论文部分内容阅读
摘要:随着我国交通事业的日益发展,桥梁工程显得日益重要和迫切。本文首先分析了桥梁混凝土裂缝成因,然后结合工作经历提出了具体的防治措施,具有较强的针对性和实用性,供借鉴参考。
关键词:桥梁;施工裂缝;原因分析;措施
中图分类号: K928.78文献标识码:A 文章编号:
随着国内桥梁技术突飞猛进,公路桥梁正以前所未有的规模在各地展开,但在桥梁施工及其投入运营后混凝土裂缝问题比比皆是,裂缝的出现不仅影响桥梁外观质量,甚至会影响其使用功能和寿命,甚至会导致垮塌现象,因此深入分析桥梁混凝土裂缝成因并针对性的制定防治措施对保证桥梁施工质量具有深远意义。
一、桥梁混凝土裂缝成因分析
1.1施工材料因素
水泥。选用水泥安定性不合格,其中游离氧化钙含量超标等会导致裂缝的生成,由于氧化钙在凝结过程中水化较慢,在混凝土终凝后仍在发生水化作用,因此可能破坏已经硬化的水泥石而降低混凝土强度;水泥出厂强度不足或存放期过长或受潮而降低其强度,最终会降低混凝土强度;水泥内碱含量较高,而混凝土集料内含有碱活性骨料则会导致碱骨料反应;采用低标号水泥,为保证混凝土强度则增大用量,水泥用量越大则最终混凝土收缩越大且发生收缩的时间越长;
骨料。粗骨料粒径过小、级配不良、空隙率过大则会增大拌合用水量,继而会增大混凝土收缩量,或骨料内含有花岗岩、长石等吸水率小、收缩性低、收缩率低的骨料易于减轻混凝土收缩量,而砂岩、角闪岩等吸水率大、收缩性高的骨料则宜增大拌合时的用水量而增大裂缝生成的可能性,同时若砂石粒径过小、级配不良、空隙率大均会增大拌合用水量,用水量过大则会影响混凝土强度,并加大混凝土收缩量,尤其细骨料采用特细砂该种现象更加严重。
1.2钢筋锈蚀
若混凝土保护层厚度不足或混凝土存在松散、麻面等现象均会导致空气进入混凝土内部而降低钢筋周围混凝土碱度,或由于氯化物的浸入导致钢筋周围氯离子含量增高均会导致钢筋表面存在的氧化膜被破坏,继而空气中的水分及氧气会同钢筋中铁离子发生锈蚀反应,反应生成的氢氧化铁的体积是原来体积的2~4倍,因而会对周围混凝土产生膨胀力导致保护层混凝土开裂、剥离,最终沿钢筋发生纵向裂缝,同时发生锈蚀现象的钢筋会减小有效断面面积,消弱钢筋同混凝土间的握裹力,继而会降低结构承载力并会诱发其他形式裂缝的生成。
1.3温度因素
日照。施工后的桥梁面板及侧面受阳光暴晒后导致该部位温度明显高于其他部位,在混凝土内部会生成温度梯度,且其呈非线性分布,最终导致混凝土内局部拉应力过大,当该应力超过混凝土所承受的极限应力则会生成裂缝;
降温。天气突降大雨或冷空气侵袭以及日落等均会导致结构外表面温度突降,而内部温度降低较慢因此也会生成温度梯度,继而会生成裂缝;
水化热。混凝土浇筑后水泥发生的水化热反应在很大程度上升高其温度,因此会生成严重的温度梯度而引起裂缝生成;
采用蒸汽养护或冬期施工时施工措施不当导致混凝土骤冷骤热而形成内部温度不均匀也会导致裂缝生成。
1.4收缩裂缝
沉缩。浇筑后的混凝土逐步凝聚而由流态变为塑态,过程中会由沁水或随混凝土收缩而产生,混凝土浇筑和振捣过程中在振捣和重力作用下会导致骨料下沉、水泥浆上升,同时将内部水分空气挤出,而骨料下沉过程中会受到钢筋及预埋件等阻挡,而在其底部形成空间,因此后期会沿该部位生成裂缝;
塑性干燥。浇筑后的混凝土随表面水分蒸发其体积逐步缩小,由于混凝土表面水分损失快内部损失慢,因此形成表面收缩量大内部收缩量小的不均匀收缩,表面的收缩变形会受到内部混凝土约束而导致表面承受拉应力,当超过其抗拉强度则会生成裂缝;
长期干缩。混凝土凝固过程中内部多余水分蒸发,同时体积缩小,水泥水化作用逐步硬化形成水泥骨架并不断紧密,其收缩量随时间延长不断增大;混凝土成形后在水分蒸发的过程中会形成自表及里形成湿度梯度,该梯度导致内外干缩量不同,因而会导致内部拉应力生成继而生成裂缝。
1.5不均匀沉降
桥梁基础产生竖向不均匀沉降或水平位移均会导致结构内附加应力的生成,而导致不均匀沉降生成的主要因素包括地址勘测精度不够,未能充分掌握地址况,或施工区域地质差异变化较大,施工后桥体结构荷载差异较大或桥梁基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质等均会导致不均匀沉降生成。
二、混凝土裂缝防治措施
2.1严控材料质量
水泥。水泥的品种及用量决定着水化热的大小,而水泥释放温度的大小和速度取决于水泥内矿物成分不同,因此在选用水泥时应尽量选用水化热低的水泥,并在保证强度的前提下充分利用混凝土的后期强度以减少水泥用量;
骨料。应在可泵送的前提下宜选用粒径在5~20mm范围内的连续级配石子以降低混凝土的收缩变形,细骨料则应采用中砂以减少水和水泥用量,同时应控制骨料内含泥量,以免含泥量过高加大混凝土收缩变形并降低混凝土抗拉强度;
掺合料。可掺入一定量的粉煤灰以增加混凝土的密实度,提高其抗渗能力,并可改善混凝土的工作度,降低其最终收缩量以减少水泥用量,因此可在一定程度上降低水化热导致的内部温升,同时掺加粉煤灰可增加混凝土的和易性并提高混凝土后期强度而推迟温升峰值出现时间;
膨胀剂。采用定量膨胀剂可替代等量水泥,并可使混凝土產生适量膨胀,过程中产生的膨胀力既可保证混凝土密实度又可抵消部分混凝土收缩应力,并可相应提高抗裂强度。
2.2钢筋锈蚀裂缝防治
在钢筋绑扎及混凝土施工时应保证其有足够的保护层厚度,混凝土拌合时应严控水灰比,浇筑后的混凝土应加强振捣,以最大限度的保证混凝土自身密实、完好,并应保持混凝土内部高碱度环境同时应防止有害离子入侵,若施工中掺加外加剂应严格控制含有氯盐的外加剂用量,尤其在沿海地区施工时应加强控制以降低腐蚀性气体及地下水对桥梁带来损害。
2.3混凝土浇筑
在混凝土浇筑前应对其进行分块、分层浇筑的浇筑次序以及混凝土流向,并应结合桥梁体积确定浇筑厚度、宽度以及前后浇筑的搭接时间,分层厚度不应超过30cm;浇筑后的混凝土应加强振捣,并严控振捣时间,控制振捣移动距离和插入深度以保证振捣密实,严防漏振及过振以确保最终混凝土密实,振捣过程中应遵循快进慢出的原则以防止内部形成空洞和气泡,同时应避免振捣棒碰撞模板和预应力索道,振捣应以最终表面平坦、泛浆,无气泡冒出为宜,避免振捣时间过短振捣不密实影响最终混凝土强度,振捣时间过长导致分层,粗集料下沉,细骨料上升而影响强度并导致裂缝生成;应组织好施工人力和物力以保证浇筑施工按照计划顺利进行以免施工冷缝的出现;若浇筑后的混凝土表面出现较厚的水泥浆则应对其进行处理,可在浇筑后3~4h内用刮尺刮平,并在初凝前用铁滚筒进行碾压,最后用木抹子搓平压实以防止表面龟裂现象;在混凝土浇筑1~2h后对其进行二次振捣,并对其表面进行拍打、振密。
结语
桥梁混凝土施工中裂缝的生成在所难免,导致裂缝生成的因素多种多样,施工过程中应从设计、施工入手分析裂缝形成原因,严格按照国家有关规范, 组织专业、 有经验的施工人员进行施工,并采取措施加以防治,才能最终保证混凝土的浇筑质量,更大限度的实现桥梁的经济效益和社会效益。
参考文献:
[1]刘广第. 质量管理学[M]. 北京:清华大学出版社, 2007.
[2]向中富.桥梁施工控制技术[M].北京:人民交通出版社, 2010.
[3]钟通道.公路桥梁施工过程中裂缝产生原因分析与应对技术探析[J].大科技·科技天地,2011(01).
[4]张良川.桥梁施工中混凝土裂缝产生的原因及应对措施[J].公路养护,2010(08).
[5]李贵业.浅析桥梁工程中混凝土裂缝的原因和防止及处理方法[J].工程技术,2010,56( 33)
[6]申洁.桥梁裂缝成因以及预防措施探析[J].现代商贸工业,2010,17( 23)
关键词:桥梁;施工裂缝;原因分析;措施
中图分类号: K928.78文献标识码:A 文章编号:
随着国内桥梁技术突飞猛进,公路桥梁正以前所未有的规模在各地展开,但在桥梁施工及其投入运营后混凝土裂缝问题比比皆是,裂缝的出现不仅影响桥梁外观质量,甚至会影响其使用功能和寿命,甚至会导致垮塌现象,因此深入分析桥梁混凝土裂缝成因并针对性的制定防治措施对保证桥梁施工质量具有深远意义。
一、桥梁混凝土裂缝成因分析
1.1施工材料因素
水泥。选用水泥安定性不合格,其中游离氧化钙含量超标等会导致裂缝的生成,由于氧化钙在凝结过程中水化较慢,在混凝土终凝后仍在发生水化作用,因此可能破坏已经硬化的水泥石而降低混凝土强度;水泥出厂强度不足或存放期过长或受潮而降低其强度,最终会降低混凝土强度;水泥内碱含量较高,而混凝土集料内含有碱活性骨料则会导致碱骨料反应;采用低标号水泥,为保证混凝土强度则增大用量,水泥用量越大则最终混凝土收缩越大且发生收缩的时间越长;
骨料。粗骨料粒径过小、级配不良、空隙率过大则会增大拌合用水量,继而会增大混凝土收缩量,或骨料内含有花岗岩、长石等吸水率小、收缩性低、收缩率低的骨料易于减轻混凝土收缩量,而砂岩、角闪岩等吸水率大、收缩性高的骨料则宜增大拌合时的用水量而增大裂缝生成的可能性,同时若砂石粒径过小、级配不良、空隙率大均会增大拌合用水量,用水量过大则会影响混凝土强度,并加大混凝土收缩量,尤其细骨料采用特细砂该种现象更加严重。
1.2钢筋锈蚀
若混凝土保护层厚度不足或混凝土存在松散、麻面等现象均会导致空气进入混凝土内部而降低钢筋周围混凝土碱度,或由于氯化物的浸入导致钢筋周围氯离子含量增高均会导致钢筋表面存在的氧化膜被破坏,继而空气中的水分及氧气会同钢筋中铁离子发生锈蚀反应,反应生成的氢氧化铁的体积是原来体积的2~4倍,因而会对周围混凝土产生膨胀力导致保护层混凝土开裂、剥离,最终沿钢筋发生纵向裂缝,同时发生锈蚀现象的钢筋会减小有效断面面积,消弱钢筋同混凝土间的握裹力,继而会降低结构承载力并会诱发其他形式裂缝的生成。
1.3温度因素
日照。施工后的桥梁面板及侧面受阳光暴晒后导致该部位温度明显高于其他部位,在混凝土内部会生成温度梯度,且其呈非线性分布,最终导致混凝土内局部拉应力过大,当该应力超过混凝土所承受的极限应力则会生成裂缝;
降温。天气突降大雨或冷空气侵袭以及日落等均会导致结构外表面温度突降,而内部温度降低较慢因此也会生成温度梯度,继而会生成裂缝;
水化热。混凝土浇筑后水泥发生的水化热反应在很大程度上升高其温度,因此会生成严重的温度梯度而引起裂缝生成;
采用蒸汽养护或冬期施工时施工措施不当导致混凝土骤冷骤热而形成内部温度不均匀也会导致裂缝生成。
1.4收缩裂缝
沉缩。浇筑后的混凝土逐步凝聚而由流态变为塑态,过程中会由沁水或随混凝土收缩而产生,混凝土浇筑和振捣过程中在振捣和重力作用下会导致骨料下沉、水泥浆上升,同时将内部水分空气挤出,而骨料下沉过程中会受到钢筋及预埋件等阻挡,而在其底部形成空间,因此后期会沿该部位生成裂缝;
塑性干燥。浇筑后的混凝土随表面水分蒸发其体积逐步缩小,由于混凝土表面水分损失快内部损失慢,因此形成表面收缩量大内部收缩量小的不均匀收缩,表面的收缩变形会受到内部混凝土约束而导致表面承受拉应力,当超过其抗拉强度则会生成裂缝;
长期干缩。混凝土凝固过程中内部多余水分蒸发,同时体积缩小,水泥水化作用逐步硬化形成水泥骨架并不断紧密,其收缩量随时间延长不断增大;混凝土成形后在水分蒸发的过程中会形成自表及里形成湿度梯度,该梯度导致内外干缩量不同,因而会导致内部拉应力生成继而生成裂缝。
1.5不均匀沉降
桥梁基础产生竖向不均匀沉降或水平位移均会导致结构内附加应力的生成,而导致不均匀沉降生成的主要因素包括地址勘测精度不够,未能充分掌握地址况,或施工区域地质差异变化较大,施工后桥体结构荷载差异较大或桥梁基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质等均会导致不均匀沉降生成。
二、混凝土裂缝防治措施
2.1严控材料质量
水泥。水泥的品种及用量决定着水化热的大小,而水泥释放温度的大小和速度取决于水泥内矿物成分不同,因此在选用水泥时应尽量选用水化热低的水泥,并在保证强度的前提下充分利用混凝土的后期强度以减少水泥用量;
骨料。应在可泵送的前提下宜选用粒径在5~20mm范围内的连续级配石子以降低混凝土的收缩变形,细骨料则应采用中砂以减少水和水泥用量,同时应控制骨料内含泥量,以免含泥量过高加大混凝土收缩变形并降低混凝土抗拉强度;
掺合料。可掺入一定量的粉煤灰以增加混凝土的密实度,提高其抗渗能力,并可改善混凝土的工作度,降低其最终收缩量以减少水泥用量,因此可在一定程度上降低水化热导致的内部温升,同时掺加粉煤灰可增加混凝土的和易性并提高混凝土后期强度而推迟温升峰值出现时间;
膨胀剂。采用定量膨胀剂可替代等量水泥,并可使混凝土產生适量膨胀,过程中产生的膨胀力既可保证混凝土密实度又可抵消部分混凝土收缩应力,并可相应提高抗裂强度。
2.2钢筋锈蚀裂缝防治
在钢筋绑扎及混凝土施工时应保证其有足够的保护层厚度,混凝土拌合时应严控水灰比,浇筑后的混凝土应加强振捣,以最大限度的保证混凝土自身密实、完好,并应保持混凝土内部高碱度环境同时应防止有害离子入侵,若施工中掺加外加剂应严格控制含有氯盐的外加剂用量,尤其在沿海地区施工时应加强控制以降低腐蚀性气体及地下水对桥梁带来损害。
2.3混凝土浇筑
在混凝土浇筑前应对其进行分块、分层浇筑的浇筑次序以及混凝土流向,并应结合桥梁体积确定浇筑厚度、宽度以及前后浇筑的搭接时间,分层厚度不应超过30cm;浇筑后的混凝土应加强振捣,并严控振捣时间,控制振捣移动距离和插入深度以保证振捣密实,严防漏振及过振以确保最终混凝土密实,振捣过程中应遵循快进慢出的原则以防止内部形成空洞和气泡,同时应避免振捣棒碰撞模板和预应力索道,振捣应以最终表面平坦、泛浆,无气泡冒出为宜,避免振捣时间过短振捣不密实影响最终混凝土强度,振捣时间过长导致分层,粗集料下沉,细骨料上升而影响强度并导致裂缝生成;应组织好施工人力和物力以保证浇筑施工按照计划顺利进行以免施工冷缝的出现;若浇筑后的混凝土表面出现较厚的水泥浆则应对其进行处理,可在浇筑后3~4h内用刮尺刮平,并在初凝前用铁滚筒进行碾压,最后用木抹子搓平压实以防止表面龟裂现象;在混凝土浇筑1~2h后对其进行二次振捣,并对其表面进行拍打、振密。
结语
桥梁混凝土施工中裂缝的生成在所难免,导致裂缝生成的因素多种多样,施工过程中应从设计、施工入手分析裂缝形成原因,严格按照国家有关规范, 组织专业、 有经验的施工人员进行施工,并采取措施加以防治,才能最终保证混凝土的浇筑质量,更大限度的实现桥梁的经济效益和社会效益。
参考文献:
[1]刘广第. 质量管理学[M]. 北京:清华大学出版社, 2007.
[2]向中富.桥梁施工控制技术[M].北京:人民交通出版社, 2010.
[3]钟通道.公路桥梁施工过程中裂缝产生原因分析与应对技术探析[J].大科技·科技天地,2011(01).
[4]张良川.桥梁施工中混凝土裂缝产生的原因及应对措施[J].公路养护,2010(08).
[5]李贵业.浅析桥梁工程中混凝土裂缝的原因和防止及处理方法[J].工程技术,2010,56( 33)
[6]申洁.桥梁裂缝成因以及预防措施探析[J].现代商贸工业,2010,17( 23)