均会直接影响到混凝土的配比情况。如果砂石的粒径个体规格较小,且空隙率超过一定的程度,需要使用更多的水泥和水,但是其在一定程度上会降低混凝土的强度。其中所用的砂石,如果含有较多的云母,则水泥和骨料的粘结力不足,也会使得混凝土的强度受到较大的影响。另外砂石中有机质、轻物质含量较大时,水泥的硬化缓慢,也会使得混凝土早期的强度降低。因此需要在施工时,不仅需要检查混凝土原材料的质量,也需要对其配比实施严格的控制,可以在实验室进行配比实验,对其强度进行检查后,才能最终确认其配比数据。
4、规范施工过程
施工过程中的各项操作也会对其质量产生直接的影响,具体可以分为以下两点:①充分振捣分层浇筑混凝土的过程中,分层的厚度均需要保持在振动棒的1.25倍以内。振捣的过程中,需要将其插入下一层中,深度约为55cm左右避免上下层之间出现接合缝隙缝。另外还需要在下层混凝土尚未初凝的条件下进行上层混凝土的振捣,振捣需要均匀,全面,避免出现遗漏的位置;②设置保护层设置混凝土保护层主要是保护钢筋,防止其暴力在空气中受到风化或者腐蚀。在确认混凝土保护层的厚度时,需要测量纵向钢筋外缘到混凝土表面之间距离的最小值,将其作为其厚度,并结合混凝土结构中各类构件的耐久性及受力钢筋的锚固情况等,适当调整期厚度,保护混凝土,避免受到环境的影响而出现裂缝。
5、混凝土的养护
在混凝土施工完毕后,需要做好相应的养护措施,包括保温、保湿等,能够有效避免其表面出现干缩裂缝。如果施工时间是冬季,在进行浇筑后,需要在其表面实施洒水养护,保持湿度,且表面温度需要保持在20℃以内,避免表面水分流失过快形成裂缝。
四、结束语
桥梁施工过程中,混凝土裂缝是桥梁质量的通病,只有严格的控制混凝土材料质量,根据规范标准进行现场施工,并对已出现的裂缝进行及时的处理,综合上述的措施,就能够有效的控制混凝土裂缝,保证桥梁工程的质量。在实际的桥梁工程中,应对桥梁施工进行严格控制的同时,也要及时避免可能导致桥梁结构产生裂缝的各种因素,因地制宜、因人制宜,才能保证最佳的施工质量。
参考文献:
[1]倪琳.浅析大体积现浇混凝土施工中裂缝问题的防治[J].门窗,2013,12:161.
[2]孙锋.桥梁施工中有关裂缝问题的研究[J].中华民居(下旬刊),2014,04:297.
[3]衣君.建筑物变形裂缝的原因分析与治理方案研究[D].海南大学,2014.
[4]白永忠.公路桥梁施工中混凝土裂缝问题探讨[J].科技与企业,2013,08:198.