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摘要:裂缝是混凝土结构经常出现的一种现象。裂缝的产生会让混凝土的结构组织遭到破坏,承压能力降低,使用功能更是会受到严重的影响,同时,内部的钢筋还会遭到腐蚀,混凝土的碳化,整个材料的耐久性都会降低,影响桥梁的承载能力。本文分析了桥梁混凝土裂缝的施工成因,探讨了裂缝的施工控制技术。
关键词:桥梁混凝土;裂缝;原因;施工控制技术
中图分类号:U445 文献标识码:A文章编号:
随着公路桥梁建设的发展,混凝土桥梁发展越来越宽,也为混凝土桥梁施工带来了新的难题,在超宽桥梁施工过程中,由于混凝土浇筑方量较大,浇筑时间过长,工人休息时间难以得到保证,疲劳工作,以及自然条件的影响,浇筑过程中特别是夏天浇筑温度较高水分流失过快等等原因。使混凝土结构在施工过程中很容易出现裂缝, 不仅会影响工程质量, 严重者还会导致桥梁垮塌。提高混凝土结构的质量,减少混凝土裂缝是当前桥梁工程建设中面临的重要课题。
一、桥梁混凝土裂缝的原因
1、设计荷载引起的裂缝
(1)设计计算阶段的结构计算不合理,受力假设与实际受力不符,安全系数不够,不考虑施工的可能性,构造处理不当等。
(2)施工阶段中不加限制的堆放施工机具、材料;随意翻身、起吊、运输、安装;不按设计图纸施工,擅自更改结构施工顺序等。
(3)施工过程中,满堂支架地基发生沉降,满堂支架预压时间荷载没有达到设计要求。
2、材料选择不当引起的裂缝
混凝土主要由胶凝材料、水和骨料等按适当比例配制,经混合搅拌,硬化成型的一种人工石材。混凝土拌合物在水中浇筑时易离析,使水泥和骨料分离,造成混凝土不匀质,施工配合比、坍落度、配制混凝土所采用的材料不合格,可能导致局部拉应力较大,出现裂缝。要有以下几种表现:水泥体积安定性及早期强度等各项指标都是不一样的,施工中如果不进行试验及试用,会造成很大的水泥浪费或混凝土强度不合格的严重质量事故,安定性不良的水泥会使水泥硬,混凝土强度不足,化体开裂强度降低,甚至引起结构破坏危害极大。
3、施工质量控制不当引起的裂缝
(1)混凝土振捣不密实、不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞,导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。
(2)混凝土搅拌、运输时间过长,使水分蒸发过多,引起混凝土塌落度过低,使混凝土出现不规则的收缩裂缝。
(3)用泵送混凝土施工时,为保证混凝土的流动性,增加水和水泥用量,或因其它原因加大了水灰比,导致混凝土凝结硬化时收缩量增加,使得混凝土体积上出现不规则裂缝。
(4)混凝土分层或分段浇筑时,接头部位处理不好,易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。如混凝土分层浇筑时,后浇混凝土因停电、下雨等原因未能在前浇混凝土初凝前浇筑,引起层面之间的水平裂缝;采用分段现浇时,先浇混凝土接触面凿毛、清洗不好,新旧混凝土之间粘结力小,或后浇混凝土养护不到位,导致混凝土收缩而引起裂缝。
二、桥梁混凝土裂缝的施工技术
1、材料的控制
选用低水化热的水泥,对原材料(钢筋、水泥、砂、碎石、水等)都从进行严格的抽样检验。对混凝土配合比应进行对比试验,在高温下或雨后施工对砂、碎石应进行含水显实验,及时调整施工配合比,确保混凝土的施工质量。适量掺用优质的粉煤灰等活性混合材料,以保证混凝土中含有一定的胶凝材料总量,而不提高水化热温升。改善骨料级配,采用干硬性混凝土、加添加剂等措施以减少混凝土中的水泥用量。
2、施工工艺质量控制
在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、拼装及吊装过程中,若施工工艺不合理,施工质量低劣,容易产生各种裂缝,裂缝的宽度因产生的原因而异。比较常见的有:混凝土振捣过快,混凝土流动性较低,在硬化前因混凝土沉实不足,硬化后沉实过大,容易浇筑数小时后发生裂缝,既塑性收缩裂缝;混凝土应严格按配合比计量投料,拌和时间不应小于1~2min,使和易性好,不离析,不析水,运输时间短,浇注时分层浇注,分层厚度不应大于30cm。振捣时应让振捣棒插入前层5~l0cm,振捣时间为lmin 左右,直至排出气泡为止;混凝土保护层过厚或上层钢筋被踩压变位,使承受负弯矩的受力钢筋保护层加厚,导致构件的有效高度减少,形成与受力钢筋垂直方向的裂缝;混凝土运输是混凝土施工过程中的一道工序,运输工具保证不渗露,不析水避免日晒雨淋,在运输过程中,混凝土不能离析,运输时间不应大于30min,在高温下运输应及时检测混凝土坍落度,以确保由于蒸发而造成的水分损失,并及时调整坍落度;混凝土分层或分段浇筑时,接头部位处理不当,易在新旧混凝土和施工缝之问出现裂缝;施工模板刚度不足,在浇筑混凝土时,由于侧向压力的作用,使得模板变形,产生与模板变形一致的裂缝;施工时拆模过早,混凝土强度不足,使构件在自重或施工荷载作用下,产生裂缝;施工前对支架压实不足,或支架刚度不足,浇筑混凝土后支架不均匀下沉,导致混凝土出现裂缝。以上问题在施工中应加以注意,可以避免裂缝的发生。
3、加强混凝土施工的温度控制
一是拌合混凝土时用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度。二是夏天浇筑混凝土时减少浇筑厚度, 利用浇筑层面散热。三是在混凝士中埋设水管, 通入冷水进行内部降温。四是严格控制混凝土的入模温度。桥梁的大体积混凝土浇筑最宜选在春秋节施工, 如果必须在夏季施工应采取有效措施降低入模温度, 同时浇筑混凝土时最好不要让混凝土在太阳下直接爆晒。五是控制好拆模时间, 气温骤降时进行表面保温, 避免混凝土表面产生急剧的温度梯度。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间, 以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑的混凝土如早期拆模, 在表面会引起很大的拉应力, 出现“温度冲击”现象, 与水化热应力迭加后再加上混凝土的干缩, 表面的拉应力会达到很大的数值, 有 导致裂缝产生的危险。如果需要早期拆 模, 则在拆除模板后应及时在表面覆盖一层轻型保温材料, 这些对于防止混凝土表面产生过大的拉应力有着显著的效果。
4、加强混凝土的早期养护
混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤为重要。从温度应力观点出发, 保温应达到下述要求: 一是防止混凝土内外温度差及混凝土表面产生梯度。二是防止混凝土超冷, 应尽量设法使混凝土施工期间的最低温度不低于混凝土使用期的穩定温度。三是防止老混凝土面的过冷, 以减少新老混凝土问的约束。从保温的角度, 就牵涉到混凝土的早期养护问题。混凝土的早期养护, 主要目的在于保持适宜的温湿条件,以达到两个方面的效果, 一方面使混凝土免受不利温度、湿度变形的侵袭, 防止有害的冷缩和干缩, 另一方面使水泥水化作用顺利进行, 以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相互关联的,混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。
从理论上分析, 新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求并且有余, 但由于蒸发等原因常常会引起水分损失, 从而推迟或妨碍水泥的水化, 其中表面混凝土是最容易而且最直接的遭受到这种不利影响, 因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期, 对于混凝土的早期养护在施工中应切实引起重视。
公路桥梁混凝土开裂可以说是“常发病”,经常困扰着桥梁工程技术人员。其实,采取适当的预防措施,很多裂缝是可以克服和控制的。重视桥梁裂缝,及时处理桥梁裂缝,有利于桥梁使用寿命的延长,保证其安全正常地使用。
参考文献:
[1]刘俊岐,胡留伟. 浅谈混凝土桥梁裂缝成因分析[J]. 华章, 2010,(21) .
[2] 李宏安,张耀元,张新.浅析混凝土桥梁温度效应及裂缝控制[J]. 华东公路. 2012(04)
[3] 蔡庆怡. 浅谈桥梁施工过程中裂缝产生的原因与分析[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊), 2010,(07) .
关键词:桥梁混凝土;裂缝;原因;施工控制技术
中图分类号:U445 文献标识码:A文章编号:
随着公路桥梁建设的发展,混凝土桥梁发展越来越宽,也为混凝土桥梁施工带来了新的难题,在超宽桥梁施工过程中,由于混凝土浇筑方量较大,浇筑时间过长,工人休息时间难以得到保证,疲劳工作,以及自然条件的影响,浇筑过程中特别是夏天浇筑温度较高水分流失过快等等原因。使混凝土结构在施工过程中很容易出现裂缝, 不仅会影响工程质量, 严重者还会导致桥梁垮塌。提高混凝土结构的质量,减少混凝土裂缝是当前桥梁工程建设中面临的重要课题。
一、桥梁混凝土裂缝的原因
1、设计荷载引起的裂缝
(1)设计计算阶段的结构计算不合理,受力假设与实际受力不符,安全系数不够,不考虑施工的可能性,构造处理不当等。
(2)施工阶段中不加限制的堆放施工机具、材料;随意翻身、起吊、运输、安装;不按设计图纸施工,擅自更改结构施工顺序等。
(3)施工过程中,满堂支架地基发生沉降,满堂支架预压时间荷载没有达到设计要求。
2、材料选择不当引起的裂缝
混凝土主要由胶凝材料、水和骨料等按适当比例配制,经混合搅拌,硬化成型的一种人工石材。混凝土拌合物在水中浇筑时易离析,使水泥和骨料分离,造成混凝土不匀质,施工配合比、坍落度、配制混凝土所采用的材料不合格,可能导致局部拉应力较大,出现裂缝。要有以下几种表现:水泥体积安定性及早期强度等各项指标都是不一样的,施工中如果不进行试验及试用,会造成很大的水泥浪费或混凝土强度不合格的严重质量事故,安定性不良的水泥会使水泥硬,混凝土强度不足,化体开裂强度降低,甚至引起结构破坏危害极大。
3、施工质量控制不当引起的裂缝
(1)混凝土振捣不密实、不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞,导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。
(2)混凝土搅拌、运输时间过长,使水分蒸发过多,引起混凝土塌落度过低,使混凝土出现不规则的收缩裂缝。
(3)用泵送混凝土施工时,为保证混凝土的流动性,增加水和水泥用量,或因其它原因加大了水灰比,导致混凝土凝结硬化时收缩量增加,使得混凝土体积上出现不规则裂缝。
(4)混凝土分层或分段浇筑时,接头部位处理不好,易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。如混凝土分层浇筑时,后浇混凝土因停电、下雨等原因未能在前浇混凝土初凝前浇筑,引起层面之间的水平裂缝;采用分段现浇时,先浇混凝土接触面凿毛、清洗不好,新旧混凝土之间粘结力小,或后浇混凝土养护不到位,导致混凝土收缩而引起裂缝。
二、桥梁混凝土裂缝的施工技术
1、材料的控制
选用低水化热的水泥,对原材料(钢筋、水泥、砂、碎石、水等)都从进行严格的抽样检验。对混凝土配合比应进行对比试验,在高温下或雨后施工对砂、碎石应进行含水显实验,及时调整施工配合比,确保混凝土的施工质量。适量掺用优质的粉煤灰等活性混合材料,以保证混凝土中含有一定的胶凝材料总量,而不提高水化热温升。改善骨料级配,采用干硬性混凝土、加添加剂等措施以减少混凝土中的水泥用量。
2、施工工艺质量控制
在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、拼装及吊装过程中,若施工工艺不合理,施工质量低劣,容易产生各种裂缝,裂缝的宽度因产生的原因而异。比较常见的有:混凝土振捣过快,混凝土流动性较低,在硬化前因混凝土沉实不足,硬化后沉实过大,容易浇筑数小时后发生裂缝,既塑性收缩裂缝;混凝土应严格按配合比计量投料,拌和时间不应小于1~2min,使和易性好,不离析,不析水,运输时间短,浇注时分层浇注,分层厚度不应大于30cm。振捣时应让振捣棒插入前层5~l0cm,振捣时间为lmin 左右,直至排出气泡为止;混凝土保护层过厚或上层钢筋被踩压变位,使承受负弯矩的受力钢筋保护层加厚,导致构件的有效高度减少,形成与受力钢筋垂直方向的裂缝;混凝土运输是混凝土施工过程中的一道工序,运输工具保证不渗露,不析水避免日晒雨淋,在运输过程中,混凝土不能离析,运输时间不应大于30min,在高温下运输应及时检测混凝土坍落度,以确保由于蒸发而造成的水分损失,并及时调整坍落度;混凝土分层或分段浇筑时,接头部位处理不当,易在新旧混凝土和施工缝之问出现裂缝;施工模板刚度不足,在浇筑混凝土时,由于侧向压力的作用,使得模板变形,产生与模板变形一致的裂缝;施工时拆模过早,混凝土强度不足,使构件在自重或施工荷载作用下,产生裂缝;施工前对支架压实不足,或支架刚度不足,浇筑混凝土后支架不均匀下沉,导致混凝土出现裂缝。以上问题在施工中应加以注意,可以避免裂缝的发生。
3、加强混凝土施工的温度控制
一是拌合混凝土时用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度。二是夏天浇筑混凝土时减少浇筑厚度, 利用浇筑层面散热。三是在混凝士中埋设水管, 通入冷水进行内部降温。四是严格控制混凝土的入模温度。桥梁的大体积混凝土浇筑最宜选在春秋节施工, 如果必须在夏季施工应采取有效措施降低入模温度, 同时浇筑混凝土时最好不要让混凝土在太阳下直接爆晒。五是控制好拆模时间, 气温骤降时进行表面保温, 避免混凝土表面产生急剧的温度梯度。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间, 以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑的混凝土如早期拆模, 在表面会引起很大的拉应力, 出现“温度冲击”现象, 与水化热应力迭加后再加上混凝土的干缩, 表面的拉应力会达到很大的数值, 有 导致裂缝产生的危险。如果需要早期拆 模, 则在拆除模板后应及时在表面覆盖一层轻型保温材料, 这些对于防止混凝土表面产生过大的拉应力有着显著的效果。
4、加强混凝土的早期养护
混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤为重要。从温度应力观点出发, 保温应达到下述要求: 一是防止混凝土内外温度差及混凝土表面产生梯度。二是防止混凝土超冷, 应尽量设法使混凝土施工期间的最低温度不低于混凝土使用期的穩定温度。三是防止老混凝土面的过冷, 以减少新老混凝土问的约束。从保温的角度, 就牵涉到混凝土的早期养护问题。混凝土的早期养护, 主要目的在于保持适宜的温湿条件,以达到两个方面的效果, 一方面使混凝土免受不利温度、湿度变形的侵袭, 防止有害的冷缩和干缩, 另一方面使水泥水化作用顺利进行, 以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相互关联的,混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。
从理论上分析, 新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求并且有余, 但由于蒸发等原因常常会引起水分损失, 从而推迟或妨碍水泥的水化, 其中表面混凝土是最容易而且最直接的遭受到这种不利影响, 因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期, 对于混凝土的早期养护在施工中应切实引起重视。
公路桥梁混凝土开裂可以说是“常发病”,经常困扰着桥梁工程技术人员。其实,采取适当的预防措施,很多裂缝是可以克服和控制的。重视桥梁裂缝,及时处理桥梁裂缝,有利于桥梁使用寿命的延长,保证其安全正常地使用。
参考文献:
[1]刘俊岐,胡留伟. 浅谈混凝土桥梁裂缝成因分析[J]. 华章, 2010,(21) .
[2] 李宏安,张耀元,张新.浅析混凝土桥梁温度效应及裂缝控制[J]. 华东公路. 2012(04)
[3] 蔡庆怡. 浅谈桥梁施工过程中裂缝产生的原因与分析[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊), 2010,(07) .