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摘要:混凝土道路和桥梁在我国的道路交通中存在已经十分的普遍,道路桥梁的施工工艺有自身的特点,虽然应用十分的方便,但混凝土道路和桥梁在施工过程中存在的裂缝却是十分常见的问题,本文通过论述混凝土道路桥梁的裂缝形成和处理措施,对这一问题进行提出解决的措施。
关键字:道桥工程,裂缝,防治措施
混凝土道桥构件通常都是带裂缝工作的,由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力,影响道桥的外观、使用寿命,严重者将会威胁到人们的生命和财产安全。很多工程的结构事故都是由于裂缝的不稳定发展所致。近代科学研究和大量的混凝土工程实践证明,在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的,在一定的范围内也是可以接受的,只是要采取有效的措施将其危害程度控制在一定的范围之内。钢筋混凝土规范也明确规定:有些结构在所处的不同条件下,允许存在一定宽度的裂缝。但在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生,使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度,尤其要尽量避免有害裂缝的出现,从而确保工程质量。混凝土道桥裂缝产生的原因很多,有变形引起的裂缝:如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉降等原因引起的裂缝;有外荷载作用引起的裂缝;有养护环境不当和化學作用引起的裂缝等等。
一、道桥裂缝的形成原因
道桥在施工过程中会因为施工工艺和施工技术等多方面因素的影响出现裂缝,总体说来,裂缝的形成主要有以下几种。1、温度变化引起的裂缝:当混凝土道桥结构外部环境和内部温度发生变化时,将发生变形,由于其约束,结构内部将产生应力,当应力超过其抗压强度时将产生裂缝。2、收缩引起的裂缝:道桥的干燥过程是由表面逐渐扩展到内部的,在混凝土内部呈现含水梯度,因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩,导致表面混凝土承受拉力,内部混凝土承受压力。当表面的混凝土所受的拉力超过其抗拉强度时,便产生收缩裂缝。
以上是混凝土道桥自身形成裂缝的主要形式,但除此之外,混凝土自身的塑性收缩、干缩、自身收缩也是混凝土材质道桥裂缝形成的又一个主要形式。道桥混凝土的裂缝有很多原因,经过分析,主要原因归纳为温度和湿度产生的变化,其次是因为混凝土的脆性、不均匀性、原材料不合格,模板变形,基础不均匀沉降等。
1、温度对道桥混凝土裂缝造成的影响
道桥混凝土施工硬化期间,水泥会放出大量水化热,造成内部温度上升,在表面引起拉应力,后期在降温过程中,由于受到基础或混凝土的约束,又会在道桥混凝土内部出现拉应力,当这些拉应力超出道桥混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。
2、湿度对道桥混凝土裂缝造成的影响
大部分道桥混凝土内部湿度变化很小或者说变化较慢,但表面湿度相对来说变化较大,有时会发生剧烈变化。由于养护不得当、造成表面湿度不均匀,表面干缩形变受到内部道桥混凝土的约束,也往往导致裂缝。
另外,在现场浇捣道桥混凝土时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣棒抽撤过快,均会影响道桥混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的产生。其次,因为道桥混凝土工程进行的抹面次数不能满足要求,更容易出现裂缝现象。另外,在养护方面,由于现场养护措施不到位,道桥混凝土早期脱水,均会引起收缩裂缝。二、道桥裂缝的防治措施
道桥混凝土裂缝的防治措施一般来说主要是预防措施和产生裂缝之后的补救措施。预防措施一是选用收缩量较小的水泥,一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥,降低水泥的用量。二是混凝土的干缩受水灰比的影响较大,水灰比越大,干缩越大,因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用,同时掺加合适的减水剂。三是严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比,混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。四是加强混凝土的早期养护,并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间,并涂刷养护剂养护。五是在混凝土结构中设置合适的收缩缝。
设计中预防裂缝的措施主要有:
1、增配构造钢筋,增强其抗裂性能。应该采用小间距、小直径的配筋方式。全截面配筋率应该控制在在0.3% ~ 0.5%之间。
2、避免结构突变产生的应力集中,在容易产生应力集中的环节采取一些加强措施。
3、在容易出现裂缝的边缘位置设置暗梁,以提高这个部位的配筋率,增强道桥混凝土的极限抗拉强度。
4、在结构设计中应合理设置后浇带,后浇带的保留时间不应少于60天。
5、当基础设置于岩石类地基上时,宜在道桥混凝土垫层上设置滑动层,可采用一毡二油等,来减少基础的约束。
原材料的控制措施
1、对道桥混凝土的配合比精心设计。要在保证道桥混凝土有良好工作性的前提下,要尽可能减少每单位道桥混凝土的用水量,采用“一高(高粉煤灰掺量)、二掺(掺高性能引气剂和高效能减水剂)三低(低水胶比、低坍落度、低砂率)”的设计准则,产出“高韧性、高强、高抗拉值、低热和中弹”的抗裂道桥混凝土。
2、优先采用525R普通水泥,425R普通水泥等高标号水泥,以减少水泥用量。选用低热水泥,减少水化热,降低道桥混凝土的温升值。并尽量选用后期强度(90或120天),降低水泥量,并延缓峰值。
3、适当掺加粉煤灰。在道桥混凝土中掺加上粉煤灰之后,可以提高道桥混凝土的持久性和抗渗性,减少道桥混凝土的收缩,从而降低胶凝材料的水化热,增强道桥混凝土抗拉强度,减少道桥混凝土的泌水等等。
4、选择级配较好的骨料。骨料选那些弹性模量低、膨胀系数小、表面清洁没有弱包裹层的级配较好的骨料。砂、石含泥量控制在1%以内,并不得混有有机质等杂物,杜绝使用海砂。
施工控制措施
施工前编制道桥混凝土的浇筑方案,道桥混凝土浇筑时根据实际情况采用全面分层、分段分层、斜面分层的浇筑方式。
严格控制道桥混凝土入模温度,夏季施工时降低入模温度,采取对碎石洒水降温、水泥库通风良好、采用地下水等措施。
施工过程中应加强插筋位置的振捣、抹压、养护,同时加强初凝前的抹压,以消除初期裂缝。
加强早期道桥混凝土的养护工作,提高道桥混凝土的抗拉强度,道桥混凝土养护常采用保湿法和内部降温法。保温法是在结构物外露的道桥混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料(如草袋、锯木、湿砂等),在缓慢的散热过程中,使道桥混凝土获得必要的强度,以控制道桥混凝土的内外温差小于20℃。内部降温法是在道桥混凝土内部预埋水管,通入冷却水,降低道桥混凝土内部最高温度。
温度控制措施
加强道桥混凝土的温度控制,通过对道桥混凝土的浇筑温度和道桥混凝土内部的最高温度进行人为的控制。采用建筑电子测温仪对道桥混凝土温度进行监测,混凝土浇筑时应测量其入模温度和气温,混凝土养护时应测量其内部、表面温度和气温。通过降下道桥混凝土内部的初始温度和水化热温度,来避免和减少裂缝出现的风险。
总结:
虽然道桥工程中的混凝土裂缝的原因有很多,但是严格按照规定和规范来施工,积极认真探索施工过程中混凝土裂缝的产生原因,及时采取预防措施,就能够有效控制道桥混凝土的裂缝。
参考文献:
[1] 王振领,唐继舜,钱永久;空间有限元法对大跨度旧拱桥内力及稳定分析[J];四川建筑科学研究;2005年04期
[2]单红军,张邦瑞;富春江大桥软基处理[J];安徽地质;2002年04期
[3]王亦贺,张喆;软土地基桥台台后病害处治[J];安徽地质;2002年04期
[4]张舍;浅谈公路桥梁病害的起因、检测与加固[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2005年01期
[5]张舍;公路桥梁早期锈蚀病害的起因及分析研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2005年03期
[6]梁保峰;梁靖峰;梁万顺;;工程中旧桥加固方法的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2007年01期
关键字:道桥工程,裂缝,防治措施
混凝土道桥构件通常都是带裂缝工作的,由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力,影响道桥的外观、使用寿命,严重者将会威胁到人们的生命和财产安全。很多工程的结构事故都是由于裂缝的不稳定发展所致。近代科学研究和大量的混凝土工程实践证明,在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的,在一定的范围内也是可以接受的,只是要采取有效的措施将其危害程度控制在一定的范围之内。钢筋混凝土规范也明确规定:有些结构在所处的不同条件下,允许存在一定宽度的裂缝。但在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生,使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度,尤其要尽量避免有害裂缝的出现,从而确保工程质量。混凝土道桥裂缝产生的原因很多,有变形引起的裂缝:如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉降等原因引起的裂缝;有外荷载作用引起的裂缝;有养护环境不当和化學作用引起的裂缝等等。
一、道桥裂缝的形成原因
道桥在施工过程中会因为施工工艺和施工技术等多方面因素的影响出现裂缝,总体说来,裂缝的形成主要有以下几种。1、温度变化引起的裂缝:当混凝土道桥结构外部环境和内部温度发生变化时,将发生变形,由于其约束,结构内部将产生应力,当应力超过其抗压强度时将产生裂缝。2、收缩引起的裂缝:道桥的干燥过程是由表面逐渐扩展到内部的,在混凝土内部呈现含水梯度,因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩,导致表面混凝土承受拉力,内部混凝土承受压力。当表面的混凝土所受的拉力超过其抗拉强度时,便产生收缩裂缝。
以上是混凝土道桥自身形成裂缝的主要形式,但除此之外,混凝土自身的塑性收缩、干缩、自身收缩也是混凝土材质道桥裂缝形成的又一个主要形式。道桥混凝土的裂缝有很多原因,经过分析,主要原因归纳为温度和湿度产生的变化,其次是因为混凝土的脆性、不均匀性、原材料不合格,模板变形,基础不均匀沉降等。
1、温度对道桥混凝土裂缝造成的影响
道桥混凝土施工硬化期间,水泥会放出大量水化热,造成内部温度上升,在表面引起拉应力,后期在降温过程中,由于受到基础或混凝土的约束,又会在道桥混凝土内部出现拉应力,当这些拉应力超出道桥混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。
2、湿度对道桥混凝土裂缝造成的影响
大部分道桥混凝土内部湿度变化很小或者说变化较慢,但表面湿度相对来说变化较大,有时会发生剧烈变化。由于养护不得当、造成表面湿度不均匀,表面干缩形变受到内部道桥混凝土的约束,也往往导致裂缝。
另外,在现场浇捣道桥混凝土时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣棒抽撤过快,均会影响道桥混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的产生。其次,因为道桥混凝土工程进行的抹面次数不能满足要求,更容易出现裂缝现象。另外,在养护方面,由于现场养护措施不到位,道桥混凝土早期脱水,均会引起收缩裂缝。二、道桥裂缝的防治措施
道桥混凝土裂缝的防治措施一般来说主要是预防措施和产生裂缝之后的补救措施。预防措施一是选用收缩量较小的水泥,一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥,降低水泥的用量。二是混凝土的干缩受水灰比的影响较大,水灰比越大,干缩越大,因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用,同时掺加合适的减水剂。三是严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比,混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。四是加强混凝土的早期养护,并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间,并涂刷养护剂养护。五是在混凝土结构中设置合适的收缩缝。
设计中预防裂缝的措施主要有:
1、增配构造钢筋,增强其抗裂性能。应该采用小间距、小直径的配筋方式。全截面配筋率应该控制在在0.3% ~ 0.5%之间。
2、避免结构突变产生的应力集中,在容易产生应力集中的环节采取一些加强措施。
3、在容易出现裂缝的边缘位置设置暗梁,以提高这个部位的配筋率,增强道桥混凝土的极限抗拉强度。
4、在结构设计中应合理设置后浇带,后浇带的保留时间不应少于60天。
5、当基础设置于岩石类地基上时,宜在道桥混凝土垫层上设置滑动层,可采用一毡二油等,来减少基础的约束。
原材料的控制措施
1、对道桥混凝土的配合比精心设计。要在保证道桥混凝土有良好工作性的前提下,要尽可能减少每单位道桥混凝土的用水量,采用“一高(高粉煤灰掺量)、二掺(掺高性能引气剂和高效能减水剂)三低(低水胶比、低坍落度、低砂率)”的设计准则,产出“高韧性、高强、高抗拉值、低热和中弹”的抗裂道桥混凝土。
2、优先采用525R普通水泥,425R普通水泥等高标号水泥,以减少水泥用量。选用低热水泥,减少水化热,降低道桥混凝土的温升值。并尽量选用后期强度(90或120天),降低水泥量,并延缓峰值。
3、适当掺加粉煤灰。在道桥混凝土中掺加上粉煤灰之后,可以提高道桥混凝土的持久性和抗渗性,减少道桥混凝土的收缩,从而降低胶凝材料的水化热,增强道桥混凝土抗拉强度,减少道桥混凝土的泌水等等。
4、选择级配较好的骨料。骨料选那些弹性模量低、膨胀系数小、表面清洁没有弱包裹层的级配较好的骨料。砂、石含泥量控制在1%以内,并不得混有有机质等杂物,杜绝使用海砂。
施工控制措施
施工前编制道桥混凝土的浇筑方案,道桥混凝土浇筑时根据实际情况采用全面分层、分段分层、斜面分层的浇筑方式。
严格控制道桥混凝土入模温度,夏季施工时降低入模温度,采取对碎石洒水降温、水泥库通风良好、采用地下水等措施。
施工过程中应加强插筋位置的振捣、抹压、养护,同时加强初凝前的抹压,以消除初期裂缝。
加强早期道桥混凝土的养护工作,提高道桥混凝土的抗拉强度,道桥混凝土养护常采用保湿法和内部降温法。保温法是在结构物外露的道桥混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料(如草袋、锯木、湿砂等),在缓慢的散热过程中,使道桥混凝土获得必要的强度,以控制道桥混凝土的内外温差小于20℃。内部降温法是在道桥混凝土内部预埋水管,通入冷却水,降低道桥混凝土内部最高温度。
温度控制措施
加强道桥混凝土的温度控制,通过对道桥混凝土的浇筑温度和道桥混凝土内部的最高温度进行人为的控制。采用建筑电子测温仪对道桥混凝土温度进行监测,混凝土浇筑时应测量其入模温度和气温,混凝土养护时应测量其内部、表面温度和气温。通过降下道桥混凝土内部的初始温度和水化热温度,来避免和减少裂缝出现的风险。
总结:
虽然道桥工程中的混凝土裂缝的原因有很多,但是严格按照规定和规范来施工,积极认真探索施工过程中混凝土裂缝的产生原因,及时采取预防措施,就能够有效控制道桥混凝土的裂缝。
参考文献:
[1] 王振领,唐继舜,钱永久;空间有限元法对大跨度旧拱桥内力及稳定分析[J];四川建筑科学研究;2005年04期
[2]单红军,张邦瑞;富春江大桥软基处理[J];安徽地质;2002年04期
[3]王亦贺,张喆;软土地基桥台台后病害处治[J];安徽地质;2002年04期
[4]张舍;浅谈公路桥梁病害的起因、检测与加固[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2005年01期
[5]张舍;公路桥梁早期锈蚀病害的起因及分析研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2005年03期
[6]梁保峰;梁靖峰;梁万顺;;工程中旧桥加固方法的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2007年01期