浅谈桥梁混凝土裂缝的成因及防护措施

2015-10-21 16:40王安宇刘立哲
基层建设 2015年36期
关键词:裂缝成因防护措施

王安宇 刘立哲

山东省济宁市公路工程总公司 山东济宁 272100

摘要:随着我国公路建设的飞速发展,桥梁越来越多的应用在城市建设中。在桥梁建造和使用过程中,有关因出现裂缝而影响工程质量甚至造成桥梁垮塌的报道屡见不鲜。为进一步加强对桥梁混凝土裂缝的认识,文中对桥梁混凝土裂缝的产生原因进行了分析,提出了预防混凝土裂缝的方法。

关键词:桥梁混凝土;裂缝成因;防护措施

前言

由于受原材料质量、配合比科学性、施工操作规范性、养护工作全面性等多方面因素影响,公路桥梁混凝土裂缝的产生几乎是不可完全避免的,但强化对混凝土裂缝类型及产生原因的研究,并采取科学的应对措施,就能有效减轻混凝土裂缝的危害程度和减小混凝土裂缝的数量。因此,在公路桥梁施工过程中,应结合工程设计要求、施工条件、气候环境等通过严格控制材料质量、优化配合比、规范施工和全面养护等途径减少各类混凝土裂缝的产生,从而有效保证公路桥梁工程施工质量。

一、桥梁混凝土裂缝的成因

1、温度裂缝

温度裂缝是公路桥梁工程混凝土裂缝的主要产生原因之一。混凝土与其他物质一样具有热胀冷缩的性质,当混凝土受外部外部环境或内部因素的影响产生温度变化时,若受到外部结构的约束,就会在混凝土内部产生影响的应力,当内部用力大于混凝土构件的抗拉强度时,就产生了温度裂缝。

2、荷载变化引发的裂缝

若混凝土受到不当的静力荷载、动力荷载或次应力频繁荷载时,会造成混凝土表面裂缝。这种裂缝通常包括以下几种:弯曲裂缝、扭曲裂缝、剪切裂缝、局部应力裂缝。以上各种荷载裂缝的产生原因与表现形式、产生部位均有所差异,通常发生在桥梁受拉力、剪应力较大以及振动较为显著的部位,对公路桥梁稳定性与耐久性有着较大的危害。

3、冻胀裂缝

当气温低于零度时,混凝土内部水分会产生凝结现象,当游离态的水变成固态的水时,其体积会产生膨胀,膨胀幅度大约在10%左右,水的膨胀会造成膨胀应力,对混凝土构件产生不利的影响。此外,混凝土内部凝胶孔中的水分会因凝固而产生转移与重新排列,进而造成渗透压,渗透压作用下混凝土内部膨胀应力会进一步增大,造成混凝土强度下降并产生裂缝。冻胀裂缝通常发生在混凝土初凝阶段,通常会对混凝土构件的稳定性、安全性与外观质量造成严重的影响,会使混凝土凝固后的强度减少30% ~ 50%,因而在环境温度较低时,公路桥梁施工中应格外注意混凝土构件的保温工作。

4、施工材料因素引发的裂缝

公路桥梁混凝土施工的主要材料包括水泥、粗骨料、细骨料、水、外加剂等等。若混合料原材料质量不合格,会严重影响混凝土机构的施工质量。例如,若所选砂石粒径太大或太小、配率不良、会导致混凝土材料空隙率过大进而导致水泥和搅拌水的用量增加,进而使混凝土凝固过程中水化热增大,从而降低混凝土结构强度,造成裂缝的产生;如果混凝土材料中砂石中云母等矿物质的含量超标,会直接减弱水泥和骨料物质的粘结力,并降低混凝土的强度;如果所采用的砂石中泥的含量偏高,会使拌合过程中水的用量增加,直接影响混凝土的强度、抗渗性、抗冻性;如果混凝土材料中的有机质含量偏高,会造成混凝土硬化时间延长,影响混凝土强度,引发早期裂缝。

5、施工不当引起的裂缝

在混凝土结构浇注过程中,如果施工不当、引发质量低劣,容易产生各种形式的裂缝。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异,比较常见的有: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;混凝土浇注过快,混凝土流动性较低,容易在浇注数小时后发生塑性收缩裂缝;混凝土漏振,造成混凝土不密实,产生空洞;振捣过度,使得集料分离,混凝土离析破碎;拆模过早,混凝土强度不足,构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝;混凝土初期养护不及时,使得混凝土表面上出现不规则的收缩裂缝;混凝土拌合不精确,任意套用配合比,水、砂石、水泥材料计量不准,造成混凝土强度不足和其他性能(和易性、密实度)下降,导致结构开裂。

二、公路桥梁混凝土裂缝防治措施

1、温度裂缝的防治

(1)通过降低拌合水温度、使用冰水拌合等措施降低混凝土的浇注温度,减少混凝土内外温差,进而避免温度裂缝的产生。

(2)在炎热的夏季进行混凝土施工时,混凝土应分层浇注,并应严格控制混凝土的浇注厚度,减小浇注厚度以促进混凝土结构散热。

(3)安装循环水管,通过水循环带走混凝土内部热量,以降低混凝土构件内部温度,减少混凝土内外温差,以减少温度裂缝的产生。

(4)严格控制混凝土入模温度,对于体积较大的混凝土构件浇注,应尽量避免在炎热的夏季施工,如必须在夏季施工,应采取一定的遮挡措施,避免混凝土因遭受暴晒而温度升高,此外,采用冰水进行拌合也是降低混凝土入模温度的重要途径之一。

(5)严格控制混凝土拆模时间,若拆模时遇到气温骤降的情况,应对混凝土采取有效的保温措施,以避免混凝土内外温差急剧增大而引发的温度裂缝,此外,应结合混凝土内外温差情况灵活调整拆模时间,以避免早期裂缝的产生。

2、荷载引起的裂缝的防治

公路桥梁建设过程中,各种动、静荷载是不确定的,为了做好裂缝的防治应采用概率统计的方式,结合数值计算模型,找出混凝土构件荷载的上限和下限。施工过程中应加强施工现场管理,严禁違规堆放机械设备和材料等,避免因荷载超标造成混凝土裂缝。此外,做好交通管制,禁止车辆在混凝土构件尚未达到设计强度前通行,也是避免混凝土早期裂缝的重要途径。

3、强化早期养护

不论是收缩裂缝还是温度裂缝,混凝土的养护最为关键。等混凝土脱模之后才开始洒水养护的方法是错误的。混凝土浇注收浆完成后,尽快覆盖草席和洒水养护,使混凝土表面始终保持在湿润状态,不允许混凝土在高温下裸露曝晒。由于水泥在水化过程中产生很大的热量,混凝土浇注完成后必须在侧模外喷水散热,以免混凝土由于温度过高,体积膨胀过大,在冷却后体积收缩过大产生裂缝,养护时间不少于14 d。

4、强化施工材料质量控制

近年来,公路桥梁建设单位面临的时常竞争日趋激烈,如何节约成本成为每个工程施工中十分关心的问题,有些工程为追求经济效益采用价格低、质量不过关的原材料,对混凝土结构施工质量造成极大的威胁。为避免这一问题,施工单位应严把材料质量关,采购前对供货厂商的从业资质与生产、供货能力进行严格审查,确保原材料质量过关,并对进场的钢筋、混凝土原材料进行严格验收,对混凝土配合比进行试验检,从而有效保证混凝土构件施工质量。

5、提高施工工艺质量

在混凝土浇捣前,应先将基层和模板浇水湿透,避免混凝土失水;振捣时,应组织好振捣棒的走向,保证混凝土振捣密实并防止漏振。同时也应避免过度振捣(以混凝土不再下沉、不冒气泡为准)。混凝土浇注完毕后可进行二次抹压,必要时利用吸水泵排出表面泌水。但表面刮抹应限制到最小程度,避免在其表面洒水泥干粉刮抹,加强混凝土早期养护。杜绝过早施加荷载和过早拆模,当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间。此外,由于施工技术和施工组织上的原因,不能连续将结构整体浇完,并且间歇时间过长,应预先选定适当的部位设置施工缝,以减少裂缝和确保结构安全。

结束语

总之,在施工中应尽可能采取有效的措施控制裂缝,使结构尽量不出现裂缝,特别避免有害裂缝的出现。当裂缝出现时,应采取积极有效的措施将其控制在质量允许的范围内,使其不对桥梁结构的安全造成危害。

参考文献:

[1] 崔金鹏.桥梁混凝土裂缝产生原因及预防处理[J].江西建材.2016(02)

[2] 丁西焘.桥梁混凝土结构裂缝的成因及防治措施[J].江西建材.2016(02)

[3] 杨涛.高速公路桥梁裂缝成因及控制措施分析[J].中国新技术新产品.2016(03)

[4] 刘桂霞.浅析公路桥梁混凝土裂缝成因及控制[J].中国科技信息.2013(03)

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