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摘要:本文首先分析了混凝土裂缝的危害性,然后分析了裂缝形成的原因及种类,主要从混凝土原材料,浇筑过程,养护等方面入手提出了相应的防治措施。混凝土裂缝是混凝土结构的一种常见损伤形式。裂缝的存在,在一定程度上影响了混凝土的整体性和耐久性等使用性能,本文在此提出了自己的观点和看法,可与同行共同探讨。
关键词:混凝土; 危害; 成因; 防治措施;
前言
公路混凝土因取材广泛,价格低廉,抗压强度高,可浇注成各种形状,并且耐火性好,不易风化,养护费用低,成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑。混凝土最主要的缺点是:抗拉能力差,容易开裂。混凝土裂缝不可避免,但如果采取一定的设计和施工控制,很多裂缝是可以克服和控制的。混凝土在现代工程建设中占有重要地位,而在现场施工中,混凝土的裂缝较为普遍,尽管我们在施工中采取各种措施,小心谨慎,但裂缝仍然时有出现,究其原因,我们可以从结构在使用过程中承受的荷载和混凝土的脆性、不均匀性以及原材料不合格、模板变形、基础不均匀沉降入手,分析其中产生裂缝的多种原因。
一、混凝土裂缝形成的原因分析
1、外荷载作用产生的直接应力,即按常规计算的主要应力引起裂缝以及由于外荷载作用下结构次应力引起的裂缝。
2、由非荷载作用引起的裂缝。如由温度、不均匀沉降等因素引起的裂缝。非荷载作用引起裂缝的起因是结构变形,当变形得不到满足时产生应力,且应力与结构的刚度大小有关。当应力超过一定权值时引起裂缝,裂缝出现后变形得到满足或部分满足,同时结构刚度下降,应力就发生松弛。对某些结构,虽然材料强度不高,但有良好的韧性,可适应变形的要求,抗裂性能较高,这是区别于荷载裂缝的主要特点。其次,按普通外荷载的计算原则,从外荷载的作用,结构内力的形成,直至裂缝的出现与扩展,在荷载不变的条件下,似乎都是在同一时间瞬时发生并一次完成的,但从环境的变化,结构变形的产生,到约束力的形成,裂缝的出现与扩展等都不是在同一时间瞬时完成的。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝土的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也会导致裂缝。裂缝有微观、宏观之分,更有有害,无害之别。微观裂缝是指混凝土在低于开裂荷载或未加荷载之前就存在于混凝土内部,由于沉陷、水化、干燥、碳水等因素引起混凝土干缩而产生的肉眼不可见的微小裂缝。微观裂缝在以后气温变化形成的温度应力和外荷载作用下会不断扩展并迅速增多,相互之间串联起来,形成宏观裂缝。宏观裂缝贯穿裂缝和深层裂缝往往会破坏结构的整体性,改变混凝土的受力条件。从而有使局部甚至整体结构发生破坏的可能,严重影响建筑物的质量和运行安全性。
二、混凝土裂缝的防治策略分析
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力。因此,要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展,保证建筑物安全、稳定地工作。
1、严格控制原材料,减少混凝土自身收缩搅拌混凝土所使用的水泥颗粒愈细,硬化时收缩越大,就越容易产生裂缝。应优选保水性较好,泌水性和干缩性较小的普通硅酸水泥,大体积的混凝土应选用发热量较低的水泥,防止混凝土内部温差较大发生裂缝。对于细骨料来说宜选用中砂,细度模数控制在 2.4- 3.0 砂子过粗,拌制的混凝土易产生离析、泌水现象。砂子过细,水泥用量较多,增加混凝土自身收缩量。总之,混凝土要具有科学设计配合比,确定适宜的水灰比,水泥用量,砂率。在保证强度的前提下,不宜过多增加水泥用量,坍落度不宜过大。
2、加强施工过程的控制。加强施工过程控制能够有效减少裂缝的出现,首先在拌制混凝土时,必须严格遵守实验室签发的配料单进行配料,水、水泥、砂、石子均应以重量计,不得以车、锨数计量。称量偏差控制在允许偏差范围内。在浇筑过程中振捣混凝土时以混凝土不再显著下沉,不出现气泡,并开始泛浆为准。防止漏振、过振,以防止混凝土离析或不密实产生裂缝。混凝土浇筑完毕成型后,在混凝土初凝前进行二次摸压,消除因混凝土干缩产生表面裂缝,以增加表面混凝土密实度。二次摸压对消除以上原因产生的混凝土表面裂缝效果显著。当高温季节混凝土浇筑时,混凝土中水分损失过快造成混凝土浇筑困难,易产生干缩裂缝。浇筑时间应尽量避开大风,高温天气,赶在夜间或气温较低时进行。
3、加强温度控制措施。拌合混凝土时加水或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。高温季节和重要部位应适当加长养护时间,并用保水材料覆盖。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梯度。施工中长期暴露的混凝土块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施。
4、混凝土的早期养护。混凝土的早期养护,主要目的在于保持适宜的温湿条件,以达到两方面的效果,一方面使水泥水化作用顺利进行,以其达到设计的强度和抗裂能力。因此,混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期,浇筑完毕 12 小时后即可开始养护,养护时间不得低于 14 天。严谨阳光直射新浇筑混凝土表面,充分养护是防止混凝土干缩裂缝的重要措施。
三、施工措施的进一步优化问题分析
1、混凝土凝结时间要求必须严格执行。由于桥梁部件普遍由大体积混凝土组成,混凝土的凝结时间对混凝土水化热的放热规律有着明显的影响。凝結时间过短,混凝土存在早强问题,明显加快水泥的水化速率,造成混凝土达到最高中心温度的时间缩短,峰值提高。
2、混凝土入模温度严格控制。在前期控制水泥温度的同时,进一步采取砂、石淋水,同时加冰的综合措施,控制混凝土入模温度不超过28℃(7~8月份高温季节不超过30℃)。
四、结语
近几年,随着我国基础设施建设规模不断扩大,对混凝土的需求量与日俱增,混凝土相关的应用技术也得到了很大的发展与提高。但是在桥梁建设过程中,因为混凝土出现裂缝而影响了桥梁的整体质量、导致出现事故的现象时有发生。这些裂缝的形成原因非常复杂,要想预防和处理好混凝土施工裂缝对桥梁工程质量的影响和损害,必须找出裂缝形成的原因,提出可行性的方法。公路混凝土裂缝的问题普遍存在,针对引起裂缝的超负荷与温度变化的原因,可以从技术和工序质量把关,在公路工程的施工过程中预防与控制裂缝的产生。
参考文献
[1]《公路桥涵施工手册》《.科技信息周刊》
[2]《丹(东)拉(萨)国道主干线西宁过境公路西段》施工设计图
[3] 张春海:《公路工程科技论文集》,北京:人民交通出版社2007.
[4] 惠云玲:《工程结构安全真挚技术与工程实例》,中国建材工业出版社2009.
关键词:混凝土; 危害; 成因; 防治措施;
前言
公路混凝土因取材广泛,价格低廉,抗压强度高,可浇注成各种形状,并且耐火性好,不易风化,养护费用低,成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑。混凝土最主要的缺点是:抗拉能力差,容易开裂。混凝土裂缝不可避免,但如果采取一定的设计和施工控制,很多裂缝是可以克服和控制的。混凝土在现代工程建设中占有重要地位,而在现场施工中,混凝土的裂缝较为普遍,尽管我们在施工中采取各种措施,小心谨慎,但裂缝仍然时有出现,究其原因,我们可以从结构在使用过程中承受的荷载和混凝土的脆性、不均匀性以及原材料不合格、模板变形、基础不均匀沉降入手,分析其中产生裂缝的多种原因。
一、混凝土裂缝形成的原因分析
1、外荷载作用产生的直接应力,即按常规计算的主要应力引起裂缝以及由于外荷载作用下结构次应力引起的裂缝。
2、由非荷载作用引起的裂缝。如由温度、不均匀沉降等因素引起的裂缝。非荷载作用引起裂缝的起因是结构变形,当变形得不到满足时产生应力,且应力与结构的刚度大小有关。当应力超过一定权值时引起裂缝,裂缝出现后变形得到满足或部分满足,同时结构刚度下降,应力就发生松弛。对某些结构,虽然材料强度不高,但有良好的韧性,可适应变形的要求,抗裂性能较高,这是区别于荷载裂缝的主要特点。其次,按普通外荷载的计算原则,从外荷载的作用,结构内力的形成,直至裂缝的出现与扩展,在荷载不变的条件下,似乎都是在同一时间瞬时发生并一次完成的,但从环境的变化,结构变形的产生,到约束力的形成,裂缝的出现与扩展等都不是在同一时间瞬时完成的。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝土的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也会导致裂缝。裂缝有微观、宏观之分,更有有害,无害之别。微观裂缝是指混凝土在低于开裂荷载或未加荷载之前就存在于混凝土内部,由于沉陷、水化、干燥、碳水等因素引起混凝土干缩而产生的肉眼不可见的微小裂缝。微观裂缝在以后气温变化形成的温度应力和外荷载作用下会不断扩展并迅速增多,相互之间串联起来,形成宏观裂缝。宏观裂缝贯穿裂缝和深层裂缝往往会破坏结构的整体性,改变混凝土的受力条件。从而有使局部甚至整体结构发生破坏的可能,严重影响建筑物的质量和运行安全性。
二、混凝土裂缝的防治策略分析
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力。因此,要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展,保证建筑物安全、稳定地工作。
1、严格控制原材料,减少混凝土自身收缩搅拌混凝土所使用的水泥颗粒愈细,硬化时收缩越大,就越容易产生裂缝。应优选保水性较好,泌水性和干缩性较小的普通硅酸水泥,大体积的混凝土应选用发热量较低的水泥,防止混凝土内部温差较大发生裂缝。对于细骨料来说宜选用中砂,细度模数控制在 2.4- 3.0 砂子过粗,拌制的混凝土易产生离析、泌水现象。砂子过细,水泥用量较多,增加混凝土自身收缩量。总之,混凝土要具有科学设计配合比,确定适宜的水灰比,水泥用量,砂率。在保证强度的前提下,不宜过多增加水泥用量,坍落度不宜过大。
2、加强施工过程的控制。加强施工过程控制能够有效减少裂缝的出现,首先在拌制混凝土时,必须严格遵守实验室签发的配料单进行配料,水、水泥、砂、石子均应以重量计,不得以车、锨数计量。称量偏差控制在允许偏差范围内。在浇筑过程中振捣混凝土时以混凝土不再显著下沉,不出现气泡,并开始泛浆为准。防止漏振、过振,以防止混凝土离析或不密实产生裂缝。混凝土浇筑完毕成型后,在混凝土初凝前进行二次摸压,消除因混凝土干缩产生表面裂缝,以增加表面混凝土密实度。二次摸压对消除以上原因产生的混凝土表面裂缝效果显著。当高温季节混凝土浇筑时,混凝土中水分损失过快造成混凝土浇筑困难,易产生干缩裂缝。浇筑时间应尽量避开大风,高温天气,赶在夜间或气温较低时进行。
3、加强温度控制措施。拌合混凝土时加水或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。高温季节和重要部位应适当加长养护时间,并用保水材料覆盖。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梯度。施工中长期暴露的混凝土块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施。
4、混凝土的早期养护。混凝土的早期养护,主要目的在于保持适宜的温湿条件,以达到两方面的效果,一方面使水泥水化作用顺利进行,以其达到设计的强度和抗裂能力。因此,混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期,浇筑完毕 12 小时后即可开始养护,养护时间不得低于 14 天。严谨阳光直射新浇筑混凝土表面,充分养护是防止混凝土干缩裂缝的重要措施。
三、施工措施的进一步优化问题分析
1、混凝土凝结时间要求必须严格执行。由于桥梁部件普遍由大体积混凝土组成,混凝土的凝结时间对混凝土水化热的放热规律有着明显的影响。凝結时间过短,混凝土存在早强问题,明显加快水泥的水化速率,造成混凝土达到最高中心温度的时间缩短,峰值提高。
2、混凝土入模温度严格控制。在前期控制水泥温度的同时,进一步采取砂、石淋水,同时加冰的综合措施,控制混凝土入模温度不超过28℃(7~8月份高温季节不超过30℃)。
四、结语
近几年,随着我国基础设施建设规模不断扩大,对混凝土的需求量与日俱增,混凝土相关的应用技术也得到了很大的发展与提高。但是在桥梁建设过程中,因为混凝土出现裂缝而影响了桥梁的整体质量、导致出现事故的现象时有发生。这些裂缝的形成原因非常复杂,要想预防和处理好混凝土施工裂缝对桥梁工程质量的影响和损害,必须找出裂缝形成的原因,提出可行性的方法。公路混凝土裂缝的问题普遍存在,针对引起裂缝的超负荷与温度变化的原因,可以从技术和工序质量把关,在公路工程的施工过程中预防与控制裂缝的产生。
参考文献
[1]《公路桥涵施工手册》《.科技信息周刊》
[2]《丹(东)拉(萨)国道主干线西宁过境公路西段》施工设计图
[3] 张春海:《公路工程科技论文集》,北京:人民交通出版社2007.
[4] 惠云玲:《工程结构安全真挚技术与工程实例》,中国建材工业出版社2009.