混凝土在公路橋梁施工中裂縫產生原因解析

2022-05-28 14:09:04 字數 3518 閱讀 3627

摘要:本文針對了高速公路橋梁施工中產生裂縫的原因並做出了以下的分析和**。目前混凝土因其**低廉、抗壓性能好等優點而在公路橋梁中被廣泛應用。

其直接關係到橋梁的安全性。對混凝土裂縫的成因進行分析並採取相應的控制和彌補措施。作者針對目前的施工中的情況以及問題,對實現橋梁的經濟和社會效益具有重要意義。

關鍵詞:混凝土;裂縫;防治措施;橋梁施工

前言:近年來,混凝土因其**低廉、抗壓性能好等優點而在公路橋梁中廣泛應用,其運用情況直接關係到橋梁的安全性,但因其抗拉效能差、易開裂等缺陷導致其在使用中強度和剛度受到消弱,並降低其耐久性,並宜導致裂縫的出現,最終影響橋梁的效能,繼而會導致混凝土碳化、保護層剝落、鋼筋腐蝕等病害,因此對混,凝土裂縫的成因進行分析並採取相應控制和彌補措施對更好的實現橋梁的經濟和社會效益具有重要意義。

1、 建築工程橋梁混凝土裂縫成因分析

1.1 乾縮裂縫

混凝土在拌和及澆築過程中應投加大量水來促成各材質間的契合,但施工後的混凝土的含水率與空氣的含水率不相對稱而形成溫差,同時澆築後的混凝土在初凝後、養護開始前,內部水泥水化熱反映劇烈導致內外溫差增大而出現沁水和水分急劇蒸發現象,在水分蒸發過程中由於表層水分蒸發快而內部慢,表層混凝土收縮過程中勢必受到深層混凝土及模板和鋼筋的制約而在內部產生拉應力,當該拉應力超過其抗拉強度時則會在表面呈現裂縫;混凝土硬化過程中骨料因自重下沉並增加了百分之一左右量級的塑性收縮,因此增大了混凝土失水收縮量,同時骨料下沉過程中受到鋼筋的阻擋導致沿鋼筋方向生成裂縫。

1.2 施工因素

施工中骨料內活性炭同水泥、外加劑以及地下水中的鹼發生膨化反應會導致體積膨脹而在內部產生很大的區域性拉力,且內部發生的有害化學反應也會導致侵害性效應聚集而導致混凝土發生器質性變化最終導致裂縫的生成;混凝土拌和過程中摻入高效減水劑,若混凝土攪拌時間不足則會導致減水劑不能充分發揮作用,而在其運輸或澆築後減水劑方充分發揮作用,則會增大混凝土坍落度而導致離析現象並增大了裂縫生成機率;大多橋梁中均採用箱梁結構,其聯箱梁落架難以在瞬間施工完成,因此會形成乙個從簡支梁到連續梁的受力體系並以接近設計受力體系的力式進行轉換,一旦出現落架順序不當或時間過長而不能達到預定設計強度則會導致裂縫生成。

1.3 水泥水化熱

混凝土澆築後由其是大體積混凝土內水泥會產生大量的水化熱,但混凝土自身導熱性能較差導致熱量聚集在結構內部而不易散發,最終會形成內外較大的溫度梯度,同時會產生較大的溫度應力,當該溫度應力超過混凝土的抗壓強度則會導致裂縫的產生,資料顯示當混凝土內外溫差超過25℃則會產生裂縫;並且採用的水泥越細則其早期強度越高,單位體積內水泥用量越大則內部早期水化熱導致的溫公升越高,所造成的溫度梯度越大,越宜生成裂縫。

1.4 不均勻沉降

橋梁投入運營後若產生不均勻的工後沉降或基礎產生豎向不均勻的沉降或水平向位移等現象,均會導致結構內產生附加應力,當該應力超過結構的抗拉強度則會導致開裂先現象發生,同時若澆築後混凝土振搗不密實導致內部骨料間空隙多、或因骨料吸水性強、骨料內泥土等雜質過多,混凝土水灰比偏大以及混凝土養護不到位或發生早期受凍等現象均會導致裂縫的生成。

1.5 鋼筋鏽蝕

,當碳化至鋼筋表面時則會降低其周圍混凝土強度;若施工用水或骨料以及周圍環境中氯化物含量較高均會導致鋼筋周圍氯離子含量較高,大量氯離子的存在會將鋼筋表面存在的氧化膜破壞繼而對鋼筋鏽蝕,鋼筋一旦發生鏽蝕則其體積會大幅度增加並產生膨脹應力,最終會導致保護層混凝土沿鋼筋方向開裂;鋼筋鏽蝕將會減小鋼筋有效斷面面積而降低混凝土的握裹力,並會降低結構的承載力繼而會

誘發其他形式的裂縫,裂縫的生成會增強鋼筋鏽蝕,最終形成惡性迴圈。

1.6 外界氣溫變化

施工時外界環境溫度越高則混凝土的澆注溫度越高,若澆築後外界氣溫大幅下降則會增加混凝土內外溫差,即加劇溫度梯度,尤其是發生氣溫驟降則會大大增加外層混凝土同內部的溫差並產生過大的溫度應力,因此增大了裂縫生成的機率。

2、 混凝土裂縫的防治措施

2.1 優選材料

2.1.1 水泥

在選用水泥品種時應兼顧水泥水化熱和收縮作用,應盡量選用低水化熱、低收縮的水泥,由於水泥礦物內發熱速率最快且發熱量最大的是鋁酸三鈣,並且水泥越細則其發熱速率越快,但其不影響最終發熱量,因此在選用水泥時應盡量選用礦渣矽酸鹽水泥和火山灰水泥,同時應充分利用其後期強度以減少水泥用量,由於橋梁混凝固尤其是大體積混凝土施工工期較長,施工後不可能在28d內施加荷載,因此可將混凝土標準強度的齡期適當延長,即充分利用其後期強度。

2.1.2 骨料

橋梁混凝土所採用的粗骨料應採用連續級配、粒徑良好、低彈性模量的骨料,細骨料應控制其細度模數在2.7~3.1範圍內,且應控制其含泥量最低,砂率最佳值為0.

33,以免因砂率過高形成粗骨料多、細骨料少而增加收縮,宜導致開裂,同時應盡量降低砂石的吸水率以利於降低收縮。

2.1.3 粉煤灰

在混凝土內摻加粉煤灰可減少水泥用量即水泥水化熱量,並可改善混凝土和易性,利於增加其密實度,提高抗滲能力,並可降低混凝土的最終收縮值,混凝土內的粉煤灰主要起物理填充作用並可增強粉末效應,因此可增強密實度及減少沁水和離析現象,同時其尚可延緩水化熱峰值出現時間及降低溫度峰值。

2.1.4外加劑

在混凝土內摻加適量減水劑可改善混凝土的和易性,並可降低水灰比以減少水泥用量;摻加緩凝劑可延緩混凝土放熱峰值出現時間而利於減少裂縫出現的概率;摻加膨脹劑來代替水泥並使混凝土產生適度膨脹,適度膨脹可抵消混凝土內部分拉應力而減少裂縫生成的可能性。

2.2 施工控制

施工控制的措施主要包括如下幾個方面:

(a)降低水灰比適當降低混凝土水灰比可在一定程度上降低混凝土坍落度,當前市場上採用的混凝土坍落度超過規範要求,因此可適當降低水灰比以減少振搗過程中混凝土表面產生的浮漿;

(b)拌和拌和過程中應確保劑量準確,並應嚴格控制混凝土的出倉坍落度,同時應嚴控混凝土的出機溫度和入模溫度;

(c)通水冷卻澆築前則預先埋設好冷卻水管,澆築完畢初期則通水對混凝土進行迴圈冷卻以降低溫度峰值,但應控制通水時間以免溫降幅度過大而產生較大的溫度應力引起裂縫的生成;

(d)澆築、振搗混凝土澆築應盡量採用分段、分層澆築,並應控制上下層混凝土澆築的時間間隔以保證緊密結合,澆築時間應盡量避開太陽輻射較強的時段,澆築後的混凝土振搗效果應保證密實、均勻一致,最終以表面泛漿為宜,澆築完畢後應及時將表面壓實、抹平以防表面裂縫生成;

(e)砂漿層處理澆築後的混凝土受初凝時間、氣候及溫度等條件影響而宜在某些部位出現一定厚度的水泥砂漿層,對該砂漿層處理可採取灑乾淨石子,之後用木抹子搓平使石子與砂漿層形成細石混凝土,並對其進行二次抹壓以消除裂縫,即在混凝土初凝和終凝時間段內進行二次抹壓以減少收縮和裂縫的生成。

2.3 加強養護

澆築後的混凝土養護不當也是裂縫成因之一,尤其是摻加緩凝劑的混凝土養護更為重要,混凝土澆築並終凝完成後應及時對其進行養護,一般可採取覆蓋麻袋或草袋後灑水的措施,而對於分多次澆築的箱梁等構件,因在頂板未澆築前而對腹板及底板養護則只能採取直接淋水,若在高溫季節施工則淋水的時間間隔控制尤為重要;寒冷季節施工則應採取保溫措施以防混凝土發生凍害,良好的保溫可防止表面裂縫生成並可延長散熱時間,利於混凝土強度和材料鬆弛特性的發揮,溼養則可保持在水泥硬化階段提供濕潤條件防止混凝土表面因脫水而生成乾縮裂縫。

3 、結束語

總之,高速公路橋梁裂縫的存在不僅會降低橋梁的使用功能,繼而會引起鋼筋鏽蝕、混凝土碳化等結果而影響結構的耐久性和橋梁的承載力,導致裂縫生成的原因多種多樣,對裂縫的防治也能從實際出發,充分掌握裂縫的形成機理並採取有效措施,才能從根本上防止裂縫的出現。

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