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摘要:近年来,我国的交通基础设施建设发展迅速,各地修建了大量的混凝土桥梁,在桥梁的施工和使用中,有许多关于裂缝对工程质量的影响,甚至是桥梁倒塌的报道。混凝土的开裂可以说是经常发生的,常常使桥梁工程的工程师和技术人员感到困惑。如果采取一定的设计和施工措施,许多裂缝是可以克服和控制的。为了进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识,尽量避免在施工中产生较大的裂缝现象,本文尽量对混凝土桥梁裂缝的类型和原因进行较为全面的分析、总结,以便于设计、施工,找到可行的控制裂缝的方法。
关键词;道桥工程;混凝土裂缝;原因;修复措施
混凝土由于其材料种类繁多、成本低、抗压强度高、浇注成各种形状的能力,由于其耐火性好、耐风化性好、维护成本低,已成为当今世界上应用最广泛的建筑材料。混凝土的主要缺点是抗拉能力差,容易产生裂缝,大量的工程实践和理论分析表明,几乎所有混凝土构件都存在裂缝,只有一些裂缝非常薄,甚至肉眼看不到,一般不会对结构的使用造成很大的危害,允许其存在。在荷载或外界物理化学因素的作用下,一些裂缝不断产生和扩展,引起混凝土碳化、保护层剥落和钢筋锈蚀。混凝土的强度和刚度减弱,耐久性降低,甚至发生严重的塌方事故,危及结构的正常使用,必须加以控制。我国目前的公路、铁路、建筑、水利部门设计规范是用来限制构件的裂缝宽度以确保混凝土结构的正常使用。
一、道桥工程混凝土裂缝产生的原因
混凝土结构裂缝产生的原因是复杂而众多的,甚至是多种因素相互影响的,但每种裂缝都有一个或几个主要原因,混凝土桥梁裂缝的类型可分为以下几种:
1、道桥荷载过大导致混凝土的裂缝
混凝土是指通过混合骨料、水、水泥等材料形成的一种非均质脆性材料,超重的超重车辆会在桥梁上产生重量,直接诱发混凝土道路和桥梁的裂缝。混凝土路面和桥梁的静态和动态荷载引起的裂缝称为荷载裂缝,可分为两种情况。第一,直接应力裂缝,由外部荷载产生的直接应力引起的混凝土裂缝,例如,在道路桥梁施工过程中,施工方随意堆放各种建筑材料和设备,在没有控制的情况下,机器的任何安装和运输都将超过道路和桥梁预制结构的机械极限。第二,次应力裂纹是由外部载荷引起的次应力引起的。在外荷载设计下,桥梁结构的实际工作与常规计算存在偏差,导致桥梁结构部分产生次应力,从而导致结构开裂。
2、混凝土热胀冷缩引起的裂缝
混凝土作为公路桥梁施工的主要材料,具有热胀冷缩的特点,一旦外界环境或内部温度发生变化,混凝土就会变形,如果限制混凝土的变形,混凝土结构内部就会产生应力,当应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生温度裂缝。在较大跨度的桥梁中,溫度应力可以达到甚至超过荷载应力。与其他混凝土裂缝相比,温度裂缝的最大特征是随着温度的变化而增大或闭合。在这方面,混凝土温度变化的主要原因是:年温差大,冷却突然,冬季施工措施不当等。
3、施工质量差造成的混凝土裂缝
由于混凝土的变形很容易发生,如果这些变形的混凝土达到一定大的规模,道路和桥梁开裂的可能性将非常之高。究其变形的原因是,不难发现这与桥梁的施工过程直接相关,特别是在浇筑混凝土结构、制造构件和运输吊装的过程中都会产生裂缝。一旦其施工工艺不适应工程本身和周边环境,其施工质量较差,混凝土就会产生各种裂缝,如纵向和横向裂缝,特别是细长薄壁结构最容易会出现裂缝。
4、当前长地基变形引起的裂缝
不同地区的地形地质条件也不尽相同,公路桥梁的基础结构施工也不尽相同,一些公路桥梁的基础会发生不均匀的沉降,工程地质勘察的精度不够准确,试验数据不可靠;地基冻胀等问题;道路桥梁的基础是在溶洞、滑坡体、活动层等不良地质条件下建立的。基于此,工程基础将出现垂直不均匀沉降和水平位移,会在混凝土结构中造成附加应力,一旦附加应力超过结构的拉伸能力,将导致混凝土结构开裂现象发生。
二、混凝土裂缝的修复策略
1、道桥施工材料质量的控制
加强道路桥梁工程施工材料的质量控制,以避免道路桥梁工程中混凝土外因裂缝的产生,是建立和完善建筑工程材料质量监督和质量保证管理体系的基础。
(1)用科学的质量管理体系对道路桥梁施工材料的质量进行评估,特别要检查施工许可证和建筑材料的质量合格证等。
(2)采用科学合理的质量控制体系工程和正确的检验方法对建筑材料质量进行监督管理,这意味着施工企业本身应具备施工材料质量检验的方法,以保证质量合格。
(3)在施工前应做好施工材料的试验,例如钢筋的抗拉试验、抗屈屈服试验等,以确保桥梁施工材料符合施工标准;
2、道桥施工条件的控制
首先,应该由试验人员对混合料的含水量进行控制,并且及时对拌和用水量进行调整,提高拌和的质量从而减低对施工材料的离析,当混合料的成品运到施工现场时必须实行专业的处理以免水分蒸发。
其次,施工时应该兼顾日照强度和风力大小情况,对道桥工程混凝土的塌落度合理调整,而且,在材料拌合站与摊铺现场,应该有试验人员用酒精快速测定材料含水量,从而及时进行实时调整。
再次,要合理计算施工工期,要避免在高温时段进行施工,除冬季外,可选择在温度适度的上午或者夜间工作,降低混凝土产生裂缝的概率。
3、通水冷却方案对裂缝的产生进行预防
明确混凝土裂缝产生原理,可以利用冷却水管的薄壁钢管分层浇筑混凝土材料,使浇筑管道避免出现漏水或者阻塞的现象,同时还能够利用试水实验对管道漏水和阻塞情况进行检测。另外,冷却水方案能够健康混凝土浇筑管道内部的流量和温度,有效防止裂缝产生,保证道桥施工的稳定性。
4、采用混凝土浇筑进行裂缝的修复
采用混凝土浇筑进行裂缝修复相对于道桥工程混凝土施工中的施工条件控制,这是一种真正的修复改正措施方法,但是采用混凝土浇筑来对裂缝进行修复时,应该经过严密的科学验证之后才能开始着手浇筑,下面就对需要科学验证的事项以及浇筑的一些注意事项进行分析:
(1)验证事项。要对裂缝进行浇筑修复,那么:①对工程浇筑的过程中的分块、分层顺序进行讨论验证;②应该通过实验释放确定浇筑物体的流向;③应该对需要浇筑部分的长、宽、厚度以及浇筑的时间进行科学的计算。
(2)浇筑注意点。要想达到对裂缝真正浇筑修复,那么在混凝土的浇筑过程中:①对于振捣要强于常规的振捣,不仅如此,还应该对浇筑的混凝土温度进行准确的监控,以便能够随时调整。②在修复道桥工程混凝土裂缝振捣延时,一定不能有漏振以及过振的现象发生,必须要确保进行浇筑的混凝土材料是符合修复裂缝要求。③应该对修复后的道桥工程混凝土路面进行有效的养护,确保正常的运行。
总之,道桥工程混凝土裂缝是内外因共同作用的结果,对其处理要兼具预防和修复两种措施。我们广大的工程技术和施工人员要以高度负责的心态,不断改进技术和工艺,提高每个工作环节的质量,确保我国道桥工程的百年安全大计。
结语:
混凝土产生裂缝是不可避免的。微裂纹的产生是由其物理力学性质决定的,但其危害程度是可以控制的。降低温差,抑制收缩温差,保证混凝土强度,来防止钢筋混凝结构裂缝的形成。
参考文献:
[1]尚善海 道桥工程混凝土裂缝产生原因以及修复措施[J].绿色环保建材 2017(6)
[2]宋玲娣 道桥工程混凝土裂缝发生原因及其应对措施[J].科技创新与应用 2017.(24)
[3]蒋松磊 道桥工程混凝土裂缝发生原因及措施分析[J].科技资讯 2016(12)
[4]宋威 道桥工程混凝土裂缝产生原因以及修复措施[J].中国科技投资 2016(10)
[5]张茗砚 .任田甜 道桥工程混凝土裂缝原因及修复策略研究[J].建材与装饰 2017(46)
关键词;道桥工程;混凝土裂缝;原因;修复措施
混凝土由于其材料种类繁多、成本低、抗压强度高、浇注成各种形状的能力,由于其耐火性好、耐风化性好、维护成本低,已成为当今世界上应用最广泛的建筑材料。混凝土的主要缺点是抗拉能力差,容易产生裂缝,大量的工程实践和理论分析表明,几乎所有混凝土构件都存在裂缝,只有一些裂缝非常薄,甚至肉眼看不到,一般不会对结构的使用造成很大的危害,允许其存在。在荷载或外界物理化学因素的作用下,一些裂缝不断产生和扩展,引起混凝土碳化、保护层剥落和钢筋锈蚀。混凝土的强度和刚度减弱,耐久性降低,甚至发生严重的塌方事故,危及结构的正常使用,必须加以控制。我国目前的公路、铁路、建筑、水利部门设计规范是用来限制构件的裂缝宽度以确保混凝土结构的正常使用。
一、道桥工程混凝土裂缝产生的原因
混凝土结构裂缝产生的原因是复杂而众多的,甚至是多种因素相互影响的,但每种裂缝都有一个或几个主要原因,混凝土桥梁裂缝的类型可分为以下几种:
1、道桥荷载过大导致混凝土的裂缝
混凝土是指通过混合骨料、水、水泥等材料形成的一种非均质脆性材料,超重的超重车辆会在桥梁上产生重量,直接诱发混凝土道路和桥梁的裂缝。混凝土路面和桥梁的静态和动态荷载引起的裂缝称为荷载裂缝,可分为两种情况。第一,直接应力裂缝,由外部荷载产生的直接应力引起的混凝土裂缝,例如,在道路桥梁施工过程中,施工方随意堆放各种建筑材料和设备,在没有控制的情况下,机器的任何安装和运输都将超过道路和桥梁预制结构的机械极限。第二,次应力裂纹是由外部载荷引起的次应力引起的。在外荷载设计下,桥梁结构的实际工作与常规计算存在偏差,导致桥梁结构部分产生次应力,从而导致结构开裂。
2、混凝土热胀冷缩引起的裂缝
混凝土作为公路桥梁施工的主要材料,具有热胀冷缩的特点,一旦外界环境或内部温度发生变化,混凝土就会变形,如果限制混凝土的变形,混凝土结构内部就会产生应力,当应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生温度裂缝。在较大跨度的桥梁中,溫度应力可以达到甚至超过荷载应力。与其他混凝土裂缝相比,温度裂缝的最大特征是随着温度的变化而增大或闭合。在这方面,混凝土温度变化的主要原因是:年温差大,冷却突然,冬季施工措施不当等。
3、施工质量差造成的混凝土裂缝
由于混凝土的变形很容易发生,如果这些变形的混凝土达到一定大的规模,道路和桥梁开裂的可能性将非常之高。究其变形的原因是,不难发现这与桥梁的施工过程直接相关,特别是在浇筑混凝土结构、制造构件和运输吊装的过程中都会产生裂缝。一旦其施工工艺不适应工程本身和周边环境,其施工质量较差,混凝土就会产生各种裂缝,如纵向和横向裂缝,特别是细长薄壁结构最容易会出现裂缝。
4、当前长地基变形引起的裂缝
不同地区的地形地质条件也不尽相同,公路桥梁的基础结构施工也不尽相同,一些公路桥梁的基础会发生不均匀的沉降,工程地质勘察的精度不够准确,试验数据不可靠;地基冻胀等问题;道路桥梁的基础是在溶洞、滑坡体、活动层等不良地质条件下建立的。基于此,工程基础将出现垂直不均匀沉降和水平位移,会在混凝土结构中造成附加应力,一旦附加应力超过结构的拉伸能力,将导致混凝土结构开裂现象发生。
二、混凝土裂缝的修复策略
1、道桥施工材料质量的控制
加强道路桥梁工程施工材料的质量控制,以避免道路桥梁工程中混凝土外因裂缝的产生,是建立和完善建筑工程材料质量监督和质量保证管理体系的基础。
(1)用科学的质量管理体系对道路桥梁施工材料的质量进行评估,特别要检查施工许可证和建筑材料的质量合格证等。
(2)采用科学合理的质量控制体系工程和正确的检验方法对建筑材料质量进行监督管理,这意味着施工企业本身应具备施工材料质量检验的方法,以保证质量合格。
(3)在施工前应做好施工材料的试验,例如钢筋的抗拉试验、抗屈屈服试验等,以确保桥梁施工材料符合施工标准;
2、道桥施工条件的控制
首先,应该由试验人员对混合料的含水量进行控制,并且及时对拌和用水量进行调整,提高拌和的质量从而减低对施工材料的离析,当混合料的成品运到施工现场时必须实行专业的处理以免水分蒸发。
其次,施工时应该兼顾日照强度和风力大小情况,对道桥工程混凝土的塌落度合理调整,而且,在材料拌合站与摊铺现场,应该有试验人员用酒精快速测定材料含水量,从而及时进行实时调整。
再次,要合理计算施工工期,要避免在高温时段进行施工,除冬季外,可选择在温度适度的上午或者夜间工作,降低混凝土产生裂缝的概率。
3、通水冷却方案对裂缝的产生进行预防
明确混凝土裂缝产生原理,可以利用冷却水管的薄壁钢管分层浇筑混凝土材料,使浇筑管道避免出现漏水或者阻塞的现象,同时还能够利用试水实验对管道漏水和阻塞情况进行检测。另外,冷却水方案能够健康混凝土浇筑管道内部的流量和温度,有效防止裂缝产生,保证道桥施工的稳定性。
4、采用混凝土浇筑进行裂缝的修复
采用混凝土浇筑进行裂缝修复相对于道桥工程混凝土施工中的施工条件控制,这是一种真正的修复改正措施方法,但是采用混凝土浇筑来对裂缝进行修复时,应该经过严密的科学验证之后才能开始着手浇筑,下面就对需要科学验证的事项以及浇筑的一些注意事项进行分析:
(1)验证事项。要对裂缝进行浇筑修复,那么:①对工程浇筑的过程中的分块、分层顺序进行讨论验证;②应该通过实验释放确定浇筑物体的流向;③应该对需要浇筑部分的长、宽、厚度以及浇筑的时间进行科学的计算。
(2)浇筑注意点。要想达到对裂缝真正浇筑修复,那么在混凝土的浇筑过程中:①对于振捣要强于常规的振捣,不仅如此,还应该对浇筑的混凝土温度进行准确的监控,以便能够随时调整。②在修复道桥工程混凝土裂缝振捣延时,一定不能有漏振以及过振的现象发生,必须要确保进行浇筑的混凝土材料是符合修复裂缝要求。③应该对修复后的道桥工程混凝土路面进行有效的养护,确保正常的运行。
总之,道桥工程混凝土裂缝是内外因共同作用的结果,对其处理要兼具预防和修复两种措施。我们广大的工程技术和施工人员要以高度负责的心态,不断改进技术和工艺,提高每个工作环节的质量,确保我国道桥工程的百年安全大计。
结语:
混凝土产生裂缝是不可避免的。微裂纹的产生是由其物理力学性质决定的,但其危害程度是可以控制的。降低温差,抑制收缩温差,保证混凝土强度,来防止钢筋混凝结构裂缝的形成。
参考文献:
[1]尚善海 道桥工程混凝土裂缝产生原因以及修复措施[J].绿色环保建材 2017(6)
[2]宋玲娣 道桥工程混凝土裂缝发生原因及其应对措施[J].科技创新与应用 2017.(24)
[3]蒋松磊 道桥工程混凝土裂缝发生原因及措施分析[J].科技资讯 2016(12)
[4]宋威 道桥工程混凝土裂缝产生原因以及修复措施[J].中国科技投资 2016(10)
[5]张茗砚 .任田甜 道桥工程混凝土裂缝原因及修复策略研究[J].建材与装饰 2017(46)