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        淺談施工工藝和材料對混凝土橋梁裂縫的影響

        2013-03-05 07:42:16江曉敏保定市市政公用工程建設(shè)監(jiān)理有限公司071000
        河南建材 2013年2期
        關(guān)鍵詞:砂石外加劑骨料

        江曉敏保定市市政公用工程建設(shè)監(jiān)理有限公司(071000)

        混凝土因其取材廣泛、價(jià)格低廉、抗壓強(qiáng)度高、可澆筑成各種形狀,并且耐火性好、不易風(fēng)化、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低,成為當(dāng)今世界建筑結(jié)構(gòu)中使用最廣泛的建筑材料。實(shí)際上,混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜而繁多,甚至多種因素相互影響,主要研究施工中材料和工藝對混凝土裂縫的影響。

        1 施工材料質(zhì)量引起的裂縫

        混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用的材料質(zhì)量不合格,可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

        1.1 水泥

        1)水泥安定性不合格,水泥中游離的氧化鈣含量超標(biāo)。氧化鈣在凝結(jié)過程中水化很慢,在水泥混凝土凝結(jié)后仍然繼續(xù)起水化作用,可破壞已硬化的水泥石,使混凝土抗拉強(qiáng)度下降。

        2)水泥出廠時(shí)強(qiáng)度不足,水泥受潮或過期,可能使混凝土強(qiáng)度不足,從而導(dǎo)致混凝土開裂。

        3)當(dāng)水泥含堿量較高(例如超過0.6%),同時(shí)又使用含有堿活性的骨料,可能導(dǎo)致堿骨料反應(yīng)。

        1.2 砂、石骨料

        1)砂石的粒徑、級配、雜質(zhì)含量。

        砂石粒徑太小、級配不良、空隙率大,將導(dǎo)致水泥和拌和水用量加大,影響混凝土的強(qiáng)度,使混凝土收縮加大,如果使用超出規(guī)定的特細(xì)砂,后果更嚴(yán)重。砂石中云母的含量較高,將削弱水泥與骨料的粘結(jié)力,降低混凝土強(qiáng)度。砂石中含泥量高,不僅將造成水泥和拌和水用量加大,而且還降低混凝土強(qiáng)度和抗凍性、抗?jié)B性。砂石中有機(jī)質(zhì)和輕物質(zhì)過多,將延緩水泥的硬化過程,降低混凝土強(qiáng)度,特別是早期強(qiáng)度。砂石中硫化物可與水泥中的鋁酸三鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),體積膨脹2.5倍。

        2)堿骨料反應(yīng)。

        堿骨料反應(yīng)有三種類型;①堿硅酸反應(yīng)。參與這種反應(yīng)的骨料有流紋巖、安山巖、凝灰?guī)r、蛋白石、黑硅石、燧石、鱗石英、玻璃質(zhì)火山巖、玉髓及微晶或變質(zhì)石英等。反應(yīng)發(fā)生于堿與微晶氧化硅之間,其生成物硅膠體遇水膨脹,在混凝土中產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力,可導(dǎo)致混凝土突然爆裂。這類反應(yīng)是堿骨料反應(yīng)的主要形式。②堿硅酸鹽反應(yīng)。參與這種反應(yīng)的骨料有粘土質(zhì)巖石、千枚巖、硬砂巖、粉砂巖等。此類反應(yīng)的特點(diǎn)是膨脹速度非常緩慢,混凝土從膨脹到開裂,能滲出的凝膠很少。③堿碳酸巖反應(yīng)。多數(shù)碳酸巖石沒有堿活性,有特定結(jié)構(gòu)的泥質(zhì)細(xì)粒白云質(zhì)灰?guī)r和泥質(zhì)細(xì)?;屹|(zhì)白云巖才具有與堿反應(yīng)的堿活性,且還須高堿度、一定濕度環(huán)境下才能反應(yīng)膨脹。

        堿骨料反應(yīng)裂縫的形狀及分布與鋼筋限制有關(guān),當(dāng)限制力小時(shí),常出現(xiàn)地圖狀裂縫,并在縫中有白色或透明的浸出物;當(dāng)限制力強(qiáng)時(shí)則出現(xiàn)順筋裂縫。在工程實(shí)踐中必須對骨料進(jìn)行堿活性檢驗(yàn),采用對工程無害的材料,同時(shí)使用含堿量低的水泥品種。

        1.3 拌和水及外加劑

        拌和水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時(shí)對鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或含堿泉水拌制混凝土,或采用含堿的外加劑,可能對堿骨料反應(yīng)有影響。

        2 施工工藝質(zhì)量引起的裂縫

        在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過程中,若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣,容易產(chǎn)生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進(jìn)的和貫穿的各種裂縫,特別是細(xì)長薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)。裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生的原因而異,比較典型常見的有:

        1)混凝土保護(hù)層過厚,或亂踩已綁扎的上層鋼筋,使承受負(fù)彎矩的受力筋保護(hù)層加厚,導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減小,形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。

        2)混凝土振搗不密實(shí)、不均勻,出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞,導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點(diǎn)。

        3)混凝土澆筑過快,混凝土流動(dòng)性較低,在硬化前因混凝土沉實(shí)不足,硬化后沉實(shí)過大,容易在澆筑數(shù)小時(shí)后發(fā)生裂縫,既塑性收縮裂縫。

        4)混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過長,使水分蒸發(fā)過多,引起混凝土塌落度過低,使得在混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

        5)混凝土初期養(yǎng)護(hù)時(shí)急劇干燥,使得混凝土與大氣接觸的表面上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

        6)用泵送混凝土施工時(shí),為保證混凝土的流動(dòng)性,增加水和水泥用量,或因其它原因加大了水灰比,導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化時(shí)收縮量增加,使得混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。

        7)混凝土分層或分段澆筑時(shí),接頭部位處理不好,易在新舊混凝土和施工縫之間出現(xiàn)裂縫。

        8)混凝土早期受凍,使構(gòu)件表面出現(xiàn)裂紋,或局部剝落,或脫模后出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象。

        9)施工時(shí)模板剛度不足,在澆筑混凝土?xí)r,由于側(cè)向壓力的作用使得模板變形,產(chǎn)生與模板變形一致的裂縫。

        10)施工時(shí)拆模過早,混凝土強(qiáng)度不足,使得構(gòu)件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫。

        11)施工前對支架壓實(shí)不足或支架剛度不足,澆筑混凝土后支架不均勻下沉,導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。

        12)裝配式結(jié)構(gòu),在構(gòu)件運(yùn)輸、堆放時(shí),支承墊木不在一條垂直線上,或懸臂過長,或運(yùn)輸過程中劇烈顛撞;吊裝時(shí)吊點(diǎn)位置不當(dāng),T梁等側(cè)向剛度較小的構(gòu)件,側(cè)向無可靠的加固措施等,均可能產(chǎn)生裂縫。

        3 結(jié)語

        一座橋梁從建成到使用,牽涉到設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、運(yùn)營管理等各個(gè)方面。由上述可知,設(shè)計(jì)疏漏、施工低劣、監(jiān)理不力,均可能使混凝土橋梁出現(xiàn)裂縫。因此,嚴(yán)格按照國家有關(guān)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理,是保證結(jié)構(gòu)安全耐用的前提和基礎(chǔ)。

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