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【摘要】本文就混凝土桥梁施工裂缝的成因、混凝土桥梁施工裂缝的防治措施 进行了详细的分析。
【关键词】混凝土;桥梁施工;裂缝
中图分类号:TV331文献标识码: A
一、前言
混凝土是一种常用施工材料,混凝土桥梁施工裂缝给整个施工带来了很大的影响,也对桥梁的质量带来了影响,如何更好的对这种情况进行防治是很多专家和学者需要关注的问题。、
二、桥梁施工中裂缝的形成原因分析
1、结构性裂缝的形成原因
结构性裂缝是由于施工原因造成的,如预应力结构的张拉裂缝、普通钢筋混凝土连续箱梁支架拆除过程中产生的裂缝等等。预应力结构的张拉裂缝是由于锚垫板位置没按设计位置布置、锚垫板后螺旋筋没有顶牢锚垫板、锚垫板混凝土不密实或混凝土强度未达到设计规定的张拉强度时进行张拉等原因造成的;普通钢筋混凝土连续箱梁拆架过程中产生的裂缝是由于落架顺序不当或落架时间过长引起的,因为联箱梁落架不可能在瞬间完成,有一个从简支梁到连续梁的受力体系以接近设计受力体系的方式进行转换,那么连续梁的负弯矩区在简支过程中梁底是肯定要产生横向裂缝的。
2、非结构性裂缝的形成原因
(一)塑性裂缝
塑性裂缝,是指混凝土在可塑状态下出现的裂缝,分为沉降裂缝和收缩裂缝两种形式。沉降裂缝产生的原因之一,是由于混凝土在塑性状态下其基础、支架等有不均匀沉降,使局部地方的混凝土变形受约束导致的裂缝;二是在重力作用下,混凝土中较重颗粒下沉,从而使水泥浆上浮,当这种下沉受到钢筋、模板拉杆约束时就会产生裂缝。收缩裂缝产生的主要原因是由于混凝土快速干燥,混凝土内水份的蒸发速率大于其泌水速率,在固体颗粒水面形成弯月形产生毛细管张力,由于水份的流失,引起混凝土本身的收缩,从而使其自身具有了拉力的作用,这个作用大于混凝土本身的强度从而产生了裂缝.
(二)温差裂缝
由于外界气温混凝土自身水泥水化作用时产生的水化热形成的温度差异使混凝土自体收缩不均而产生的裂缝。混凝土构件被模板等材料隔离,水泥水化所产生的热量无法及时散发到空气中(混凝土中心温度与表面温度也不一致,中心温度高于表面温度),故在初始24h内混凝土温度将升高,过几天后随着热量的散发混凝土将变冷,此时混凝土会产生收缩,这种收缩受结构内部钢筋及外部模板等约束会使混凝土开裂;当混凝土冬季施工时,由于混凝土散热快,其內部温度较高,而表面温度受环境影响变得较低,表面混凝土的收缩率大于混凝土内部的收缩率,从而使表面混凝土产生裂缝。
(三)长期干缩裂缝
长期干缩裂缝:是指混凝土由于施工以后,要长期暴露于不饱和的空气中.由于外部环境的不断变化,自体在物理和化学的变化下由于失水导致了体积缩小,当缩小到一定程度时,受到自身的约束,而产生了干缩裂缝(一般桥面铺装产生的裂缝就是长期干缩裂缝)。
(四)、 施工工艺引起的裂缝
钢筋混凝土结构浇筑、起模、运输及吊装过程中施工工艺不规范、施工质量差,将会产生各种形式的裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现裂缝,裂缝出现部位和走向、裂缝宽度因产生原因而异。如钢筋混凝土保护层厚度过厚、混凝
土振捣不均匀、不密实、混凝土浇筑太快、水灰比过大等。
(五)、 原材料质量引起的裂缝
混凝土主要由水泥、砂、骨料、水及外加剂组成。混凝土所采用的材料质量不合格,可能导致结构出现裂缝,主要表现在砂石含泥量超标、砂石级配差、骨料中还有泥性硅化物、拌合用水或外加剂中含有氯化物等杂质对钢筋腐蚀有较大影响。
三、裂缝防治措施
1.设计防裂控制措施
为尽量避免荷载裂缝的出现,应尽量避免结构突变或断面突变;如果结构突变不可避免,则应做好细部处理,如转角处做圆角,突变处做成渐变过渡,同时加强构造配筋或斜向钢筋等。为防止混凝土收缩和温度变化引起的裂缝,可增加构造配筋,以提高混凝土的抗裂性,尤其是薄壁结构。为防止筋锈蚀引起的裂缝,设计中应严格按照规范要求控制裂缝宽度,采用足够的保护层厚度及防腐混凝土。
2.施工防裂控制措施
(一)钢筋绑扎
绑扎钢筋之前,首先应进行彻底的除锈上作以确保使用的钢筋质量。钢筋在加上场集,加上成型后运至现场进行安装,安装时严格把握钢筋的间距。钢筋规格、型号、数量、间距、几何尺寸、接头位置及质量等均应符合设计图纸和施工规范的要求,并严格做好原材料和接头试验。钢筋层间距对混凝土构件的受力性能影响显着,但钢筋保护层厚度不够却严重影响桥梁的使用寿命,尤其是在复杂恶劣的腐蚀环境下,因此,在钢筋层间应留有足够的间距,钢筋外层与模板间应设置具备一定厚度的混凝土垫块。
(二)模板的安装与拆除
针对具体工程,应对模板及其支架的承载能力、刚度和稳定性进行校核,不能盲目依照经验和类似工程照搬使用。支架(脚手架或其他火具)应牢固可靠,施工前必须对支架进行预压,以消除支架非弹性形变和测出弹性形变值以便立模预留预拱度。安装模板时应确保构造紧密、不漏浆、不渗水,形状规则,能保证混凝上的均匀性。模板及其支架的拆除顺序应按施工技术方案执行,未达到混凝土预定强度要求不得拆除。
(三)混凝土的浇筑
浇筑之前首先要对模板及支架、钢筋及其保护层厚度、预理件、预留孔洞等进行检查,确认无误后方可进行浇筑。混凝土的拌和运输等必须满足连续浇筑要求。浇筑还要防止钢筋、模板、定位筋、垫块及预理管适的移动和变形。大体积混凝土浇筑还要满足分层浇筑、分层振捣的要求,并应采取一定的散热措施,有效降低混凝土内外的温差,从而减少温度裂缝的产生。振捣要密实,确保混凝土能填充到各个角落,同时也要避免过振引起塑性裂缝和干缩裂缝。
(四)混凝土的养护
混凝土终凝后应及时采用覆盖、洒水、喷雾或薄膜保湿等措施进行养护,避免急剧干燥、温度急剧变化、振动以及外力干扰等。对于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土,养护时间不得少于7天,对于有抗渗要求或设计有明确要求的混凝土,养护时间不得少于14 天。冬季施工,不得向裸露部位的混凝土直接浇水养护,应用塑料薄膜或其他保温材料进行保温、保湿养护。
四、灌浆、嵌缝封堵
用灌浆、裂缝封堵法对裂缝进行修补常在下列情况:对混凝土有防渗要求的裂缝,对混凝土结构整体性有影响的裂缝。对凝土裂缝进行修补,这种方法简单的说,就是使用压力设备强行将胶结材料压到混凝土裂缝当中,当这种胶结材料进入裂缝后,它将迅速硬化并与混凝土形成一个胶结的整体,从而起封堵加固的目的。在这种工作中,常用的胶结材料有环氧树脂、水泥浆、聚氨酯、甲基丙烯酸酯等化学材料。嵌缝法是混凝土裂缝修补中较为常用的一种方法,通常沿着裂缝进行凿槽,在槽中嵌入刚性或者刚性止水材料,以达到裂缝封闭的目的。施工中常用的塑性材料有塑料油膏、聚氯乙烯胶泥等等;常用的刚性材料为水泥砂
五、结束语
造成混凝土桥梁施工裂缝的成因很多,施工单位应该在施工前对其进行预防,施工中期对其进行检测,后期进行检验才能更好的避免这种现象发生。
参考文献
[1]张进才.浅谈钢筋混凝土裂缝的成因及预防[J].科学之友,2009(4).
[2]邓小芳.浅谈某桥梁建筑工程钢筋混凝土裂缝产生原因及防治[J].大众科技,2009(10).
[3]陈裕新 浅析钢筋混凝土裂缝的预防和控制[J].中国高新技术企业,2009(11):178.
【关键词】混凝土;桥梁施工;裂缝
中图分类号:TV331文献标识码: A
一、前言
混凝土是一种常用施工材料,混凝土桥梁施工裂缝给整个施工带来了很大的影响,也对桥梁的质量带来了影响,如何更好的对这种情况进行防治是很多专家和学者需要关注的问题。、
二、桥梁施工中裂缝的形成原因分析
1、结构性裂缝的形成原因
结构性裂缝是由于施工原因造成的,如预应力结构的张拉裂缝、普通钢筋混凝土连续箱梁支架拆除过程中产生的裂缝等等。预应力结构的张拉裂缝是由于锚垫板位置没按设计位置布置、锚垫板后螺旋筋没有顶牢锚垫板、锚垫板混凝土不密实或混凝土强度未达到设计规定的张拉强度时进行张拉等原因造成的;普通钢筋混凝土连续箱梁拆架过程中产生的裂缝是由于落架顺序不当或落架时间过长引起的,因为联箱梁落架不可能在瞬间完成,有一个从简支梁到连续梁的受力体系以接近设计受力体系的方式进行转换,那么连续梁的负弯矩区在简支过程中梁底是肯定要产生横向裂缝的。
2、非结构性裂缝的形成原因
(一)塑性裂缝
塑性裂缝,是指混凝土在可塑状态下出现的裂缝,分为沉降裂缝和收缩裂缝两种形式。沉降裂缝产生的原因之一,是由于混凝土在塑性状态下其基础、支架等有不均匀沉降,使局部地方的混凝土变形受约束导致的裂缝;二是在重力作用下,混凝土中较重颗粒下沉,从而使水泥浆上浮,当这种下沉受到钢筋、模板拉杆约束时就会产生裂缝。收缩裂缝产生的主要原因是由于混凝土快速干燥,混凝土内水份的蒸发速率大于其泌水速率,在固体颗粒水面形成弯月形产生毛细管张力,由于水份的流失,引起混凝土本身的收缩,从而使其自身具有了拉力的作用,这个作用大于混凝土本身的强度从而产生了裂缝.
(二)温差裂缝
由于外界气温混凝土自身水泥水化作用时产生的水化热形成的温度差异使混凝土自体收缩不均而产生的裂缝。混凝土构件被模板等材料隔离,水泥水化所产生的热量无法及时散发到空气中(混凝土中心温度与表面温度也不一致,中心温度高于表面温度),故在初始24h内混凝土温度将升高,过几天后随着热量的散发混凝土将变冷,此时混凝土会产生收缩,这种收缩受结构内部钢筋及外部模板等约束会使混凝土开裂;当混凝土冬季施工时,由于混凝土散热快,其內部温度较高,而表面温度受环境影响变得较低,表面混凝土的收缩率大于混凝土内部的收缩率,从而使表面混凝土产生裂缝。
(三)长期干缩裂缝
长期干缩裂缝:是指混凝土由于施工以后,要长期暴露于不饱和的空气中.由于外部环境的不断变化,自体在物理和化学的变化下由于失水导致了体积缩小,当缩小到一定程度时,受到自身的约束,而产生了干缩裂缝(一般桥面铺装产生的裂缝就是长期干缩裂缝)。
(四)、 施工工艺引起的裂缝
钢筋混凝土结构浇筑、起模、运输及吊装过程中施工工艺不规范、施工质量差,将会产生各种形式的裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现裂缝,裂缝出现部位和走向、裂缝宽度因产生原因而异。如钢筋混凝土保护层厚度过厚、混凝
土振捣不均匀、不密实、混凝土浇筑太快、水灰比过大等。
(五)、 原材料质量引起的裂缝
混凝土主要由水泥、砂、骨料、水及外加剂组成。混凝土所采用的材料质量不合格,可能导致结构出现裂缝,主要表现在砂石含泥量超标、砂石级配差、骨料中还有泥性硅化物、拌合用水或外加剂中含有氯化物等杂质对钢筋腐蚀有较大影响。
三、裂缝防治措施
1.设计防裂控制措施
为尽量避免荷载裂缝的出现,应尽量避免结构突变或断面突变;如果结构突变不可避免,则应做好细部处理,如转角处做圆角,突变处做成渐变过渡,同时加强构造配筋或斜向钢筋等。为防止混凝土收缩和温度变化引起的裂缝,可增加构造配筋,以提高混凝土的抗裂性,尤其是薄壁结构。为防止筋锈蚀引起的裂缝,设计中应严格按照规范要求控制裂缝宽度,采用足够的保护层厚度及防腐混凝土。
2.施工防裂控制措施
(一)钢筋绑扎
绑扎钢筋之前,首先应进行彻底的除锈上作以确保使用的钢筋质量。钢筋在加上场集,加上成型后运至现场进行安装,安装时严格把握钢筋的间距。钢筋规格、型号、数量、间距、几何尺寸、接头位置及质量等均应符合设计图纸和施工规范的要求,并严格做好原材料和接头试验。钢筋层间距对混凝土构件的受力性能影响显着,但钢筋保护层厚度不够却严重影响桥梁的使用寿命,尤其是在复杂恶劣的腐蚀环境下,因此,在钢筋层间应留有足够的间距,钢筋外层与模板间应设置具备一定厚度的混凝土垫块。
(二)模板的安装与拆除
针对具体工程,应对模板及其支架的承载能力、刚度和稳定性进行校核,不能盲目依照经验和类似工程照搬使用。支架(脚手架或其他火具)应牢固可靠,施工前必须对支架进行预压,以消除支架非弹性形变和测出弹性形变值以便立模预留预拱度。安装模板时应确保构造紧密、不漏浆、不渗水,形状规则,能保证混凝上的均匀性。模板及其支架的拆除顺序应按施工技术方案执行,未达到混凝土预定强度要求不得拆除。
(三)混凝土的浇筑
浇筑之前首先要对模板及支架、钢筋及其保护层厚度、预理件、预留孔洞等进行检查,确认无误后方可进行浇筑。混凝土的拌和运输等必须满足连续浇筑要求。浇筑还要防止钢筋、模板、定位筋、垫块及预理管适的移动和变形。大体积混凝土浇筑还要满足分层浇筑、分层振捣的要求,并应采取一定的散热措施,有效降低混凝土内外的温差,从而减少温度裂缝的产生。振捣要密实,确保混凝土能填充到各个角落,同时也要避免过振引起塑性裂缝和干缩裂缝。
(四)混凝土的养护
混凝土终凝后应及时采用覆盖、洒水、喷雾或薄膜保湿等措施进行养护,避免急剧干燥、温度急剧变化、振动以及外力干扰等。对于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土,养护时间不得少于7天,对于有抗渗要求或设计有明确要求的混凝土,养护时间不得少于14 天。冬季施工,不得向裸露部位的混凝土直接浇水养护,应用塑料薄膜或其他保温材料进行保温、保湿养护。
四、灌浆、嵌缝封堵
用灌浆、裂缝封堵法对裂缝进行修补常在下列情况:对混凝土有防渗要求的裂缝,对混凝土结构整体性有影响的裂缝。对凝土裂缝进行修补,这种方法简单的说,就是使用压力设备强行将胶结材料压到混凝土裂缝当中,当这种胶结材料进入裂缝后,它将迅速硬化并与混凝土形成一个胶结的整体,从而起封堵加固的目的。在这种工作中,常用的胶结材料有环氧树脂、水泥浆、聚氨酯、甲基丙烯酸酯等化学材料。嵌缝法是混凝土裂缝修补中较为常用的一种方法,通常沿着裂缝进行凿槽,在槽中嵌入刚性或者刚性止水材料,以达到裂缝封闭的目的。施工中常用的塑性材料有塑料油膏、聚氯乙烯胶泥等等;常用的刚性材料为水泥砂
五、结束语
造成混凝土桥梁施工裂缝的成因很多,施工单位应该在施工前对其进行预防,施工中期对其进行检测,后期进行检验才能更好的避免这种现象发生。
参考文献
[1]张进才.浅谈钢筋混凝土裂缝的成因及预防[J].科学之友,2009(4).
[2]邓小芳.浅谈某桥梁建筑工程钢筋混凝土裂缝产生原因及防治[J].大众科技,2009(10).
[3]陈裕新 浅析钢筋混凝土裂缝的预防和控制[J].中国高新技术企业,2009(11):178.