橋梁混凝土裂縫的施工控制技術分析

張建平

摘要:本文將分析橋梁混凝土施工裂縫的主要原因和防治措施。

關鍵詞:橋梁;施工裂縫;灌漿

隨著現代橋梁工程施工工藝的飛速發展,各種管理手段的不斷完善與加強,橋梁工程的內在施工質量已經有了長足的提高,外觀質量已成為反映施工企業技術水平的最重要的一面。橋梁施工過程中,很容易出現裂縫。裂縫的出現不僅僅影響工程質量甚至會導致橋梁垮塌。混凝土開裂經常困擾著我們橋梁工程技術人員。其實,如果采取有效的施工措施,很多裂縫是可以克服和控制的?；炷亮芽p的成因復雜而繁多.甚至多種因素相互影響。但每一條裂縫均有其產生的一種或幾種主要原因。

1 施工裂縫的成因

1.1 荷載引起的裂縫

荷載裂縫產生的原因在于施工過程中,不加限制地堆放施工機具、材料;不了解預制結構受力特點,隨意翻身、起吊、運輸、安裝,不按設計圖紙施工,擅自更改結構施工順序,改變結構受力模式;不對結構做機器振動下的疲勞強度驗算等。

1.2 溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質,當外部環境或結構內部溫度發生變化,混凝土將發生變形,若變形遭到約束,則在結構內將產生應力,當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中,溫度應力可以達到甚至超出活載應力。溫度裂縫區別于其他裂縫的最主要特征是隨溫度變化而擴張或合攏。

1.3 收縮引起的裂縫

在實際工程中,混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中,塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發生混凝土體積變形的主要原因。

塑性收縮。發生在施工過程中、混凝土澆筑后4～5h左右,此時水泥水化反應激烈,分子鏈逐漸形成,出現泌水和水分急劇蒸發,混凝土失水收縮,同時骨料因自重下沉,因此時混凝土尚未硬化,稱為塑性收縮。

縮水收縮(干縮)?；炷两Y硬以后,隨著表層水分逐漸蒸發,濕度逐步降低,混凝土體積減小,稱為縮水收縮(干縮)。因混凝土表層水分損失很快,內部損失慢,因此產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮,表面收縮變形受到內部混凝土的約束,致使表面混凝土承受拉力,當表面混凝土承受拉力超過其抗拉強度時,便產生收縮裂縫。

1.4 鋼筋銹蝕引起的裂縫

由于混凝土質量較差或保護層厚度不足,混凝土保護層受侵蝕炭化至鋼筋表面,使鋼筋周圍混凝土堿度降低,或由于氯化物介入,鋼筋周圍氯離子含量較高,均可引起鋼筋表面氧化膜破壞,鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發生銹蝕反應,其銹蝕物氧化鐵體積比原來增長約2倍,從而對周圍混凝土產生膨脹應力,導致保護層混凝土開裂.剝離,沿鋼筋縱向產生裂縫,并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕,使得鋼筋有效斷面面積減小,鋼筋與混凝土握裹力削弱,結構承載力下降,并將誘發其他形式的裂縫,加劇鋼筋銹蝕,導致結構破壞。

要防止鋼筋銹蝕,施工時應控制混凝土的水灰比,加強振搗,保證混凝土的密實性,防止氧氣侵入,同時嚴格控制含氯鹽的外加劑用量,沿海地區或其他存在腐蝕性強的空氣、地下水地區尤其應慎重。

2 橋梁混凝土裂縫的施工防治措施

2.1 材料的控制

施工工藝是保證混凝土構件質量的關鍵、除施工的施工操作應嚴格按照施工技術規范的有關規定進行,對原材料(鋼筋、水泥、砂、碎石、水等)都應進行嚴格的抽樣檢驗。對混凝土配合比應進行對比試驗,在高溫下或雨后施工對砂、碎石應進行含水量實驗,及時調整施工配合比,確保混凝土的施工質量。

2.2 溫度的控制

改善骨料級配,采用干硬性混凝土、加添加劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;拌和混凝土時用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;在混凝土中埋設水管,通入冷水降溫;規定合理的拆模時問,氣溫驟降時進行表面保溫,以免混凝土表面發生急劇的溫度變化;施工中長期暴露的混凝土澆筑體表面或薄壁結構,在寒冷季節采用保溫等措施。

合理地分縫分塊,避免基礎過大起伏.合理地安排施工工序,避免過大的高差和側面長期暴露。另外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,防止表面干縮。特別是保證混凝土的質量對防止裂縫十分重要。應特別注意避免產生貫穿裂縫,出現后要恢復其結構的整體性是十分困難的。因此施工中應以預防其貫穿性裂縫的發生為主。

2.3 防止施工工藝質量低劣引發的裂縫

在混凝土結構澆筑、構件制作、起模、運輸、拼裝及吊裝過程中,若施工工藝不合理,施工質量低劣,容易產生各種裂縫,裂縫的寬度因產生的原因而異。比較常見的有:混凝土振搗過快,混凝土流動性較低,在硬化前因混凝土沉實不足,硬化后沉實過大,容易澆筑數小時后發生裂縫,既塑性收縮裂縫;混凝土應嚴格按配合比計量投料,拌和時間不應小于1～2min,使和易性好,不離析,不析水,運輸時間短,澆注時分層澆注,分層厚度不應大于30cm。振搗時應讓振搗棒插入前層5～l0cm,振搗時間為lmin左右,直至排出氣泡為止;混凝土保護層過厚或上層鋼筋被踩壓變位,使承受負彎矩的受力鋼筋保護層加厚,導致構件的有效高度減少,形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫;混凝土運輸是混凝土施工過程中的一道工序,運輸工具保證不滲露,不析水避免日曬雨淋,在運輸過程中,混凝土不能離析,運輸時間不應大于30min,在高溫下運輸應及時檢測混凝土坍落度,以確保由于蒸發而造成的水分損失,并及時調整坍落度;混凝土分層或分段澆筑時,接頭部位處理不當,易在新舊混凝土和施工縫之問出現裂縫;施工模板剛度不足,在澆筑混凝土時,由于側向壓力的作用,使得模板變形,產生與模板變形一致的裂縫;施工時拆模過早,混凝土強度不足,使構件在自重或施工荷載作用下,產生裂縫;施工前對支架壓實不足,或支架剛度不足,澆筑混凝土后支架不均勻下沉,導致混凝土出現裂縫。以上問題在施工中應加以注意,可以避免裂縫的發生。

3 裂縫處理

3.1 表面修補法

表面修補法是一種簡單、常見的修補方法。它主要適用于穩定和對結構承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料,在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續開裂。通?？梢圆捎迷诹芽p的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

3.2 灌漿、嵌縫封堵法

灌漿法主要適用于對結構整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補,它是利用壓力設備將膠結材料壓入混凝土的裂縫中,膠結材料硬化后與混凝土形成一個整體,從而起到封堵加固的目的。常用的膠結材料有水泥漿、環氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學材料。嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法,它通常是沿裂縫鑿槽,在槽中嵌填塑性止水材料,以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等;常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

3.3 結構加固法

當裂縫影響到混凝土結構的性能時,就要考慮采取加固法對混凝土結構進行處理。結構加固中常用的主要有以下幾種方法:加大混凝土結構的截面面積,在構件的角部外包型鋼、采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固。

3.4 混凝土置換法

混凝土置換法是處理嚴重損壞混凝土的一種有效方法。此方法是先將損壞的混凝土剔除,然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

3.5 電化學防護法

電化學防腐是利用施加電場在介質中的電化學作用。改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環境狀態,鈍化鋼筋,以達到防腐的目的。陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復原法是化學防護法中常用而有效的三種方法。

結束語

砼外觀質量的可能還存在其它缺陷,本文所分析的缺陷僅從施工裂縫而引起的,預防產生混凝土施工裂縫的措施也不一定完善,僅僅是作者在施工、管理工作中的一點心得。在橋梁施工過程中,只要嚴格控制好材料質量,施工工藝,以及現場的施工管理,根據現場條件,材料特點,氣溫等多種因素,采取合理的措施,就能有效的控制裂縫的產生,確保工程質量。

參考文獻

[1]周國鈞,等.混凝土工程裂縫調查及外強加固技術規程[M].北京:地震出版社,1992.

[2]北京市市政工程局.市政工程施工手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,1994.