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橋梁工程的飛速發(fā)展不僅促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng),也方便了人們的日常生活。但是,在橋梁的施工過(guò)程中很容易出現(xiàn)施工裂縫,這不僅會(huì)影響橋梁施工的質(zhì)量,也會(huì)影響到橋梁的使用壽命,給橋梁的工程質(zhì)量帶來(lái)了嚴(yán)重的安全隱患。認(rèn)清橋梁施工裂縫的形成原因并且結(jié)合實(shí)際工程情況,采取相應(yīng)的措施,可以有效地減少橋梁裂縫,控制橋梁的結(jié)構(gòu)質(zhì)量,提高橋梁的穩(wěn)定性。
如果橋梁的施工質(zhì)量不符合要求,往往就會(huì)出現(xiàn)混凝土的質(zhì)量以及鋼筋的保護(hù)層厚度不達(dá)標(biāo)的狀況,保護(hù)層在受到外界環(huán)境的侵蝕后會(huì)使鋼筋在一定程度上與外界接觸,而鋼筋周圍的混凝土在外界空氣的侵蝕和碳化的作用下堿度下降,隨著氯化物的介入,導(dǎo)致鋼筋周圍的氯離子的含量越來(lái)越高,鋼筋表面的氧化膜就會(huì)在這些反應(yīng)下遭到破壞,導(dǎo)致鋼筋的銹蝕。鋼筋銹蝕生成的氧化鐵會(huì)使鋼筋體積增大,造成鋼筋的膨脹,進(jìn)而嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)表面,使混凝土出現(xiàn)開(kāi)裂、剝離的現(xiàn)象。
引起混凝土體積變形的主要收縮種類有塑性收縮和縮水收縮兩種。
塑性收縮大多是在混凝土澆筑完成后5h左右發(fā)生。由于此時(shí)混凝土的水化反應(yīng)十分劇烈,混凝土水份快速蒸發(fā)并出現(xiàn)泌水,同時(shí)骨料因?yàn)樽灾亻_(kāi)始下沉,導(dǎo)致了混凝土的塑性收縮。
縮水收縮產(chǎn)生的混凝土應(yīng)變速率是比較緩慢的?;炷灵L(zhǎng)期暴露在不飽和的空氣中,會(huì)發(fā)生物理、化學(xué)的失水致使混凝土體積收縮。一般情況下,混凝土徐變產(chǎn)生的松弛可以與部分縮水應(yīng)變相抵消。
溫度變化而引起的裂縫最主要的特征是裂縫會(huì)隨著溫度的變化而擴(kuò)大或者縮小?;炷寥菀资艿酵饨鐪囟鹊挠绊?,具有熱脹冷縮的性質(zhì),當(dāng)外界環(huán)境或者結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化會(huì)導(dǎo)致混凝土的變形?;炷潦谴嘈圆牧希休^好的抗壓性能,但是抗拉性能較差。當(dāng)混凝土由于熱脹冷縮而發(fā)生變形時(shí),如果變形過(guò)程受到抑制,就會(huì)使得其結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力。當(dāng)這個(gè)溫度應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí),混凝土就會(huì)產(chǎn)生裂縫。
引起混凝土溫度變化的主要施工因素有以下幾個(gè)方面:(1)水化熱。在施工時(shí),體積大的混凝土澆筑后由于水泥水化放熱,內(nèi)部溫度很高,內(nèi)外較大的溫度差異導(dǎo)致混凝土的開(kāi)裂。(2)混凝土養(yǎng)護(hù)不當(dāng)或者冬季施工是施工措施不當(dāng),是的混凝土驟冷驟熱,內(nèi)外溫度不均勻,導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。(3)預(yù)制梁或板安裝不當(dāng),一般發(fā)生在板焊接階段,若焊接措施不恰當(dāng)會(huì)使鐵件附近混凝土極易出現(xiàn)燒傷開(kāi)裂的現(xiàn)象。
荷載產(chǎn)生的裂縫很多是由于設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)上的失誤導(dǎo)致的,比如設(shè)計(jì)的受力與實(shí)測(cè)的受力不符,導(dǎo)致受力超標(biāo)而引起的橋梁裂縫。在橋梁的施工中,由于施工人員的安全意識(shí)不足,隨意堆放各種重量過(guò)大的施工材料、施工器械;在不了解預(yù)制結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)的情況下,進(jìn)行起吊、翻身、運(yùn)輸和安裝等操作;不按照設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范施工,更改施工順序從而改變結(jié)構(gòu)的受力模式等原因產(chǎn)生的施工裂縫。
養(yǎng)護(hù)作為混凝土正常硬化的重要措施,養(yǎng)護(hù)條件對(duì)施工中裂縫的產(chǎn)生有著極大的影響。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下,混凝土硬化正常,不會(huì)開(kāi)裂?,F(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)越接近標(biāo)準(zhǔn)條件,混凝土開(kāi)裂的可能性就越小。
在橋梁混凝土的起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝等過(guò)程中,如果施工工藝質(zhì)量不過(guò)關(guān),很容易產(chǎn)生各種裂縫。不同的施工工藝產(chǎn)生裂縫的部位、裂縫的發(fā)展方向和裂縫的寬度不相同。施工人員綁扎鋼筋的不合理及混凝土保護(hù)層厚度澆筑過(guò)厚等方面都會(huì)影響施工工藝質(zhì)量。
從設(shè)計(jì)階段入手來(lái)盡量避免荷載裂縫。設(shè)計(jì)是應(yīng)避免結(jié)構(gòu)的突變或者斷面的突變。在結(jié)構(gòu)突變不可避免的情況下應(yīng)做好某些細(xì)部的處理,例如將突變處做成漸變的形式,將轉(zhuǎn)角處做成圓角的形式。為了防止混凝土受溫度變化引起的裂縫,可以增加構(gòu)造配筋來(lái)提高混凝土的抗裂能力。設(shè)計(jì)時(shí)必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范對(duì)裂縫寬度控制的要求。
由施工質(zhì)量引起的裂縫發(fā)生率高達(dá)95%,合理的施工方案對(duì)預(yù)防和控制裂縫有關(guān)鍵的作用。施工方案包括確定澆筑量、澆筑時(shí)間、施工縫的間距和位置、施工順序等。一次澆筑長(zhǎng)度由垂直施工縫分割,應(yīng)設(shè)置在變截面處或者受拉、彎、剪應(yīng)力最小的位置。此外,也應(yīng)注意水平施工縫留設(shè)位置,一般情況下,應(yīng)留在變截面處或設(shè)在混凝土的受壓區(qū)并遠(yuǎn)離鋼筋受拉部位。如果在施工期間對(duì)裂縫加以控制,在使用期間開(kāi)裂的可能性將大大減小。
施工單位對(duì)溫度的控制可以采取以下幾方面措施:
(1)降低混凝土的澆筑溫度。在拌合混凝土?xí)r用水將碎石冷卻,利用澆筑面散熱。在高溫作業(yè)時(shí)在混凝土中埋設(shè)水管,作業(yè)時(shí)通冷水達(dá)到降溫目的。(2)注意天氣情況,在氣溫驟降時(shí)要對(duì)混凝土表面進(jìn)行保溫防止混凝土表面發(fā)生急劇的溫度變化。(3)合理地安排施工工序,避免側(cè)面的長(zhǎng)期暴露以及過(guò)大的高差。
建筑材料的質(zhì)量直接影響到最終成品的質(zhì)量。對(duì)建筑材料質(zhì)量的把關(guān)建造高品質(zhì)工程的開(kāi)端。在材料進(jìn)場(chǎng)之前要對(duì)制材進(jìn)行嚴(yán)格的試驗(yàn),選擇合格的制材進(jìn)場(chǎng)。在進(jìn)場(chǎng)之后,還要對(duì)制材隨機(jī)進(jìn)行抽樣試驗(yàn),及時(shí)發(fā)現(xiàn)不合格的制材。
對(duì)施工人員加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn),提高其理論知識(shí)水平和實(shí)踐技能,特別是對(duì)一些從事特殊工種的工人,必須實(shí)施持證上崗。對(duì)未取得合格證的工人一律不準(zhǔn)上崗。對(duì)施工人員長(zhǎng)期進(jìn)行安全教育,增強(qiáng)質(zhì)量意識(shí),增強(qiáng)施工人員的責(zé)任感和事業(yè)心,充分發(fā)揮其主觀能動(dòng)性,使其樹立正確的質(zhì)量與效益觀念,杜絕偷工減料和工人技術(shù)不過(guò)關(guān)的發(fā)生。
在對(duì)橋梁施工裂縫成因有了深入分析之后,可以較清楚地了解在橋梁施工過(guò)程中施工裂縫對(duì)工程質(zhì)量的危害。根據(jù)施工裂縫的成因,要采取相應(yīng)防治措施來(lái)降低橋梁施工裂縫對(duì)橋梁的危害。為了保證結(jié)構(gòu)的安全和耐用,必須嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工。在橋梁的施工過(guò)程中,嚴(yán)格控制材料的質(zhì)量,改進(jìn)混凝土施工工藝。結(jié)合材料的特點(diǎn)、天氣情況、現(xiàn)場(chǎng)條件等多方面因素,采取合理有效的措施,盡可能地減少裂縫的生成。此外,在使用過(guò)程中,要定期進(jìn)行巡查和管理,加強(qiáng)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的維護(hù)工作,確保橋梁的安全運(yùn)行。
[1]GB50010-2002,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
[2]孫躍生.混凝土裂縫控制中的材料選擇[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009.