浅议道路桥梁施工中裂缝的原因分析

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  摘要:道路桥梁建设中最值得关注的问题就是道路桥梁裂缝问题,引起裂缝的原因有很多种,有的甚至是因很平常的不被重视的因素导致,所以,要根据裂缝出现的原因及时进行弥补,避免危险事故的发生。本文主要对道路桥梁施工中裂缝的原因分及防治措施进行了探讨。
  关键词:道路桥梁;裂缝;产生原因;防治措施
  中图分类号:TU997文献标识码: A 文章编号:
  
  引言
  随着我国道路桥梁建设的飞速发展,道路桥梁的质量问题也越来越成为人们关注的焦点,最常见的就是道路桥梁产生裂缝的问题。道路桥梁出现裂缝不仅对我国交通环节以及安全造成了潜在威胁,同时还增加了道路桥梁的使用效益和风险成本,严重者还会导致桥梁垮塌。近年来不断发生的道路桥梁裂缝事件,引起了国内外专家学者的高度重视,并进行了相应的技术创新研究。防治道路桥梁产生的裂缝,要分析人为与自然因素和裂缝防治与养护的技术方法。道路桥梁产生的裂缝的成因繁多而复杂,形成的原因也是千差万别,因此在道路建设中对设计及施工质量要有足够的重视。
  一、道路桥梁施工中裂缝分类
  根据结构承载力的影响,我们将道路桥梁施工过程中出现的裂缝分为两种:一种是结构性裂缝,另一种是非结构性裂缝。两种裂缝因归属原因不同而会产生不同的结果。结构性裂缝是指由于外界荷载过大或桥梁的结构承载力过低而造成桥梁发生结构性裂缝。由其含义可知,造成桥梁出现结构裂缝的主要原因是由于桥梁的的刚性、延性以及强度等不足。所谓非结构裂缝指的是桥梁因外界环境变化而产生的非荷载结构变形或者混凝土因不能满足自身而发生的变形。相对结构性裂缝而言,非结构性裂缝不会对桥梁结构的整体或局部承载力产生影响,可一旦超过某一限度,会对桥梁的耐久性及美观性造成影响,甚至削弱结构承载力。
  二、道路桥梁施工中裂缝产生的原因
  1、混凝土原材料质量引起的混凝土裂缝
  混凝土的组成主要包括:水泥、骨料以及外加剂和掺合料等组成,这些组成的材料的质量如果不符合要求,达不到标准,就会引发道路桥梁工程施工的过程中混凝土裂缝的形成。在混凝土的组成部分中如果骨料的质量不合格,那么,混凝土的强度会受到直接的影响,在搅拌的时候水量会增加或减少,最终会破坏混凝土的收缩性,导致道路桥梁工程施工的过程中混凝土出现裂缝。另外,我们还要想到,在混凝土的组成中,还有外加剂和掺合料的類别选择和质量选择,要预防它们和水或是骨料将结合后发生化学反应,进而发生混凝土裂缝现象。
  2、工艺质量性裂缝
  较低质量的施工工艺同样是产生混凝土裂缝的原因之一。在砼结构中,如果施工工艺不正确,很容易产生钢筋各个方向上的裂缝,不同的原因将会出现不同部位或者是不同走向的裂缝,并且裂缝的宽度也来自不同因素的影响。如果混凝土的保护层超过一定厚度,就会使它所承受的不同方向的钢筋对应的保护层也开始加厚,这种情况下,直接导致整个构件的高度降低,而产生垂直方向的钢筋裂缝。如果混凝土的振捣工作进行的操作不合格,会引起荷载裂缝,而不合格的操作往往包括振捣过程不均匀也不密实等。另外,混凝土的流动性能很差,这样使得混凝在硬化前很难做到充足的沉实,造成硬化后的沉实量过大,引起裂缝。还有很多由于工艺技术引起的混凝土裂缝,如对混凝土搅拌时间、运输时间的控制以及对接头部分的处理等。
  3、温度性裂缝
  3.1高强度日照的影响
  由于桥面的板块和桥主梁以及桥墩的一面受到阳光强烈的照射,使桥梁整体受热不均匀,被曝晒的地方温度明显比其他地方的温度高,桥梁的温度呈非线性式的梯度分布结构。又因为自身对受力的约束,使得桥体局部的拉力和应力较大,引起裂缝的出现。
  3.2突然降温的影响
  日照和骤然降温是使桥梁出现结构温度裂缝最为常见的原因。如果正常的天气突然下大雨或者突然来冷空气,会导致桥体的表面温度骤然下降,甚至是日落都会引起结构外表温度的降低。但是桥梁的内部温度却下降的很缓慢,这样,内外温差引起的桥梁温度梯度,直接会导致桥梁结构裂缝。在对日照以及突然降温进行内力计算的时候,可以把设计规范起来,并结合实际桥梁的资料进行计算,而混凝土的弹性量则不需考虑折减。
  4、收缩性裂缝
  混凝土在进行施工中的浇筑任务以后,大约四小时水泥就会发生一系列的化学反应,尤其是水化反应最为激烈。在这个时候,混凝土没有达到硬化的标准,而仍然处于非硬化的状态,所以,这时的收缩形式为塑性收缩。一些骨料在下沉中会受到钢筋强烈的阻挡,加上在塑性收缩的影响下,容易形成沿着钢筋方向而生成的裂缝。混凝土的缩水性和缩干性收缩发生在混凝土硬结之后。由于硬结后的混凝土的温度会随着表层水分的蒸发而降低,进而导致其体积不断缩小。整个混凝土表面水分丢失快,而内部却相对很慢,所以,引起混凝土表面和内部的收缩性能不同,强度大小不一致,使混凝土被钢筋强烈的束缚着,而产生明显的裂纹。在混凝土的硬化中常见的另一种收缩类型就是自生收缩。它的收缩反应与外部温度没有关系,这一自生收缩是水泥同水发生的水化反应。在高温情况下最容易发生的反应就是碳化收缩,由于大气中二氧化碳和水泥容易发生一些化学反应,所以收缩变形的出现就见怪不怪了。碳化收缩的发生条件必须是极高的温度,并且它的反应强度会随着大气二氧化碳浓度的变化而变化。影响混凝土收缩裂缝的主要因素有:水泥品种、标号及用量。水泥标号越低、单体积用量越大、磨细度越大,则混凝土收缩越大,且发生收缩时间越长。良好的养护方法可加速混凝土的水化反应,获得较高的混凝土强度。养护时间越长,则混凝土收缩越小。对于温度和收缩引起的裂缝,增配构造钢筋可用明显提高混凝土的抗裂性,尤其是薄壁结构。构造上配筋宜优先采用小直径钢筋小距布置。
  5、早期塑性沉降裂缝
  塑性收缩缝是指新拌的混凝土在凝固过程中,因表面的水分蒸发而引起的裂缝,常见于构件的外露表面。混凝土在凝固的过程中,还尚处于流塑态,由于重力的作用,混凝土会进一步的压实,表面伴随着水分的蒸发和表面的干缩,就会在表面产生塑性沉降裂缝。例如,在混凝土浇筑几个小时之后,有时会出现长短不一、走向不规则的裂缝,这种裂缝被称为龟裂。塑性沉降裂缝的特征是一般出现在构件表面水平钢筋的上方,当保护层较弱时,裂缝可沿钢筋长度方向发展,并且钢筋直径越粗,保护层越弱,这种现象就越明显。这种现象的原因是在未凝固的混凝土中,浆体会有下沉的趋势,相应的水分就会上移,这样就会在表面形成塑性沉降裂缝,并且在水平钢筋的底部形成水分空隙。为避免早期塑性沉降裂缝的产生,就要严格控制混凝土的水灰比例,可适当添加少量粉煤灰和减水剂。在混凝土浇筑2小时以后进行二次振捣,振捣完需要将表面振实,注意振捣时间不宜过长,速度要适宜,不能过快,要保证混凝土的密实性。在养护上要注意浇筑早期避免水分的蒸发,冬季要御寒保温,夏季避免阳光直射,在竖向模版的边隙涂抹脱模剂。
  三、道路桥梁施工中裂缝的防治措施
  1、注重施工过程温度的变化,防止温度变化引起裂缝
  在混凝土搅拌的过程中,要注意水量的添加。这样做的目的就是降低混凝土的温度。尤其是在天气热的季节进行施工的话,要控制好混凝土的温度。比如,在夏季施工的时候,我们要将混凝土的浇筑厚度减少,这样更方便于混凝土能够很好的散热,在特殊的情况下,要在混凝土的内部增设降温的办法,这样就能确保混凝土的抗裂性。混凝土的质量越好其抗裂性就越强,所以,在道路桥梁工程施工的过程中,我们不要忽视混凝土的堆放、搅拌方式以及混凝土的浇筑过程,同时,对于温度高时,要加强对混凝土的浇水措施,对于温度低时,要加强对混凝土的表面保温措施,这样才能增加混凝土的抗裂性,降低混凝土裂缝的现象。
  2、强化施工控制
  规范的施工操作、合理的混凝土配合比、严格的养护和监测等对混凝土裂缝的预防有着重要的意义,强化施工控制应做到以下几点:(1)严格控制混凝土配合比。根据道路桥梁设计要求、混凝土设计强度制定科学的混凝土配合比,尤其是控制好水灰比,并选择级配合格、品质优良的砂石作为混凝土集料,尤其是控制好集料的粒径,以确保混凝土具有较好的抗裂性能;(2)强化混凝土的养护,强化混凝土的养护工作,避免混凝土在硬化过程中水分散失过多而产生裂缝,或因温度变化而产生裂缝,对此要强化混凝土表面的保湿工作、合理浇水,并结合环境条件对混凝土进行覆盖,避免温度下降过快或水分蒸发严重。
  3、合理修补裂缝
  3.1表面修补法
  表面修补法对于混凝土表浅裂缝以及深层裂缝有着良好的修补效果,表面修补法一般通过在混凝土表面涂抹水泥浆来实现,由于这种修补方法对混凝土的承载力没有明显的影响,因而应用较为广泛。
  3.2灌浆修补法
  当施工中发现深度较深,对混凝土的结构完整性或者结构强度有着严重危害的裂缝时,表面修补法已经不能满足修补需要,无法改善混凝土结构强度,此时必须采取深层的修补措施,灌浆修补法值得是将灌浆材料压入混凝土裂缝,浆液硬化从而达到修补效果的做法,道路桥梁施工中常以环氧聚合物或者水泥浆作为灌浆材料,当裂缝程度十分严重时,还可采用甲基丙烯酸酯以及聚氨酯进行灌浆修补。
  3.3嵌缝法
  在混凝土的裂缝处开槽,向槽内填充封堵材料的修补方法叫做嵌缝法,这种做法具有良好的修补效果,而且修补后的裂缝外观平整,有利于提升道路桥梁工程外观质量。
  结束語
  由于道路桥梁为露天工程,施工过程中难以避免温度的变化,加之混凝土自身性质问题,裂缝是难以完全避免的。而只要在施工中采取合理的温度控制措施、施工控制措施,并对施工中发现的裂缝进行及时修补,就能有效减少裂缝的产生,并有效控制混凝土裂缝的深度和规模,进而保障道路桥梁工程施工质量,提升道路桥梁工程的服务性能并延长其使用寿命。
  参考文献
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