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摘 要:近年来,随着科学技术的进步以及交通运输的发展,促进了桥梁工程建筑施工技术的不断完善。在这其中,混凝土连续梁桥成为我国铁路、公路、城市桥梁的主要建筑类型,由于其有着诸多的优点得到了广泛的应用。本文主要从分析混凝土连续梁施工中出现裂缝的原因出发,提出了具体的针对性的控制混凝土连续梁施工裂缝举措,希望为今后相关领域的发展提供技术支持与经验。
关键词:混凝土连续梁;桥梁施工;裂缝控制技术
中图分类号:U445.4 文献标识码:A 文章编号:1004-7344(2018)11-0109-02
引 言
混凝土连续梁是由混凝土和钢筋自然的结合在一起而共同形成的,具有很多良好的性能,但其抗裂缝性能较差。这是因为混凝土受温度、收缩、施工工艺等因素的影响较大,其极限挖应变很小,在使用荷载作用下受拉区混凝土开裂,严重影响桥梁施工施工质量。为了更好的控制混凝土连续梁施工中出现裂缝,有必要对混凝土连续梁施工裂缝控制技术进行总结与探讨,分析混凝土连续梁桥裂缝的成因,以供施工人员参考使用。
1 混凝土连续梁施工裂缝成因
混凝土连续桥梁裂缝形态草图如图1所示,下面就混凝土连续梁施工裂缝成因进行分析。
1.1 温度变化引起的裂缝
温度的变化很容易引起混凝土发生裂缝,这是因为当结构内或外部环境温度发生较大变化时,将导致具有热胀冷缩性质混凝土发生形变,应力也会随着形变的约束而产生,当混凝土应力大于其抗拉强度就会有裂缝产生。由温度变化引起的裂缝不同与其它裂缝,其会随温度变化而发生扩张或者合拢。可以肯定的是,在混凝土连续桥梁中,温度应力有时会比活载力更高。一般地以下因素引起温度裂缝:突然降温:日落、冷空气侵袭、暴雨等可造成外表面温度短时间内下降,由于内部温度的变化非常缓慢而导致温度梯度的产生。在计算突然降温和日照内力时可参考实际资料或选用设计规范,不能折减混凝土弹性模量。日照:经过太阳曝晒后,桥墩侧面、主梁或桥面板的温度显著比其它部位高,温度梯度分布不均匀,由于其热胀冷缩的特点,造成局部拉应力大于其约束力,导致裂缝的出现。水化热:完成浇筑大体积的混凝土后,此时水泥会出现短时放热的现象,这种内外过大的温差,造成其表面出现裂缝。
1.2 收缩引起的裂缝
在混凝土中,较为常见的裂缝是因收缩所引起的,在所有混凝土收缩过程中,导致混凝土体积发生形变的根本原因是干缩(缩水收缩)和塑性收缩。在施工过程中或者混凝土浇筑后4h之后容易发生塑性收缩,这时水泥逐渐形成分子链,具有激烈的水化反应,造成水分短时间快速蒸发和泌水,混凝土失水收缩,由于此时混凝土硬化程度过小,材料大幅度下沉,就出现了塑性收缩。对于塑性收缩而言,其具有较大的破坏性,达到了1%量级。混凝土凝结以后,随着水泥温度逐渐冷却,混凝土体积会因为表层水分的蒸发而逐渐变小,这就是所谓的干缩(缩水收缩)。由于在混凝土表层水分损失较快而内部损失较慢,因此会导致表面收缩大而内部收缩小的不均匀收缩。此时混凝土表面会承受一定的拉力,这时因为内部应力对表面变形收缩有一定的约束,当这种约束力(拉力)比其抗压强度大时,就导致收缩裂缝的产生。
1.3 施工工艺引起的裂缝
在混凝土连续梁的构件制作、结构浇筑、起模、堆放、运输、安装及吊装过程中,若存在施工质量低劣、施工工艺不合理的现象,容易导致各种方向、形式裂缝的产生,比如进深、表面、水平、竖向、斜向、横向、纵向以及贯穿等裂缝,尤其是在薄壁细长的结构中出现更多。造成裂缝的宽度、走向以及裂缝出现的部位各异的原因各不相同,比如有:由于混凝土流动性较低,倘若过快地混凝土浇筑,导致混凝土在硬化前不能全部沉实,硬化后又沉实过大,容易导致塑性收缩带来的裂缝;在分段现浇时,倘若不能清洗干净混凝土接触面的凿毛,加上不合理的后期养护,导致新旧混凝土之间粘结力过小,造成收缩裂缝;分段或分层浇筑混凝土时,倘若不能合理地处理接头部位,就会在施工缝和新旧混凝土之间有裂缝的产生。
2 混凝土連续梁施工裂缝控制措施
2.1 水泥的选择与控制
在实际连续梁施工过程中,选择的水泥尽量是水化热低的品种,避免出现更多的温缩裂缝,同时水泥单位用量需要根据实际情况来计算,为了降低内外温差,加快散热,可以采用薄层连续浇筑或者采用循环冷却系统。在施工过程中还要注意水灰比的控制,减小混凝土塑性收缩,下料的过程要缓慢,避免长时间的搅拌。
2.2 混凝土配合比选定
除了满足连续梁基本要求以外,为了避免梁体裂纹,减少混凝土收缩,还要注意混凝土配合比的选定,充分考虑一系列的影响因素,比如:保证强度、混凝土运输以及弹性模量等。配制的混凝土拌合物不仅要满足施工要求还要满足设计强度、耐久性等质量要求。一般选用普通硅酸盐水泥即可,其具有低水化热并且有小于0.06%的碱含量。选择细骨料时,一般考虑选用不具有碱的河砂并且有不高于1.5%含泥量,确保经过5次循环坚固性硫酸钠溶液后的质量损失不高于8%,0.3mm筛孔的累计筛余量应高于85%且低于92%,2.36mm筛孔的累计筛余量应不低于15%。选择粗骨料时,优先考虑选用骨料反应活性坚硬耐久且不含有碱的当地石子,小于10%针片状含量,小于8%压碎指标,低于0.25%泥块含量以及含泥量不高于0.5%,确保经过5次循环坚固性硫酸钠溶液后的质量损失不高于8%。
2.3 混凝土浇注
在对混凝土浇筑前:①需要对钢筋、模板、保护层和预埋件、预埋管的尺寸、规格、数量和位置进行进一步的检查和控制,确保偏差值符合施工规范的相关规定。对于,对混凝土进行浇筑时有专业人士负责再次检查预埋件和预埋管并给予其一定的保护措施,若发现有问题存在应想办法及时纠正。②需要测试含气量,保证其控制在2~4%。还有就是温度的控制,保证温度在10~30℃之间,若发现温度偏高时采用冰水或冷却水来拌和混凝土,确保浇筑温度符合相关的要求。③一般采用斜向分段、水平分层法进行梁体混凝土的浇注,并且是从中间向两端浇注,并保证交叉搭接是在距梁端1/3的梁长范围内进行的。
2.4 混凝土养护
混凝土的养护直接决定了梁体混凝土强度,所以梁体混凝土浇注完毕后要进行及时养护,避免由于内外温差导致出现裂缝。一般采用人工养护,具体养护措施如以下几点:在灌注混凝土后,确保梁体混凝土初步凝固之后将养生布覆盖在箱梁顶板并进行洒水养护,同时还要注意梁体洒水的次数,一般情况下保持混凝土表面充分潮湿即可,还要保证混凝土表面与混凝土表面的养护水之间的温差小于15℃;严格控制混凝土的内外温差,加强混凝土温度的测量。混凝土养护期间,内部最高温度不应高于65℃,在炎热季节拆模后,避免混凝土产生过大的温差应力,采取的养护措施一般为蓄热法;此外,不应该随便减少养护时间,应该相关规定进行。
3 结束语
综上所述,在某实体工程桥梁连续梁施工中针对桥梁混凝土产生裂缝的原因,采取了一系列的有效措施,保证了该连续梁的施工质量,经实际考察并未出现裂缝,因此该文提出的相关控制技术是成功的,具有较高的参考价值。
参考文献
[1]屈 伟.大体积混凝土施工裂缝控制措施[J].建筑科学,2007(5).
[2]戴烽滔.大体积混凝土结构裂缝的分析与对策[J].四川建筑科学研究,2007(1).
[3]刘松平.钢筋混凝土桥梁裂缝成因分析与加固措施研究[D].杭州:浙江大学,2014.
[4]刘诗净,邢红梅.浅析预应力混凝土连续箱梁裂缝产生的原因[J].中国港湾建设,2006(1):43~48.
收稿日期:2018-2-2
关键词:混凝土连续梁;桥梁施工;裂缝控制技术
中图分类号:U445.4 文献标识码:A 文章编号:1004-7344(2018)11-0109-02
引 言
混凝土连续梁是由混凝土和钢筋自然的结合在一起而共同形成的,具有很多良好的性能,但其抗裂缝性能较差。这是因为混凝土受温度、收缩、施工工艺等因素的影响较大,其极限挖应变很小,在使用荷载作用下受拉区混凝土开裂,严重影响桥梁施工施工质量。为了更好的控制混凝土连续梁施工中出现裂缝,有必要对混凝土连续梁施工裂缝控制技术进行总结与探讨,分析混凝土连续梁桥裂缝的成因,以供施工人员参考使用。
1 混凝土连续梁施工裂缝成因
混凝土连续桥梁裂缝形态草图如图1所示,下面就混凝土连续梁施工裂缝成因进行分析。
1.1 温度变化引起的裂缝
温度的变化很容易引起混凝土发生裂缝,这是因为当结构内或外部环境温度发生较大变化时,将导致具有热胀冷缩性质混凝土发生形变,应力也会随着形变的约束而产生,当混凝土应力大于其抗拉强度就会有裂缝产生。由温度变化引起的裂缝不同与其它裂缝,其会随温度变化而发生扩张或者合拢。可以肯定的是,在混凝土连续桥梁中,温度应力有时会比活载力更高。一般地以下因素引起温度裂缝:突然降温:日落、冷空气侵袭、暴雨等可造成外表面温度短时间内下降,由于内部温度的变化非常缓慢而导致温度梯度的产生。在计算突然降温和日照内力时可参考实际资料或选用设计规范,不能折减混凝土弹性模量。日照:经过太阳曝晒后,桥墩侧面、主梁或桥面板的温度显著比其它部位高,温度梯度分布不均匀,由于其热胀冷缩的特点,造成局部拉应力大于其约束力,导致裂缝的出现。水化热:完成浇筑大体积的混凝土后,此时水泥会出现短时放热的现象,这种内外过大的温差,造成其表面出现裂缝。
1.2 收缩引起的裂缝
在混凝土中,较为常见的裂缝是因收缩所引起的,在所有混凝土收缩过程中,导致混凝土体积发生形变的根本原因是干缩(缩水收缩)和塑性收缩。在施工过程中或者混凝土浇筑后4h之后容易发生塑性收缩,这时水泥逐渐形成分子链,具有激烈的水化反应,造成水分短时间快速蒸发和泌水,混凝土失水收缩,由于此时混凝土硬化程度过小,材料大幅度下沉,就出现了塑性收缩。对于塑性收缩而言,其具有较大的破坏性,达到了1%量级。混凝土凝结以后,随着水泥温度逐渐冷却,混凝土体积会因为表层水分的蒸发而逐渐变小,这就是所谓的干缩(缩水收缩)。由于在混凝土表层水分损失较快而内部损失较慢,因此会导致表面收缩大而内部收缩小的不均匀收缩。此时混凝土表面会承受一定的拉力,这时因为内部应力对表面变形收缩有一定的约束,当这种约束力(拉力)比其抗压强度大时,就导致收缩裂缝的产生。
1.3 施工工艺引起的裂缝
在混凝土连续梁的构件制作、结构浇筑、起模、堆放、运输、安装及吊装过程中,若存在施工质量低劣、施工工艺不合理的现象,容易导致各种方向、形式裂缝的产生,比如进深、表面、水平、竖向、斜向、横向、纵向以及贯穿等裂缝,尤其是在薄壁细长的结构中出现更多。造成裂缝的宽度、走向以及裂缝出现的部位各异的原因各不相同,比如有:由于混凝土流动性较低,倘若过快地混凝土浇筑,导致混凝土在硬化前不能全部沉实,硬化后又沉实过大,容易导致塑性收缩带来的裂缝;在分段现浇时,倘若不能清洗干净混凝土接触面的凿毛,加上不合理的后期养护,导致新旧混凝土之间粘结力过小,造成收缩裂缝;分段或分层浇筑混凝土时,倘若不能合理地处理接头部位,就会在施工缝和新旧混凝土之间有裂缝的产生。
2 混凝土連续梁施工裂缝控制措施
2.1 水泥的选择与控制
在实际连续梁施工过程中,选择的水泥尽量是水化热低的品种,避免出现更多的温缩裂缝,同时水泥单位用量需要根据实际情况来计算,为了降低内外温差,加快散热,可以采用薄层连续浇筑或者采用循环冷却系统。在施工过程中还要注意水灰比的控制,减小混凝土塑性收缩,下料的过程要缓慢,避免长时间的搅拌。
2.2 混凝土配合比选定
除了满足连续梁基本要求以外,为了避免梁体裂纹,减少混凝土收缩,还要注意混凝土配合比的选定,充分考虑一系列的影响因素,比如:保证强度、混凝土运输以及弹性模量等。配制的混凝土拌合物不仅要满足施工要求还要满足设计强度、耐久性等质量要求。一般选用普通硅酸盐水泥即可,其具有低水化热并且有小于0.06%的碱含量。选择细骨料时,一般考虑选用不具有碱的河砂并且有不高于1.5%含泥量,确保经过5次循环坚固性硫酸钠溶液后的质量损失不高于8%,0.3mm筛孔的累计筛余量应高于85%且低于92%,2.36mm筛孔的累计筛余量应不低于15%。选择粗骨料时,优先考虑选用骨料反应活性坚硬耐久且不含有碱的当地石子,小于10%针片状含量,小于8%压碎指标,低于0.25%泥块含量以及含泥量不高于0.5%,确保经过5次循环坚固性硫酸钠溶液后的质量损失不高于8%。
2.3 混凝土浇注
在对混凝土浇筑前:①需要对钢筋、模板、保护层和预埋件、预埋管的尺寸、规格、数量和位置进行进一步的检查和控制,确保偏差值符合施工规范的相关规定。对于,对混凝土进行浇筑时有专业人士负责再次检查预埋件和预埋管并给予其一定的保护措施,若发现有问题存在应想办法及时纠正。②需要测试含气量,保证其控制在2~4%。还有就是温度的控制,保证温度在10~30℃之间,若发现温度偏高时采用冰水或冷却水来拌和混凝土,确保浇筑温度符合相关的要求。③一般采用斜向分段、水平分层法进行梁体混凝土的浇注,并且是从中间向两端浇注,并保证交叉搭接是在距梁端1/3的梁长范围内进行的。
2.4 混凝土养护
混凝土的养护直接决定了梁体混凝土强度,所以梁体混凝土浇注完毕后要进行及时养护,避免由于内外温差导致出现裂缝。一般采用人工养护,具体养护措施如以下几点:在灌注混凝土后,确保梁体混凝土初步凝固之后将养生布覆盖在箱梁顶板并进行洒水养护,同时还要注意梁体洒水的次数,一般情况下保持混凝土表面充分潮湿即可,还要保证混凝土表面与混凝土表面的养护水之间的温差小于15℃;严格控制混凝土的内外温差,加强混凝土温度的测量。混凝土养护期间,内部最高温度不应高于65℃,在炎热季节拆模后,避免混凝土产生过大的温差应力,采取的养护措施一般为蓄热法;此外,不应该随便减少养护时间,应该相关规定进行。
3 结束语
综上所述,在某实体工程桥梁连续梁施工中针对桥梁混凝土产生裂缝的原因,采取了一系列的有效措施,保证了该连续梁的施工质量,经实际考察并未出现裂缝,因此该文提出的相关控制技术是成功的,具有较高的参考价值。
参考文献
[1]屈 伟.大体积混凝土施工裂缝控制措施[J].建筑科学,2007(5).
[2]戴烽滔.大体积混凝土结构裂缝的分析与对策[J].四川建筑科学研究,2007(1).
[3]刘松平.钢筋混凝土桥梁裂缝成因分析与加固措施研究[D].杭州:浙江大学,2014.
[4]刘诗净,邢红梅.浅析预应力混凝土连续箱梁裂缝产生的原因[J].中国港湾建设,2006(1):43~48.
收稿日期:2018-2-2