对混凝土在路桥施工中常见技术问题分析

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  摘要:随着我国基础设施建设的不断完善,各地相继兴建路桥等设施,而作为基础建筑结构,混凝土因其造价低、施工方便、承载力强、可塑性好、装饰性佳等优良性能,在路桥建设中越来越发挥出重要的作用。本文主要对对混凝土在路桥施工中常见技术问题进行了分析探讨。
  关键词:路桥施工;混凝土;技术问题;改善措施
  中图分类号: TU37 文献标识码: A 文章编号:
  引言
  随着我国市政交通建设的迅猛发展,各类桥梁建筑层出不穷。而在各种形式的施工过程中,混凝土的应用越来越广泛,混凝土结构在现代桥梁工程建设中已经占据了非常重要的地位。因为该种结构形式的桥梁具有价廉物美,施工方便,承载力大,可装饰性强的特点。然而在混凝土施工使用的同时,由于对混凝土性能的了解不深,往往会在工程完工后的几周或者更长一段时间内,混凝土结构出现了裂缝或者其他的不良反应,给路桥留下了安全隐患,尽管我们在施工过程中会采取各种措施,但裂缝仍然时有出现,有些还造成了很大的损失。
  一、混凝土在路桥施工中出现的问题
  1、抗拉力问题
  砂和石是普通混凝土中的骨料,能抑制水泥的收缩,起到骨架的作用。骨料被水泥浆体充分包裹,同时,不同粗细骨料的间隙被填充,浆体硬化后与砂石形成了一个坚硬的整体。砂石骨料和水泥都属于易脆性材料,抗拉性能差,因而普通混凝土在受拉或受弯时很容易发生开裂。
  2、弹性问题
  由于普通混凝土材料本身的特性,虽然抗压强度高,混凝土的抗压强度一般在7.5—60MPa之间,当掺入高效减水剂和掺合料时,强度可达100MPa以上。但是它的弹性不好,没有能屈能伸的品性,好比一个大丈夫只能拔剑而起,却不能忍辱负重。所以,在路桥面的荷载量非常大且受力不均匀的情况下,荷载力不能驱散分匀,这样就导致某一个构件不堪重力,最终产生裂缝。
  3、耐久性问题
  耐久性曾被认为是普通混凝土的优点,随着普遍的应用后问题的出现,以及科研力的增强,发现了普通混凝土的耐久性并不强,反而较弱。耐久性包括三个方面:
  (1)抗渗性,指混凝土抵抗压力水渗透的能力,普通混凝土的抗渗性还是非常强的。
  (2)抗冻性,是指混凝土在使用的环境中,经受多次冻融循环作用,能保持强度和外观的完整性的能力。普通混凝土的抗冻性很弱,当气温在零度以下时,混凝土中膨胀力加大,混凝土强度降低,就会出现裂缝。
  (3)抗侵蚀性,指在酸、碱、盐等环境中对水泥石的侵蚀所表现出现的免疫力。随着环境的恶化,再加上混凝土质量较差或保护层厚度不足,混凝土保护层容易受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土碱度降低,从而减弱了普通混凝土的耐久性。
  4、收缩变形问题
  基于普通混凝土本身的性质特点,当外界或其结构内部发生温度变化时,其受到热胀冷缩的作用,容易发生收缩变形。该变形如果受到约束,混凝土结构内产生的应力较其本身的抗拉强度大时,将产生裂缝。混凝土在凝结硬化后,其温度也逐渐冷却,根据结构,其表层的水分散失比较快,而内部水分的散失比较慢,这时,混凝土产生不均匀收缩,当表层混凝土承受的拉力大于其抗拉强度时,混凝土就会产生收缩裂缝。
  二、混凝土桥梁裂缝产生的影响因素
  1、温度因素
  当混凝土内外环境温度发生变化时其本身热胀冷縮的特性会导致一定量的变形发生,但如果该变形受到限制则会在结构内部出现相应的应力,而该应力一旦超出本身的抗压强度则会导致裂缝的出现,其温度变化的主要因素包括混凝土浇筑后内部水泥水化热以及外部环境温度变化所产生的热量。
  2、荷载因素
  荷载因素引起裂缝主要由两点原因。首先,设计不合理。路桥的实际荷载与计划不符,导致混凝土的实际受力和设计受力不相当,或者在施工过程中配筋不合理,配筋过少或位置设置不当,降低了路桥的刚度。其次,在构造和施工过程中经常需要进行开洞、凿槽等,其力流产生的绕射现象会在受力构件孔洞周围密集,产生强大的应力集中,若处理不恰当,路桥构件的形状突变或结构转角及受力钢筋的截断处极易出现裂缝。
  3、收缩因素
  收缩是混凝土路桥产生裂缝的主要因素。主要分为塑性收缩和缩水收缩。
  3.1塑性收缩。
  在混凝土浇筑完成的一段时间内(4~5小时),水泥的水化反应剧烈,泌水和水分蒸发迅速,混凝土未完全硬化,此时混凝土因失水产生收缩,即为塑性收缩。塑性收缩发生时,若在构件竖向变截面处,由于硬化前沉实不均匀,则沿顺腹板方向形成裂缝;骨料下沉时受到钢筋的阻挡,则沿钢筋方向出现裂缝。
  3.2缩水收缩
  混凝土在逐渐硬化后,其表层水分不断蒸发,体积变小,将发生缩水收缩。在水分蒸发过程中,由于表层的水分蒸发得快,而内部水分蒸发得慢,导致混凝土内部和表面形成的缩水收缩不均匀,此时,内部混凝土产生约束,使表层混凝土受到一定程度的拉力,若拉力过大且大于其表层的抗拉强度,则会产生收缩裂缝。
  4、施工材料及技术因素
  桥梁混凝土施工所用的材料主要为骨料、水泥和水以及各种掺加剂,若所采用的某种材料质量不合格均可导致最终拌和物质量不合格,而在其投入运营后在环境和外部荷载的影响下均会导致裂缝的生成,诸如拌和物内细骨料超标则会导致在混凝土干燥时出现网状裂缝,而级配不合理则会增加侧向裂缝的生成几率,施工用水或外加剂内杂质含量过高则会出现一定的钢筋腐蚀现象最终导致裂缝的生成。
  三、改善裂缝的措施
  1、选择合适的原材料
  如选择中低热水泥、缓凝型减水剂、掺用纤维、采用低热高性能混凝土。同时应注意其特性对混凝土结构强度、耐久性和使用条件是否有不利影响;对于砂石材料应控制其级配、含泥量、针片状含量、压碎值指标、有害物质含量在规范允许范围。墩身浇筑混凝土以前,所用的砂石料、钢筋、水泥、粉煤灰、外加剂等按照设计图纸以及指挥部批复的施工配合比备料,经检验合格后方可投入混凝土施工。施工中根据砂石骨料的实际含水量进行调整,以满足混凝土强度及和易性要求。
  2、有针对性地进行混凝土配合比设计
  如减少混凝土单位水泥用量、适当增加粉煤灰或磨细矿渣的掺量、适当掺加高效缓凝减水剂,可以有效降低混凝土的总水化热和热化热释放的峰值,从而减小混凝土因水化热导致几外温差过大而产生的裂缝;在施工中,施工单位往往只注重混凝土强度而忽视其变形特性和工作性,而混凝土变形特性和工作性恰好是混凝土产生裂缝的主要原因所在。严格进行配合比设计,首先要根据设计图纸规定的混凝土设计强度,通过计算确定混凝土理论配合比。其次要根据计算得出的理论配合比进行试配,并根据实测的坍落度、和易性、工作性等情况,适当调整各项材料用量并再次试配,直到满足要求为止。最后对试拌的混凝土样品按规定制取试件,采用标准方法养护。
  3、温度的控制
  改善骨料级配,采用干硬性混凝土、加外加剂等措施以减少混凝土中的水泥用量;拌和混凝土时用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度;热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;在混凝土中埋设水管,通入冷水降温;规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度变化;施工中长期暴露的混凝土浇筑体表面或薄壁结构,在寒冷季节采用保温等措施。
  4、注重早期养护
  混凝土的裂缝深度不一,但大多为面层裂缝,且大多为温度梯度导致,特别是我国的北方地区,冬夏温差大极易引起路桥裂缝,因此,早期养护就显得很重要。要做好表面保温工作,降低内外部的温差;若进行分层浇筑,应避免老混凝土面层过冷,以减少新老土之间的约束。
  结束语
  终上所述,混凝土在路桥建设施工中起着重要的作用,虽然其在路桥施工建设中的应用仍存在一些不足,但相信随着科学技术发展,随着施工人员的技能以及专业素养不断增强,相关的技术规范和人员意识的不断完善和提高,一定能确保工程质量和结构的安全。
  参考文献
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