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        混凝土裂縫控制技術(shù)在路橋施工中的應(yīng)用

        2014-08-15 22:24:03元華海
        中國高新技術(shù)企業(yè) 2014年12期

        元華海

        摘要:在路橋施工中難免出現(xiàn)裂縫,從而影響到混凝土效果,因此必須加強裂縫控制。首先介紹了混凝土的使用現(xiàn)狀,然后分析了幾種裂縫產(chǎn)生的原因及控制方法,最后以大體積混凝土結(jié)構(gòu)為例,對其溫度裂縫控制技術(shù)進行了分析。

        關(guān)鍵詞:混凝土裂縫技術(shù);溫度裂縫;干縮裂縫

        中圖分類號:TU37?;?;?;?;文獻標(biāo)識碼:A?;?;?;?;文章編號:1009-2374(2014)18-0047-03

        隨著交通壓力的增大,對路橋質(zhì)量要求越來越重視,混凝土結(jié)構(gòu)是當(dāng)前路橋建設(shè)常采用的結(jié)構(gòu)形式。混凝土混合物制備較方便,強度高、抗壓性強,而且持久性良好,加上價格低廉,在當(dāng)前路橋工程中頗受重視。實際施工中,從材料的選擇,到混合物的配置,再到運輸直至投入使用,受自然環(huán)境以及人為因素的影響,混凝土極易出現(xiàn)質(zhì)量問題,如蜂窩、裂縫等,不但影響路橋外型美觀,而且對其質(zhì)量及使用壽命非常不利。尤其是裂縫,在施工中幾乎難以避免,若處于允許范圍內(nèi),不會對路橋質(zhì)量造成太大影響。因此,必須熟悉掌握混凝土的裂縫控制技術(shù)。

        1混凝土的意義及使用現(xiàn)狀

        混凝土是按照適宜比例將水、水泥、石子、砂等材料進行攪拌形成的混合物,在土木工程中應(yīng)用極為廣泛。現(xiàn)代化建設(shè)對路橋工程質(zhì)量提出了更高的要求,而混凝土是其中的關(guān)鍵,因此對混凝土的性能指標(biāo)更加明確化,包括抗壓強度、變形性、耐久性等均有嚴格要求??梢?,混凝土在路橋施工中的作用愈發(fā)突出。但從其使用現(xiàn)狀來看,存在著一些問題:

        1.1容易變形

        根據(jù)混凝土自身的物理性質(zhì),隨著外界溫度的變化,其本身也會出現(xiàn)膨脹內(nèi)縮的變化,同時在內(nèi)部有應(yīng)力生成。若應(yīng)力比抗拉強度大,必將出現(xiàn)裂縫。溫度會使混凝土的水分有所蒸發(fā),而通常是外部蒸發(fā)速度快,內(nèi)部蒸發(fā)速度較慢,從而引起裂縫的產(chǎn)生。

        1.2抗拉力較低

        混凝土多由水、水泥、碎石和砂料攪拌、硬化而成,水泥漿既起著潤滑作用,又起著凝結(jié)作用,粘附于骨料表面,并對其縫隙進行填充;砂石負責(zé)承擔(dān)骨架,同時控制水泥的收縮量。可見,大部分組成材料的物理強度較弱,在外界壓力下易碎。一旦混凝土發(fā)生形變,其穩(wěn)定性易被破壞,甚至發(fā)生斷裂現(xiàn)象。

        1.3彈性較低

        相對而言,混凝土的抗壓強度較大,但彈性不足。隨著交通壓力的增大,路橋承受荷載極有可能達到極限值,以至于出現(xiàn)驅(qū)散分均現(xiàn)象。最終導(dǎo)致其中某部件難以承受巨大的荷載。

        1.4耐用性弱

        耐用性與路橋質(zhì)量和企業(yè)經(jīng)濟效益直接相關(guān)。隨著實踐研究的力度加大,很多專業(yè)人員發(fā)現(xiàn),混凝土的耐用性與以前并不相符。判斷耐用性通常有三個標(biāo)準(zhǔn),分別為抗?jié)B透性、抗侵蝕性和抗凍性。雖然混凝土有良好的抗?jié)B透性,但另外兩個能力相對較弱,在使用中經(jīng)常會因此出現(xiàn)一些質(zhì)量缺陷。

        2混凝土裂縫的類型及其原因分析

        混凝土常出現(xiàn)的問題有裂縫、麻面、蜂窩等,其中裂縫尤甚。當(dāng)裂縫較小時,通常不會引起太大問題,可一旦裂縫寬度超過0.05mm,就必須加強重視,并予以技術(shù)處理。否則,裂縫會不斷擴大,太過明顯時,對路橋質(zhì)量的潛在危險就會很大,務(wù)必要對裂縫加以控制。關(guān)于裂縫的類型,主要包括以下四種:

        2.1溫度裂縫

        溫度裂縫較為常見,主要是受外界環(huán)境溫度的影響而產(chǎn)生的裂縫。當(dāng)外界溫度過高時,其內(nèi)部也會聚集大量的熱量,因難以釋放而出現(xiàn)裂縫;混凝土澆筑時,內(nèi)外散熱情況不同,通常是外部散熱較快且明顯,而內(nèi)部因為溫度過高難以釋放,會形成較大的溫度偏差,以至于內(nèi)部產(chǎn)生很大的壓應(yīng)力,同時外部會有拉應(yīng)力,而在初期,混凝土的抗拉性較弱,一旦溫度差達到一定值時,就會有溫度裂縫產(chǎn)生;混凝土受其自身熱脹冷縮性能的影響,澆筑工作結(jié)束后,在逐漸結(jié)硬時,由于溫度降低冷卻,其體積會有所減小,進而出現(xiàn)裂縫。

        2.2塑性收縮裂縫

        混凝土在未凝結(jié)硬化前,即尚處于塑性狀態(tài)時因收縮而產(chǎn)生的裂縫為塑性收縮裂縫。當(dāng)溫度升高時,水泥水化速度加快,混合物的水分蒸發(fā)愈來愈多。一旦水分蒸發(fā)速度超過泌水速度,會使得混凝土自身不斷收縮,并產(chǎn)生一定的應(yīng)力。此時混凝土的抗壓強度有限,小于收縮應(yīng)力,進而引起塑性收縮裂縫。

        2.3干縮裂縫

        在澆筑結(jié)束逐漸硬化的過程中,或在養(yǎng)護階段,隨著外部溫度的升高,混凝土的水分會有所蒸發(fā)。導(dǎo)致干燥收縮值增加,發(fā)生變形,而內(nèi)外蒸發(fā)程度不同,變形程度也不同,最終產(chǎn)生干縮裂縫。

        2.4沉陷裂縫

        地基土質(zhì)較差,呈松軟狀,或因回填密實度低,在水的長期浸泡下,會發(fā)生不均勻的沉降,引發(fā)裂縫;模板剛度達不到規(guī)定要求,支撐底部松動或者支撐間距過大,易產(chǎn)生沉降。在冬季尤為明顯,支撐模板的土體多被凍結(jié),當(dāng)凍土解化后,必將有所沉降,最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)有裂縫產(chǎn)生。

        3混凝土裂縫的控制技術(shù)分析

        混凝土裂縫對其性能極為不利,最終必將影響到路橋施工質(zhì)量。引起裂縫的原因不同,相應(yīng)的解決措施和控制技術(shù)也各有差異。

        3.1溫度裂縫控制

        (1)在材料選擇方面,首先應(yīng)保證材料質(zhì)量合格。一是溫度控制,二是裂縫控制。水泥的發(fā)熱量不能過高,石子粒徑應(yīng)滿足要求。為提高混凝土的抗裂性能,可加入一定的外加劑或抗裂劑。

        (2)水泥用量以及水灰比應(yīng)符合規(guī)定。在配置時還可摻加粉煤灰、減水劑等。

        (3)攪拌工作要嚴格按照要求開展,除了確保各項材料充分攪合,還應(yīng)引進新的攪拌工藝,如二次風(fēng)冷工藝等。

        (4)攪拌或澆筑時,應(yīng)實時觀察溫度的變化,并采取一定的冷卻措施。為進一步控制溫度裂縫,也可在混凝土中加入高質(zhì)纖維材料。

        (5)對于大體積混凝土,其結(jié)構(gòu)大小與溫度應(yīng)力緊密相關(guān),為了方便散熱,應(yīng)制定明確的施工程序,并分層分塊地進行澆筑。也可在其內(nèi)部設(shè)置冷卻管道,縮小內(nèi)外溫度差距。endprint

        3.2塑性收縮裂縫控制

        (1)多產(chǎn)生于塑性狀態(tài)時,因此選擇材料時應(yīng)注重其強度和干縮值。如選擇早期強度較高的硅酸鹽水

        泥等。

        (2)調(diào)整水灰比,減少水的使用量,并嚴格控制水泥量,調(diào)高混凝土的和易性,以減小水灰比對隨性裂縫產(chǎn)生的影響。

        (3)在澆筑之前,保持模板及混凝土表面的潮濕,可通過灑水、覆蓋濕布等方法來實現(xiàn)。同時還應(yīng)防止水分的蒸發(fā),可噴灑養(yǎng)護劑,或用塑料薄膜包裹。為保持適宜的溫度,應(yīng)及時展開溫度測試。若是大體積混凝土,需埋設(shè)有測溫元件。

        (4)夏季溫度較高,為防止水分蒸發(fā)過快,盡量搭設(shè)遮陽板等。

        3.3干縮裂縫控制

        (1)同樣,材料質(zhì)量要合格,選擇最佳的型號。以水泥為例,收縮量及用量都應(yīng)有所控制,可使用中低熱水泥、粉煤灰水泥等。

        (2)提前設(shè)置一定的收縮縫?;炷恋呐渲帽壤荒苓^高或過低,否則會影響其性能。對用水量進行嚴格控制。

        (3)做好早期養(yǎng)護工作,盡量能將養(yǎng)護時間有所延長。對于在冬季施工的工程,還應(yīng)重視其保溫工作,涂抹養(yǎng)護劑加以養(yǎng)護,以減少裂縫發(fā)生率。

        3.4沉陷裂縫控制

        (1)若是軟土地基,可采用粉噴樁加固技術(shù)或強夯法進行加固處理。

        (2)混凝土在水中浸泡的時間不能太長。

        (3)模板拆除工作時應(yīng)趁最佳時機開展,并制定合理的拆除順序。

        4實例分析混凝土裂縫控制技術(shù)在路橋施工中的應(yīng)用

        4.1工程實例

        某高速公路橋梁長14.5km,采用的是大體積混凝土結(jié)構(gòu)。從以往的施工經(jīng)驗中可知,溫度裂縫在該地建設(shè)中出現(xiàn)較為頻繁。在此主要針對溫度裂縫采取相關(guān)解決措施。

        4.2溫度裂縫控制技術(shù)

        (1)在混凝土澆筑過程中,考慮到更好地散熱,經(jīng)常需要按照分層進行,可有效地避免浮漿現(xiàn)象。施工中,工作者應(yīng)對入倉溫度進行實時檢測,并做好相關(guān)試驗工作,將澆筑溫度控制在允許范圍之內(nèi)。

        (2)由于早期的抗拉力較弱,混凝土常會出現(xiàn)表面裂縫,這就需要在初凝之前對其表面進行抹面刮平,持續(xù)三次。先用長尺刮平,后用木蟹進行打磨壓實,從而閉合收水裂縫,12h以后,切忌覆蓋膜進行噴水,保持表面的濕潤。

        (3)澆筑工作結(jié)束后,需對混凝土進行養(yǎng)護,此環(huán)節(jié)非常重要,既要保溫,又要保濕,通常會在表面覆蓋薄膜或麻袋,麻袋多迭縫鋪放于模板的外側(cè),以達到降低內(nèi)外溫差的效果,其內(nèi)外溫度差控制在25℃以內(nèi),表面與養(yǎng)護層的溫差在20℃以內(nèi)。養(yǎng)護時間需根據(jù)工程具體而定,通常要保持15天,拆模之后,需要立即回填土進行保護。

        5結(jié)語

        路橋建設(shè)事關(guān)國家經(jīng)濟發(fā)展,具有巨大的現(xiàn)實意義。當(dāng)前國內(nèi)路橋工程多采用混凝土結(jié)構(gòu),在提高路橋強度和承載力方面極具優(yōu)勢。然而在內(nèi)外諸多因素作用下,混凝土施工養(yǎng)護中常有裂縫出現(xiàn),影響到整體性能。為此,必須加強重視,不斷更新改進裂縫控制技術(shù),減少裂縫的發(fā)生率。

        參考文獻

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