论文部分内容阅读
摘要:下文分析路桥混凝土裂缝产生的原因,提出缓解裂缝产生的措施,并介绍几种常见的裂缝治理办法进行详细分析。
关键字:路桥施工;混凝土裂缝;防治
随着我国交通基础建设飞速发展,各个地方也建了大量的混凝土桥梁,在桥梁建造和使用过程中,因裂缝而影响工程质量甚至导桥梁垮塌的报道屡见不鲜。
一、低强度混凝土裂缝的类型
低强度混凝土裂缝类型主要有收缩裂缝与温度裂缝、外荷作用产生的裂缝、施工缝处理不当引起的接茬缝等。
(一)收缩及温度裂缝
1.混凝土在硬化过程中水分逐渐蒸发散失,使水泥石中的凝结胶体干燥收缩产生变形,由于模板(和外力)的约束,变形产生应力,当应力值超过混凝土的抗拉强度时,就会出现干缩裂缝。干缩裂缝多为表面性的,走向没有规律。
2.水泥水化过程中产生大量的热量,在混凝土内部和表面间形成温度梯度可能产生应力,当温度应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生温度裂缝。裂缝宽度冬季较宽,夏季较窄。隧道中温度裂缝的产生与二次衬砌混凝土的厚度及水泥的品种、用量有关。
3.自身收缩与干缩一样,是由于水的迁移而引起。但它不是由于水向外蒸发散失,而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降,形成弯月面,产生所谓的自干燥作用,进而使混凝土体的相对湿度降低,体积减小。
(二)荷载裂缝
模板或堵头板没有固定牢固,或过早脱模,或脱模时混凝土受到较大的外力撞击等都容易产生变形裂缝。低龄期混凝土因强度低,更容易产生荷载变形。
荷载变形裂缝主要发生在隧道衬砌与拱涵混凝土,在隧道衬砌混凝土病害中占有的比例逐年增大,已经引起了广大工程技术人员的重视。
(三)施工缝(接茬缝)
施工过程中由于停电、机械故障等原因迫使混凝土浇筑中断,当中断时间超过混凝土的初凝时间而继续浇筑混凝土时,原有的混凝土表面没有进行凿毛处理,或者凿毛后没有用水冲洗干净,也没有铺水泥砂浆垫层就在原混凝土表面浇筑混凝土,致使新旧混凝土接茬间出现裂缝。
二、裂缝形成的原因分析
(一)施工工艺或现场操作不规范
1.搅拌混凝土时原材料計量误差大,没有根据砂、石料的实际含水量及时调整施工用水量,造成混凝土水灰比增大。在混凝土运输及泵送过程中违规加水的现象也比较普遍。
2.混凝土浇筑时不振捣或漏振,混凝土均质性差。由此造成混凝土中出现气孔等空隙,在混凝土硬化过程中造成内部出现微裂缝。
3.盲目追求施工进度,随意提前脱模时间,使低强度混凝土过量承受荷载,破坏了混凝土结构。脱模后没有进行混凝土的潮湿养护。
4.夏季施工时砂、石料露天堆放,无切实有效的降温措施,混凝土入模温度高。冬季施工时采取的防寒保温措施不力。
(二)原材料质量差,配合比设计不合理
水泥品种选择不当,安定性不良,不同批次的水泥混用。碎石、砂级配差,含泥量超标,碎石中石粉含量大,针、片状物过多,影响了水
泥与骨料的胶结。
(三)裂缝产生的综合性
1.在低强度大体积混凝土施工中,材料、配比准确的情况下,未及时养护,会造成温度收缩,但同时混凝土自身收缩会与其叠加,内部与表面拉应力值增大,使裂缝宽度加大。
2.因低强度混凝土水泥用量小,对其坍落度规范要求为10~30mm,但施工中为减小混凝土离析现象往往控制在0~10mm,这样水灰比<0.35。水灰比的变化对干燥收缩和自身收缩的影响正相反,即当混凝土的水灰比降低时干燥收缩减小,而自身收缩增大。如当水灰比>0.5时,其干燥作用和自身收缩与干缩相比小到可以忽略不计;但是当水灰比<0.35时,体内相对湿度会很快降低到80%以下,自身收缩与干缩则接近各占一半,这时收缩裂缝就是两者之和。
三、混凝土裂缝的治理
混凝土作为多种材料组成的脆性材料,裂缝的存在是客观的,作为施工单位应加强混凝土的施工管理,避免或减少混凝土裂缝的产生。对于出现的裂缝,应认真分析原因,分清是有害裂缝还是无害裂缝,并对有害裂缝进行处理,防止裂缝继续发展,影响结构的稳定。混凝土表面常出现一些没有扩展性的细微裂缝,这种裂缝是稳定的,不会影响结构的使用和耐久性。从美观考虑,可先将裂缝表面清洗干净,然后涂刷环氧树脂浆液2~3遍,最后用刮抹料、调色料处理混凝土表面,使其颜色与周围混凝土颜色一致。
环氧树脂浆液配比为:环氧树脂∶501稀释剂∶二甲苯∶乙二胺=1∶0.2∶0.35∶0.08。刮抹料配比为水泥:水=1∶0.35。调色料配比为:水泥∶白水泥∶107胶=5∶3∶1。施工时配比应经试验加以确定。
四、预防或缓解混凝土裂缝的措施
(一)严格控制原材料的质量技术标准
1.水泥。施工现场多使用普通硅酸盐水泥,但应尽量减少单位水泥用量。不同品牌、不同规格、不同批次的水泥不能混用。
2.碎石。根据泵送管路的内径,尽可能选用级配良好的碎石或卵石。严格控制含泥量≤1%,针、片状物含量≤15%,粒径以5~31.5mm为宜,最大≯40mm。
3.砂。采用级配良好的中砂,细度模数应为3.0~2.3,粒径<0.315mm的颗粒含量所占比例宜为15%-20%,严格控制含泥量在3%以内。为方便混凝土的运输、泵送和浇筑,砂率取35%-45%。
4.水。最好选用饮用水。当采用其他水源时,应按现行《混凝土拌合用水标准》(JGJ63)的规定进行检验,PH值应>4。水灰比越大,混凝土的干燥收缩越大,水灰比过小,混凝土干缩与自收缩之和过大;因此,严格控制混凝土用水量是减少裂缝的根本措施。施工中水灰比在0.45~0.55之间,混凝土入泵坍落度控制在(12±2)cm。
5.掺合料。(1)粉煤灰比表面积小,需水量低,不仅能有效降低混凝土的干燥收缩值,还可以改善混凝土的流动性、粘聚性和保水性。在水泥中掺入原状或磨细粉煤灰后,可以降低混凝土中水泥的水化热,推迟水化热峰值的出现,减少绝热条件下的升温,有利于控制温度裂缝的产生。粉煤灰的掺加在水工大体积混凝土施工中应用比较广泛。(2)掺加适量的膨胀剂可以补偿混凝土的收缩,增加密实度,提高混凝土防渗抗裂能力。
6.外加剂。高效减水剂能够有效减少拌合用水,降低水化热,延缓水化热释放速度,从而减少温度裂缝,但掺量过多,会引起混凝土的膨胀和开裂。施工时必须慎重选择外加剂的品种和掺量。
(二)严格混凝土施工工艺
1.混凝土的拌合。(1)严格按施工配料单计量,定期检查校正计量装置。加强砂石料含水率检测,及时调整拌合用水量。(2)控制混凝土的入模温度。当气温高于32℃时,砂石料、搅拌机应搭设遮阳棚,用冷水冲洗碎石降温,并尽量安排在夜间浇筑混凝土。
2.混凝土的灌筑。(1)混凝土在运输和泵送过程中严禁加水。(2)适当放慢灌筑速度。对隧道衬砌,两侧边墙对称分层灌筑,到墙、拱交界处停1~1.5h,待边墙混凝土下沉稳定后,再灌筑拱部混凝土。
3.混凝土的脱模、养护。(1)混凝土拆模时的强度必须符合设计或规范要求,严禁未经试验人员同意提前脱模,脱模时不得损伤混凝土。(2)传统的混凝土洒水养护方法,增加了文明施工的难度,洒水也不均匀,使混凝土早期强度得不到保证,建议使用喷涂混凝土养护液的方法进行养护。
五、结束语
桥梁从建成到使用,牵涉到设计、施工、监理、运营管理等各个方面。设计疏漏、施工低劣、监理不力,均可能使混凝土桥梁出现裂缝。因此,为保证结构安全耐用,必须严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理,在运营管理过程中,也要进一步加强巡查和管理,及时发现和处理问题,把隐患及早消灭在萌芽状态。
关键字:路桥施工;混凝土裂缝;防治
随着我国交通基础建设飞速发展,各个地方也建了大量的混凝土桥梁,在桥梁建造和使用过程中,因裂缝而影响工程质量甚至导桥梁垮塌的报道屡见不鲜。
一、低强度混凝土裂缝的类型
低强度混凝土裂缝类型主要有收缩裂缝与温度裂缝、外荷作用产生的裂缝、施工缝处理不当引起的接茬缝等。
(一)收缩及温度裂缝
1.混凝土在硬化过程中水分逐渐蒸发散失,使水泥石中的凝结胶体干燥收缩产生变形,由于模板(和外力)的约束,变形产生应力,当应力值超过混凝土的抗拉强度时,就会出现干缩裂缝。干缩裂缝多为表面性的,走向没有规律。
2.水泥水化过程中产生大量的热量,在混凝土内部和表面间形成温度梯度可能产生应力,当温度应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生温度裂缝。裂缝宽度冬季较宽,夏季较窄。隧道中温度裂缝的产生与二次衬砌混凝土的厚度及水泥的品种、用量有关。
3.自身收缩与干缩一样,是由于水的迁移而引起。但它不是由于水向外蒸发散失,而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降,形成弯月面,产生所谓的自干燥作用,进而使混凝土体的相对湿度降低,体积减小。
(二)荷载裂缝
模板或堵头板没有固定牢固,或过早脱模,或脱模时混凝土受到较大的外力撞击等都容易产生变形裂缝。低龄期混凝土因强度低,更容易产生荷载变形。
荷载变形裂缝主要发生在隧道衬砌与拱涵混凝土,在隧道衬砌混凝土病害中占有的比例逐年增大,已经引起了广大工程技术人员的重视。
(三)施工缝(接茬缝)
施工过程中由于停电、机械故障等原因迫使混凝土浇筑中断,当中断时间超过混凝土的初凝时间而继续浇筑混凝土时,原有的混凝土表面没有进行凿毛处理,或者凿毛后没有用水冲洗干净,也没有铺水泥砂浆垫层就在原混凝土表面浇筑混凝土,致使新旧混凝土接茬间出现裂缝。
二、裂缝形成的原因分析
(一)施工工艺或现场操作不规范
1.搅拌混凝土时原材料計量误差大,没有根据砂、石料的实际含水量及时调整施工用水量,造成混凝土水灰比增大。在混凝土运输及泵送过程中违规加水的现象也比较普遍。
2.混凝土浇筑时不振捣或漏振,混凝土均质性差。由此造成混凝土中出现气孔等空隙,在混凝土硬化过程中造成内部出现微裂缝。
3.盲目追求施工进度,随意提前脱模时间,使低强度混凝土过量承受荷载,破坏了混凝土结构。脱模后没有进行混凝土的潮湿养护。
4.夏季施工时砂、石料露天堆放,无切实有效的降温措施,混凝土入模温度高。冬季施工时采取的防寒保温措施不力。
(二)原材料质量差,配合比设计不合理
水泥品种选择不当,安定性不良,不同批次的水泥混用。碎石、砂级配差,含泥量超标,碎石中石粉含量大,针、片状物过多,影响了水
泥与骨料的胶结。
(三)裂缝产生的综合性
1.在低强度大体积混凝土施工中,材料、配比准确的情况下,未及时养护,会造成温度收缩,但同时混凝土自身收缩会与其叠加,内部与表面拉应力值增大,使裂缝宽度加大。
2.因低强度混凝土水泥用量小,对其坍落度规范要求为10~30mm,但施工中为减小混凝土离析现象往往控制在0~10mm,这样水灰比<0.35。水灰比的变化对干燥收缩和自身收缩的影响正相反,即当混凝土的水灰比降低时干燥收缩减小,而自身收缩增大。如当水灰比>0.5时,其干燥作用和自身收缩与干缩相比小到可以忽略不计;但是当水灰比<0.35时,体内相对湿度会很快降低到80%以下,自身收缩与干缩则接近各占一半,这时收缩裂缝就是两者之和。
三、混凝土裂缝的治理
混凝土作为多种材料组成的脆性材料,裂缝的存在是客观的,作为施工单位应加强混凝土的施工管理,避免或减少混凝土裂缝的产生。对于出现的裂缝,应认真分析原因,分清是有害裂缝还是无害裂缝,并对有害裂缝进行处理,防止裂缝继续发展,影响结构的稳定。混凝土表面常出现一些没有扩展性的细微裂缝,这种裂缝是稳定的,不会影响结构的使用和耐久性。从美观考虑,可先将裂缝表面清洗干净,然后涂刷环氧树脂浆液2~3遍,最后用刮抹料、调色料处理混凝土表面,使其颜色与周围混凝土颜色一致。
环氧树脂浆液配比为:环氧树脂∶501稀释剂∶二甲苯∶乙二胺=1∶0.2∶0.35∶0.08。刮抹料配比为水泥:水=1∶0.35。调色料配比为:水泥∶白水泥∶107胶=5∶3∶1。施工时配比应经试验加以确定。
四、预防或缓解混凝土裂缝的措施
(一)严格控制原材料的质量技术标准
1.水泥。施工现场多使用普通硅酸盐水泥,但应尽量减少单位水泥用量。不同品牌、不同规格、不同批次的水泥不能混用。
2.碎石。根据泵送管路的内径,尽可能选用级配良好的碎石或卵石。严格控制含泥量≤1%,针、片状物含量≤15%,粒径以5~31.5mm为宜,最大≯40mm。
3.砂。采用级配良好的中砂,细度模数应为3.0~2.3,粒径<0.315mm的颗粒含量所占比例宜为15%-20%,严格控制含泥量在3%以内。为方便混凝土的运输、泵送和浇筑,砂率取35%-45%。
4.水。最好选用饮用水。当采用其他水源时,应按现行《混凝土拌合用水标准》(JGJ63)的规定进行检验,PH值应>4。水灰比越大,混凝土的干燥收缩越大,水灰比过小,混凝土干缩与自收缩之和过大;因此,严格控制混凝土用水量是减少裂缝的根本措施。施工中水灰比在0.45~0.55之间,混凝土入泵坍落度控制在(12±2)cm。
5.掺合料。(1)粉煤灰比表面积小,需水量低,不仅能有效降低混凝土的干燥收缩值,还可以改善混凝土的流动性、粘聚性和保水性。在水泥中掺入原状或磨细粉煤灰后,可以降低混凝土中水泥的水化热,推迟水化热峰值的出现,减少绝热条件下的升温,有利于控制温度裂缝的产生。粉煤灰的掺加在水工大体积混凝土施工中应用比较广泛。(2)掺加适量的膨胀剂可以补偿混凝土的收缩,增加密实度,提高混凝土防渗抗裂能力。
6.外加剂。高效减水剂能够有效减少拌合用水,降低水化热,延缓水化热释放速度,从而减少温度裂缝,但掺量过多,会引起混凝土的膨胀和开裂。施工时必须慎重选择外加剂的品种和掺量。
(二)严格混凝土施工工艺
1.混凝土的拌合。(1)严格按施工配料单计量,定期检查校正计量装置。加强砂石料含水率检测,及时调整拌合用水量。(2)控制混凝土的入模温度。当气温高于32℃时,砂石料、搅拌机应搭设遮阳棚,用冷水冲洗碎石降温,并尽量安排在夜间浇筑混凝土。
2.混凝土的灌筑。(1)混凝土在运输和泵送过程中严禁加水。(2)适当放慢灌筑速度。对隧道衬砌,两侧边墙对称分层灌筑,到墙、拱交界处停1~1.5h,待边墙混凝土下沉稳定后,再灌筑拱部混凝土。
3.混凝土的脱模、养护。(1)混凝土拆模时的强度必须符合设计或规范要求,严禁未经试验人员同意提前脱模,脱模时不得损伤混凝土。(2)传统的混凝土洒水养护方法,增加了文明施工的难度,洒水也不均匀,使混凝土早期强度得不到保证,建议使用喷涂混凝土养护液的方法进行养护。
五、结束语
桥梁从建成到使用,牵涉到设计、施工、监理、运营管理等各个方面。设计疏漏、施工低劣、监理不力,均可能使混凝土桥梁出现裂缝。因此,为保证结构安全耐用,必须严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理,在运营管理过程中,也要进一步加强巡查和管理,及时发现和处理问题,把隐患及早消灭在萌芽状态。