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摘要:为了满足交通运输业发展的需求,国家加大了交通建设的力度,混凝土桥梁工程的建设任务也与日俱增。但是关于桥梁结构出现裂缝的问题一直以来都倍受人们关注。裂缝的危害是严重的,如果不采取有效措施加以控制,将会带来安全隐患,甚至会造成安全事故的发生,给人民的生命财产安全带来严重危害。
关键词:混凝土裂缝;原因;控制;措施
中图分类号:TU37 文献标识码:A 文章编号:
在混凝土施工中,裂缝是经常出现的一种病害,而造成裂缝的原因也是多方面的,不光是影响了正常的交通运输,更重要的是危及到了人们的生命财产安全。因此必须采取有效的措施对裂缝加以控制。
1混凝土裂缝的基本类型及形成原因1.1塑性收缩裂缝塑性收缩裂缝多出现在夏季干热或大风天气的情况下,裂缝之间形状不一,长短不一,
一般中间宽,两端长,较长的裂缝长可达2~3m,较短的裂缝通常长为20~30cm。混凝土在凝结前,由于表面水分散失较快会产生一定的收缩,这时混凝土的泌水现象便会相对减小,倘若无法及时补充混凝土表面蒸发损失的水分,那么这时的混凝土将会处于一种塑性状态,在拉力的作用下,混凝土表面就会有分布不均匀的裂缝产生,当混凝土温度较高,水泥活性大或水灰比较低时,混凝土表面的裂缝便会发生开裂。
1.2温度裂缝
温度裂缝主要指因水化热引起的内外温差而产生的裂缝。混凝土在连续浇筑和硬化过程中,会发生水泥水化反应,从而产生大量的水化热,由于混凝土有着较大的热阻力,使得聚集在内部的热量不易散发,而表面的热量却散发快,从而使得混凝土内外温差过大,而混凝土内外温差会随着环境温度的变化而发生变化,这样易形成不均匀的温度变形和温度应力,一旦混凝土的温度应力和收缩应力超过混凝土的抗拉强度便会使混凝土内部或表面出现裂缝。此外,在拆模前后,由于混凝土表面温度降低较快,易出现温度陡降情况,也易引起裂缝。当混凝土内部温度达到最高时,热量会逐渐散发,从而达到环境温度,环境温度与最高温度之间的差值即为内部温差,这种内部温差也会产生温度裂缝。
1.3干缩裂缝
混凝土干缩与混凝土的水灰比、集料性质和用量、外加剂用量、水泥成分和用量密切相关,因混凝土内外水分蒸发而导致变形的结果。混凝土干缩裂缝通常为表面性的平行线状或网状浅细裂缝,多出现在混凝土浇筑结束后的一周左右或在混凝土养护后的一段时间。混凝土硬化后,由于受到外部环境的影响,混凝土内部水分会不断地向外散失,表面水分蒸发损失过快,变形也就较大,内部湿度变化较小时,变形也就较小。较大的表面干缩变形在受到混凝土内部约束力的作用下会产生较大的拉应力,从而导致裂缝的产生。
1.4沉陷裂缝
沉陷裂缝通常以进深较大或贯穿性裂缝为主,主要由桥梁基础结构所处的地基土质不均,回填不实,或基坑长时间浸泡等原因引起的不均匀沉降而造成的。尤其在北方地区冬季施工,由于模板长期支撑在冻土上,一旦冻土消融后极易产生不均匀沉降,从而使得混凝土基础结构产生沉陷裂缝。沉陷裂缝危害性较大,且沉陷情况多与其走向密切相关,通常与地面呈30°~45°角或与地面垂直。
2.桥梁混凝土裂缝施工控制措施
2.1合理设计混凝土配合比:
2.1.1原材料的选用
(1)水泥。由于水泥的含量对混凝土温升及水化热的多少有着直接的联系,因而混凝土应以水化速度慢、后期强度高、凝结时间长的水泥品种为好,如低热矿渣硅酸盐水泥等,同时尽量降低水泥用量,其强度设计也以达到标准要求为宜。
(2)粗、细骨料。当前在桥梁混凝土施工过程中比较注重骨料强度和含泥量等指标,对骨料粒形和级配却有所忽视,骨料粒形和级配不当,会使混凝土的胶凝材料和用水量得以加大,致使混凝土的渗透性在混凝土中的扩散系数。因此,细骨料应以Ⅱ区中砂为好,由于使用中砂可适当地减少水及水泥用量,因而在使用时还需注意砂、石级配,并对砂、石中的泥含量进行严格控制,石子含泥量不超过1%,砂含量不超过2%,这样还能够促使混凝土抗压强度得以提高。
(3)掺合料。由于粉煤灰具有抗裂性好、需水量小等特点,将其掺入到混凝土中既能够使混凝土后期强度得以提高,推移混凝土温升峰值出现的时间,又能够使混凝土的和易性得以增加,降低水化热。
2.1.2外加剂的使用
在混凝土中掺加适当的膨胀剂,其内部产生的膨胀应力可以将混凝土的部分收缩应力抵消掉,从而提高混凝土的抗裂强度。缓凝高效减水剂不仅能大大提高混凝土的抗拉强度,而且还能减少混凝土单位用水量和胶凝材料用量、改善新拌混凝土的工作度。
2.2施工现场控制
2.2.1正确制定混凝土浇筑方案
在浇筑混凝土前,应对分层浇筑次序、流向、浇筑厚度、长度、宽度以及浇筑的搭接时间做出合理的安排。同时应对混凝土的澆筑速度进行严格控制,切忌一次浇筑的混凝土过高、过厚,否则难以使混凝土温度的均匀上升。浇筑完成后,需对混凝土表面较厚的水泥浆进行有效地处理,以免混凝土表面出现龟裂。
2.2.2施工温度控制
混凝土施工宜选在春秋季进行,若在夏季进行施工,需通过冷水搅拌混凝土、降低原材料温度、对骨料进行覆盖或设置遮阳装置等方式方可进行。进行混凝土浇筑时,尽量不要直接在太阳下曝晒,而应加强通风,促使模内热量尽快散发,以降低混凝土拌合物的入模温度。
2.2.3通水冷却
在混凝土浇筑分层中通过薄壁钢管设置冷却水管,在使用冷却水管前应做好试水试验,这样能够避免管道漏水、阻塞。同时,根据混凝土内部温度监测情况,对冷却水管进水流量及温度进行严格控制。
2.2.4采用透水模板布
采用透水模板布能混凝土透水模板布的保水作用不仅能很好地养护混凝土,增加混凝土密实度、减小内部微裂,而且还能有效地改善混凝土耐久性,提高表面抗拉强度,增强混凝土耐磨性、抗冻性。
2.2.5振捣
振捣时应按照“同时浇捣、分层推进、一次到位、循序渐进”的工艺要求进行操作。应注意薄层浇捣均匀上升,对混凝土流淌的最近和最远点等边缘部位进行重点把握,以免在振捣时出现漏振,同时应控制好振捣的时间及插入深度。高频振捣棒尽可能垂直插入,插入点宜交错,均匀。对上一层混凝土时进行振捣时,需深入下一层约5cm,这样能够将层间的接缝加以消除。
2.3混凝土裂缝的处理
混凝土裂缝的出现不仅会使公路桥梁结构的刚度和整体性受到影响,而且还会使钢筋发生锈蚀,降低混凝土抗疲劳性、抗渗性及耐久性。因此一旦混凝土出现裂缝,应及时进行处理,处理措施有以下几种:
(1)表面裂缝的处理。可将涂刷油漆、沥青等防腐材料涂抹在混凝土表面,或在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布,将水泥浆、环氧胶泥涂抹在裂缝的表面,粘贴玻璃纤维布,以防止混凝土发生开裂。
(2)当裂缝使桥梁混凝土结构的性能受到影响时,应通过加固法对混凝土结构进行处理,如将混凝土结构的截面面积加大,在构件的角部外包型钢、粘贴钢板加固等。
(3)灌浆法。灌浆法可对影响桥梁结构整体性或有防渗要求的混凝土裂缝进行修补,它主要借助压力设备将胶结材料压入到混凝土裂缝中,待胶结材料硬化后,会与混凝土形成一个整体,从而达到封堵加固的目的。
3防止混凝土裂缝养护措施在混凝土施工完毕后要进行养护,以防止裂缝。施工现场的养护可分为洒水掩护及喷涂薄膜养生液养护。3.1洒水养护。洒水养护是指混凝土终凝后,日平均气温高于5℃的自然气候条件下,用草帘、草袋将混凝土表面覆盖并经常洒水,以保持覆盖物充分湿润。对于楼地面混凝土工程也可采用蓄水养护的办法加以解决。洒水养护时必须注意以下事项:
3.1.1对于一般塑性混凝土,应在浇筑后12h内立即加以覆盖和洒水润湿,炎热的夏天养护时间可缩短2~3h。而对于干硬性混凝土应在浇筑后1~2h内即可养护,使混凝土保持湿润状态。
3.1.2在已浇筑的混凝土强度达到1.2MPa以后,方可在其上允许操作人员性质和安装模板及支架等。
3.1.3混凝土洒水养护的时间视水泥品种而定,硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土,不得少于7d,掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土,不得少于14d,采用其他品种水泥时,混凝土的养护时间,应根据水泥技术性能确定。
3.1.4養护用水应与拌制用水相同,洒水的次数应以能保持混凝土具有足够的润湿状态为准。
3.1.5在养护过程中,如发现因遮盖不好、洒水不足,致使混凝土表面泛白或出现干缩细小裂缝时,应立即仔细加以遮蔽,充分洒水,加强养护,并延长浇水养护的日期加以补救。
3.2喷涂薄膜养生液养护。喷涂薄膜养生液养护是将一定配比的过氯乙烯树脂养生液,用喷洒工具喷洒在混凝土表面,待溶液挥发后,在混凝土表面结成一层塑料薄膜,将混凝土表面与空气隔绝,组织混凝土中水分的蒸发以保证水化反应的正常进行,达到养护的目的。喷涂薄膜养生液养护剂的喷洒时间,一般待混凝土收水后,混凝土表面以手指轻按无指印时即可进行,施工稳定宜控制在10℃以上。喷涂薄膜养生液养护适用于不易浇水养护的高耸构筑物和大面积混凝土的养护,也可用于表面积大的混凝土施工和缺水地区。
4结语
造成桥梁工程混凝土裂缝产生的原因是多种多样的,而混凝土裂缝的控制方法也有很多。对混凝土的裂缝控制可以说是一门很复杂的技术,需要我们在实践中不断的去学习去努力,来总结出经验与规律,从根本上解决混凝土裂缝产生的问题,提高我国桥梁工程的整体质量。
参考文献
[1]钟彬.浅谈桥梁混凝土施工技术[J].施工技术,2009,(12).
[2]魏丽.论桥梁混凝土裂缝施工控制方法[J].中国新技术新产品,2011,(11).
[3]黄志宏.建筑工程中常见混凝土裂缝原因分析及控制[J].科技经济市场,2009(06).
[4]莫海波,廖献勉.浅析民用建筑混凝土裂缝的成因及其控制[J].科技资讯,2011(01).
[5]吴旭新.混凝土施工管理与质量控制措施[J].建筑知识,2010(04).
关键词:混凝土裂缝;原因;控制;措施
中图分类号:TU37 文献标识码:A 文章编号:
在混凝土施工中,裂缝是经常出现的一种病害,而造成裂缝的原因也是多方面的,不光是影响了正常的交通运输,更重要的是危及到了人们的生命财产安全。因此必须采取有效的措施对裂缝加以控制。
1混凝土裂缝的基本类型及形成原因1.1塑性收缩裂缝塑性收缩裂缝多出现在夏季干热或大风天气的情况下,裂缝之间形状不一,长短不一,
一般中间宽,两端长,较长的裂缝长可达2~3m,较短的裂缝通常长为20~30cm。混凝土在凝结前,由于表面水分散失较快会产生一定的收缩,这时混凝土的泌水现象便会相对减小,倘若无法及时补充混凝土表面蒸发损失的水分,那么这时的混凝土将会处于一种塑性状态,在拉力的作用下,混凝土表面就会有分布不均匀的裂缝产生,当混凝土温度较高,水泥活性大或水灰比较低时,混凝土表面的裂缝便会发生开裂。
1.2温度裂缝
温度裂缝主要指因水化热引起的内外温差而产生的裂缝。混凝土在连续浇筑和硬化过程中,会发生水泥水化反应,从而产生大量的水化热,由于混凝土有着较大的热阻力,使得聚集在内部的热量不易散发,而表面的热量却散发快,从而使得混凝土内外温差过大,而混凝土内外温差会随着环境温度的变化而发生变化,这样易形成不均匀的温度变形和温度应力,一旦混凝土的温度应力和收缩应力超过混凝土的抗拉强度便会使混凝土内部或表面出现裂缝。此外,在拆模前后,由于混凝土表面温度降低较快,易出现温度陡降情况,也易引起裂缝。当混凝土内部温度达到最高时,热量会逐渐散发,从而达到环境温度,环境温度与最高温度之间的差值即为内部温差,这种内部温差也会产生温度裂缝。
1.3干缩裂缝
混凝土干缩与混凝土的水灰比、集料性质和用量、外加剂用量、水泥成分和用量密切相关,因混凝土内外水分蒸发而导致变形的结果。混凝土干缩裂缝通常为表面性的平行线状或网状浅细裂缝,多出现在混凝土浇筑结束后的一周左右或在混凝土养护后的一段时间。混凝土硬化后,由于受到外部环境的影响,混凝土内部水分会不断地向外散失,表面水分蒸发损失过快,变形也就较大,内部湿度变化较小时,变形也就较小。较大的表面干缩变形在受到混凝土内部约束力的作用下会产生较大的拉应力,从而导致裂缝的产生。
1.4沉陷裂缝
沉陷裂缝通常以进深较大或贯穿性裂缝为主,主要由桥梁基础结构所处的地基土质不均,回填不实,或基坑长时间浸泡等原因引起的不均匀沉降而造成的。尤其在北方地区冬季施工,由于模板长期支撑在冻土上,一旦冻土消融后极易产生不均匀沉降,从而使得混凝土基础结构产生沉陷裂缝。沉陷裂缝危害性较大,且沉陷情况多与其走向密切相关,通常与地面呈30°~45°角或与地面垂直。
2.桥梁混凝土裂缝施工控制措施
2.1合理设计混凝土配合比:
2.1.1原材料的选用
(1)水泥。由于水泥的含量对混凝土温升及水化热的多少有着直接的联系,因而混凝土应以水化速度慢、后期强度高、凝结时间长的水泥品种为好,如低热矿渣硅酸盐水泥等,同时尽量降低水泥用量,其强度设计也以达到标准要求为宜。
(2)粗、细骨料。当前在桥梁混凝土施工过程中比较注重骨料强度和含泥量等指标,对骨料粒形和级配却有所忽视,骨料粒形和级配不当,会使混凝土的胶凝材料和用水量得以加大,致使混凝土的渗透性在混凝土中的扩散系数。因此,细骨料应以Ⅱ区中砂为好,由于使用中砂可适当地减少水及水泥用量,因而在使用时还需注意砂、石级配,并对砂、石中的泥含量进行严格控制,石子含泥量不超过1%,砂含量不超过2%,这样还能够促使混凝土抗压强度得以提高。
(3)掺合料。由于粉煤灰具有抗裂性好、需水量小等特点,将其掺入到混凝土中既能够使混凝土后期强度得以提高,推移混凝土温升峰值出现的时间,又能够使混凝土的和易性得以增加,降低水化热。
2.1.2外加剂的使用
在混凝土中掺加适当的膨胀剂,其内部产生的膨胀应力可以将混凝土的部分收缩应力抵消掉,从而提高混凝土的抗裂强度。缓凝高效减水剂不仅能大大提高混凝土的抗拉强度,而且还能减少混凝土单位用水量和胶凝材料用量、改善新拌混凝土的工作度。
2.2施工现场控制
2.2.1正确制定混凝土浇筑方案
在浇筑混凝土前,应对分层浇筑次序、流向、浇筑厚度、长度、宽度以及浇筑的搭接时间做出合理的安排。同时应对混凝土的澆筑速度进行严格控制,切忌一次浇筑的混凝土过高、过厚,否则难以使混凝土温度的均匀上升。浇筑完成后,需对混凝土表面较厚的水泥浆进行有效地处理,以免混凝土表面出现龟裂。
2.2.2施工温度控制
混凝土施工宜选在春秋季进行,若在夏季进行施工,需通过冷水搅拌混凝土、降低原材料温度、对骨料进行覆盖或设置遮阳装置等方式方可进行。进行混凝土浇筑时,尽量不要直接在太阳下曝晒,而应加强通风,促使模内热量尽快散发,以降低混凝土拌合物的入模温度。
2.2.3通水冷却
在混凝土浇筑分层中通过薄壁钢管设置冷却水管,在使用冷却水管前应做好试水试验,这样能够避免管道漏水、阻塞。同时,根据混凝土内部温度监测情况,对冷却水管进水流量及温度进行严格控制。
2.2.4采用透水模板布
采用透水模板布能混凝土透水模板布的保水作用不仅能很好地养护混凝土,增加混凝土密实度、减小内部微裂,而且还能有效地改善混凝土耐久性,提高表面抗拉强度,增强混凝土耐磨性、抗冻性。
2.2.5振捣
振捣时应按照“同时浇捣、分层推进、一次到位、循序渐进”的工艺要求进行操作。应注意薄层浇捣均匀上升,对混凝土流淌的最近和最远点等边缘部位进行重点把握,以免在振捣时出现漏振,同时应控制好振捣的时间及插入深度。高频振捣棒尽可能垂直插入,插入点宜交错,均匀。对上一层混凝土时进行振捣时,需深入下一层约5cm,这样能够将层间的接缝加以消除。
2.3混凝土裂缝的处理
混凝土裂缝的出现不仅会使公路桥梁结构的刚度和整体性受到影响,而且还会使钢筋发生锈蚀,降低混凝土抗疲劳性、抗渗性及耐久性。因此一旦混凝土出现裂缝,应及时进行处理,处理措施有以下几种:
(1)表面裂缝的处理。可将涂刷油漆、沥青等防腐材料涂抹在混凝土表面,或在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布,将水泥浆、环氧胶泥涂抹在裂缝的表面,粘贴玻璃纤维布,以防止混凝土发生开裂。
(2)当裂缝使桥梁混凝土结构的性能受到影响时,应通过加固法对混凝土结构进行处理,如将混凝土结构的截面面积加大,在构件的角部外包型钢、粘贴钢板加固等。
(3)灌浆法。灌浆法可对影响桥梁结构整体性或有防渗要求的混凝土裂缝进行修补,它主要借助压力设备将胶结材料压入到混凝土裂缝中,待胶结材料硬化后,会与混凝土形成一个整体,从而达到封堵加固的目的。
3防止混凝土裂缝养护措施在混凝土施工完毕后要进行养护,以防止裂缝。施工现场的养护可分为洒水掩护及喷涂薄膜养生液养护。3.1洒水养护。洒水养护是指混凝土终凝后,日平均气温高于5℃的自然气候条件下,用草帘、草袋将混凝土表面覆盖并经常洒水,以保持覆盖物充分湿润。对于楼地面混凝土工程也可采用蓄水养护的办法加以解决。洒水养护时必须注意以下事项:
3.1.1对于一般塑性混凝土,应在浇筑后12h内立即加以覆盖和洒水润湿,炎热的夏天养护时间可缩短2~3h。而对于干硬性混凝土应在浇筑后1~2h内即可养护,使混凝土保持湿润状态。
3.1.2在已浇筑的混凝土强度达到1.2MPa以后,方可在其上允许操作人员性质和安装模板及支架等。
3.1.3混凝土洒水养护的时间视水泥品种而定,硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土,不得少于7d,掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土,不得少于14d,采用其他品种水泥时,混凝土的养护时间,应根据水泥技术性能确定。
3.1.4養护用水应与拌制用水相同,洒水的次数应以能保持混凝土具有足够的润湿状态为准。
3.1.5在养护过程中,如发现因遮盖不好、洒水不足,致使混凝土表面泛白或出现干缩细小裂缝时,应立即仔细加以遮蔽,充分洒水,加强养护,并延长浇水养护的日期加以补救。
3.2喷涂薄膜养生液养护。喷涂薄膜养生液养护是将一定配比的过氯乙烯树脂养生液,用喷洒工具喷洒在混凝土表面,待溶液挥发后,在混凝土表面结成一层塑料薄膜,将混凝土表面与空气隔绝,组织混凝土中水分的蒸发以保证水化反应的正常进行,达到养护的目的。喷涂薄膜养生液养护剂的喷洒时间,一般待混凝土收水后,混凝土表面以手指轻按无指印时即可进行,施工稳定宜控制在10℃以上。喷涂薄膜养生液养护适用于不易浇水养护的高耸构筑物和大面积混凝土的养护,也可用于表面积大的混凝土施工和缺水地区。
4结语
造成桥梁工程混凝土裂缝产生的原因是多种多样的,而混凝土裂缝的控制方法也有很多。对混凝土的裂缝控制可以说是一门很复杂的技术,需要我们在实践中不断的去学习去努力,来总结出经验与规律,从根本上解决混凝土裂缝产生的问题,提高我国桥梁工程的整体质量。
参考文献
[1]钟彬.浅谈桥梁混凝土施工技术[J].施工技术,2009,(12).
[2]魏丽.论桥梁混凝土裂缝施工控制方法[J].中国新技术新产品,2011,(11).
[3]黄志宏.建筑工程中常见混凝土裂缝原因分析及控制[J].科技经济市场,2009(06).
[4]莫海波,廖献勉.浅析民用建筑混凝土裂缝的成因及其控制[J].科技资讯,2011(01).
[5]吴旭新.混凝土施工管理与质量控制措施[J].建筑知识,2010(04).