桥梁施工裂缝探析
随着现代桥梁工程施工工艺的飞速发展, 各种管理手段的不断完善与加强, 桥梁工程的内在施工质量已经有了长足的提高, 外观质量已成为反映施工企业技术水平的最重要的一面, 如何提高外观质量减少裂缝亦成为相关单位要解决的重点问题。本文尽可能对混凝土桥梁裂缝的种类和产生的原因作较全面的分析,以方便施工找出控制裂缝的可行办法,达到防患于未然的作用。实际上,混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因素相互影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。
一、桥梁施工裂缝产生的主要原因
(一)施工材料质量引起的裂缝
水泥安定性不合格,水泥中游离的氧化钙含量超标。氧化钙在凝结过程中水化很慢,在水泥混凝土凝结后仍然继续起水化作用,可破坏已硬化的水泥石,使混凝土抗拉强度下降。水泥时强度不足,水泥受潮或过期,可能使混凝土强度不足,从而导致混凝土开裂。当水泥含碱量较高(例如超过0.6%),同时又使用含有碱活性的骨料,可能导致碱骨料反应。
砂石粒径太小、级配不良、空隙率大,将导致水泥和拌合水用量加大,影响混凝土的强度,使混凝土收缩加大,如果使用超出规定的特细砂,后果更严重。
拌合水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土,或采用含碱的外加剂,可能对碱骨料反应有影响。
(二)施工工艺质量引起的裂缝
在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中, 若施工工艺不合理、施工质量低劣, 容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝, 特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异, 比较典型常见的有: 混凝土保护层过厚, 或乱踩已绑扎的上层钢筋, 使承受负弯矩的受力筋保护层加厚, 导致构件的有效高度减小, 形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。混凝土振捣不密实、不均匀, 出现蜂窝、麻面、空洞, 导致钢筋锈蚀或其他荷载裂缝的起源点。混凝土浇筑过快, 混凝土流动性较低, 在硬化前因混凝土沉实不足, 硬化后沉实过大, 容易在浇筑数小时后发生裂缝, 既塑性收缩裂缝。混凝土搅拌. 运输时间过长, 使水分蒸发过多, 引起混凝土塌落度过低。使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。混凝土初期养护时急剧干燥, 使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝。用泵送混凝土施工时, 为保证混凝土的流动性, 增加水和水泥用量, 或因其他原因加大了水灰比, 导致混凝土凝结硬化时收缩量增加, 使得混凝土体积上出现不规则裂缝。混凝土分层或分段浇筑时, 接头部位处理不好, 易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。
(三)温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩性质当外部环境或结构内部温度发生变化, 混凝土将发生变形. 若变形遭到约束, 则在结构内将产生应力. 当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中.温度应力可以达到甚至超出荷载应力。
(四)钢筋锈蚀引起的裂缝
由于混凝土质量较差或保护层厚度不足, 混凝土保护层受侵蚀炭化至钢筋表面, 使钢筋周围混凝土碱度降低, 或由于氯化物介入,钢筋周围氯离子含量较高, 均可引起钢筋表面氧化膜破坏, 钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应, 其锈蚀物氧化铁体积比原来增长约2 倍, 从而对周围混凝土产生膨胀应力, 导致保护层混凝土开裂、剥离, 沿钢筋纵向产生裂缝, 并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀, 使得钢筋有效断面面积减小, 钢筋与混凝土握裹力削弱, 结构承载力下降, 并将诱发其他形式的裂缝, 加剧钢筋锈蚀, 导致结构破坏。
二、桥梁混凝土裂缝的施工防治措施
(一)材料的控制
施工工艺是保证混凝土构件质量的关键、除施工的施工操作应严格按照施工技术规范的有关规定进行, 对原材料(钢筋、水泥、砂、碎石、水等)都应进行严格的抽样检验。对混凝土配合比应进行对比试验. 在高温下或雨后施工对砂、碎石应进行含水量实验, 及时调整施工配合比, 确保混凝土的施工质量。
(二)温度的控制
改善骨料级配, 采用干硬性混凝土、加添加剂等措施以减少混凝土中的水泥用量;拌和混凝土时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;在混凝土中埋设水管, 通入冷水降温; 规定合理的拆模时问, 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变化;施工中长期暴露的混凝土浇筑体表面或薄壁结构, 在寒冷季节采用保温等措施。
合理地分缝分块, 避免基础过大起伏; 合理地安排施工工序, 避免过大的高差和侧面长期暴露。另外, 改善混凝土的性能, 提高抗裂能力. 防止表面干缩。特别是保证混凝土的质量对防止裂缝十分重要。应特别注意避免产生贯穿裂缝, 出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的。因此施工中应以预防其贯穿性裂缝的发生为主。
(三)非结构性裂缝防止措施
防止塑性沉降裂缝的措施有基础处理、支架搭设进行科学设计、严格施工. 对支架进行全面积预压以消除非弹性变形; 砼中加减水剂减少砼泌水, 确保砼保护层厚度、砼施工时进行二次抹面。防止塑性收缩裂缝的措施有加强早期砼养护以降低砼中水份蒸发速率. 方法是结构外露面覆盖麻袋、海绵等浇水湿治养护。防止温差裂缝的措施有合理安排砼浇注顺序及浇筑速度, 在砼浇注的过程中消除部分温差。夏季施工时骨料要洒水降温,冬季施工时砼表面应覆盖保温。
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