橋梁結構混凝土施工中裂縫產生的原因及其防治

李抗生

摘 要:混凝土是一種非均質脆性材料,它是由砂石骨料、水、水泥以及其他外加材料混合而成的。在實際工程施工中,由于受混凝土施工的影響,以及本身約束和變形等問題,使得水利、土木、隧道、橋梁等工程中常常出現混凝土裂縫的病害。混凝土施工中產生裂縫,影響了工程質量,甚至威脅到了人民的生命財產安全,因此實際工程施工中應該高度重視其產生裂縫的問題。探討橋梁結構混凝土施工中裂縫產生的原因,討論防治橋梁結構混凝土施工中產生裂縫的主要技術措施,為今后的橋梁結構混凝土施工質量保證提供參考。

關鍵詞:橋梁結構混凝土施工裂縫產生原因防治水利質量控制

中圖分類號:TV544 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)05(a)-0126-01

1橋梁結構混凝土施工中裂縫產生的原因分析

1.1 原材料的影響

混凝土的主要組成是水泥、骨料、砂,再按照一定比例拌和水配合而成。原材料的質量不符合要求,混凝土施工中就會在結構中出現裂縫。如含有的粗細集料量過大的時候,就會使混凝土的收縮增大,使用這種混凝土過后出現裂縫。再比如砂石含量如果超過了規定,則會使混凝土的抗滲性和強度大大降低,并且,當混凝土干燥時出現不規則網狀裂縫。另外,如果含有較高的拌和水、外加劑中氯化物、外加劑拌和用水等,就會加大對鋼筋的銹蝕影響。拌制混凝土時如果采用了含堿泉水或海水,或者采用了含堿的外加劑,就會影響到堿骨料的反應。同時,水泥等級也會影響到混凝土開裂,水泥細度越細、等級越高、早強越高,其影響越大。

1.2 混凝土化學反應影響

首先,混凝土收縮會產生裂縫,其特點是大部分屬表面裂縫,一般情況下裂縫寬度都較細,成龜裂狀,且縱橫交錯,沒有任何規律。這種混凝土的自發變形,是沒有受到任何外力作用的情況下產生的,當它受到外部如鋼筋、支承條件等約束時,在混凝土中產生了拉應力,造成混凝土的開裂。在硬化初期,水化凝固結硬過程中,水泥石產生的體積變化,而后期主要是由于自由水分蒸發而引起的混凝土干縮變化。其次,水泥水化熱產生裂縫。在澆筑后的一周左右,水泥水化會放出大量的熱。一般情況下,每克水泥放出的熱量為500J左右,如果每立方米用水泥量按照350～550kg計算,每立方米混凝土放出的熱量大約為17500～27500kJ,這個熱量會使混凝土內部溫度升高至70°C左右。而在大體積混凝土應用中,這種現象只會更加嚴重。混凝土外部散熱與內部相比較,其條件有所不同,混凝土中心如此高的溫度,必然會造成混凝土溫度梯度,從而在混凝土內部產生壓應力、在混凝土表面產生拉應力,此力作用到一定程度下,就會產生裂縫。

1.3 溫度及外部環境的影響

混凝土具有熱脹冷縮的性質,當太陽暴曬了主梁、橋面板或橋墩側面過后,其溫度比其他部位要明顯高出很多,同時在自身約束作用下,增大了局部的拉應力,導致裂縫產生。混凝土的溫度由水泥水化熱、澆筑溫度、結構散熱溫度等疊加組成。在較低的外界溫度作用下,會使得混凝土內外溫度梯度增加。如果外界的溫度過快的下降了,又會形成很大的溫度應力,很容易產生混凝土裂縫。厚度超過2m的大體積混凝土,澆筑之后的水泥水化熱,會極大地升高內部溫度,加大了內外溫度差,導致表面出現裂縫。安裝預制T梁之間的橫隔板時,在焊接調平鋼板與支座預埋鋼板時,如果焊接措施不恰當,會燒傷鐵件附件的混凝土,從而產生裂縫。當氣溫低于零度的時候,吸水飽和的混凝土會出現冰凍,使得游離的水變成了冰,造成體積的膨脹,降低了混凝土的強度,致使裂縫出現。

1.4 施工的影響

在混凝土施工過程中,如果過分振搗,墊層、模板過于干燥,都會使得裂縫的出現。澆搗混凝土過后,如果過分地抹干壓光,混凝土的細骨料就會過多地浮到表面,形成一個水泥漿層,它含有大量的水,空氣中的二氧化碳與水泥漿中的氫氧化鈣作用,生產碳酸鈣使得表面收縮,導致龜裂出現。在分段澆筑混凝土的時候,如果沒有處理好接頭部位,也容易造成裂縫的產生。

2橋梁結構混凝土施工中裂縫產生的防治措施

2.1 橋梁結構混凝土施工質量控制措施

首先,要選好原材料。原材料中最重要的是水泥,它是直接影響著水化熱的多少,在實際工程中應該選用水化熱較低的水泥。而細骨料宜采用II區中砂,它可以減少水泥的用量。粗骨料選用粒徑5～20mm連續級配石子,這樣可以減少混凝土收縮變形。摻合料應用添加粉煤灰技術,這樣不僅能夠節約水泥,增加混凝土和易性,降低水化熱,還能夠使得混凝土后期強度得到大幅度提高。其次是采用減水劑,混凝土的收縮應力,用其內部產生的膨脹應力抵消一部分,從而達到提高混凝土抗裂強度的目的。

在橋梁結構混凝土施工中,要做好溫控及施工現場控制。根據各種客觀條件,采用計算機仿真技術,動態模擬預測混凝土施工期溫度場及溫差,制定相應的保溫養護優化選擇。同時,還要規范現場施工,嚴格按照有關標準進行。以設計合理的結構形式,達到降低水化熱、減少工程數量的目的。充分利用混凝土的基坑有限條件,摻加微膨脹劑在混凝土中,使其成一定的預壓力,補償混凝土收縮、內部溫度產生的拉應力,有效避免混凝土裂縫產生。邊界在受到約束的時候,就會產生溫度應力。因此,在設計的時候要采用改善邊界約束的構筑設計,如果在較厚的混凝土墊層、約束強的巖石類地基中,可以通過在接觸面上設滑動層的方法,來達到減小外約束力的目的。

2.2 橋梁結構混凝土施工中裂縫的修補措施

橋梁結構混凝土施工中如果出現了裂縫,可以采用的修補法有開槽法修補裂縫、低壓注漿法修補裂縫、表面覆蓋法修補裂縫、結構加固法、混凝土置換法和仿生自愈合法。在實際應用過程中,要根據不同的裂縫,結合實際情況,靈活選用不同的裂縫修補方法。

橋梁結構混凝土施工中裂縫的產生,其原因是多種多樣的,有自身原材料造成的,也有外部氣溫以及施工過程造成的。在橋梁結構混凝土施工中,要全面掌握產生裂縫的原因,結合實際工程情況,制定有效的裂縫產生防治措施,才能保證橋梁結構混凝土施工的質量。在施工過程中,廣大施工人員要不斷探索、努力思考、創新思維,力爭尋求更好的橋梁結構混凝土施工質量控制方法,從根本上改善混凝土施工中普遍存在裂縫的問題。

參考文獻

[1]孫興俊,胡忠軍.淺談橋梁混凝土裂縫產生的原因及修補措施[J].城市建設,2009(34):283～284.

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