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        橋梁施工中混凝土裂縫成因和處理對策

        2016-03-11 08:46:57毛忠偉陳勝軍
        黑龍江交通科技 2016年11期
        關(guān)鍵詞:構(gòu)件橋梁裂縫

        毛忠偉,陳勝軍

        (貴州路橋集團有限公司,貴州 貴陽 550000)

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        橋梁施工中混凝土裂縫成因和處理對策

        毛忠偉,陳勝軍

        (貴州路橋集團有限公司,貴州 貴陽 550000)

        混凝土材料本身具有良好的可操作性、抗壓性能,在實際工程的使用中施工作業(yè)方便,因而得到了廣泛的應用。但是,混凝土同時也具有容易開裂,抗拉能力較差等問題,因此需要在施工中重視對可能導致混凝土裂縫因素的控制,從而維護橋梁工程整體質(zhì)量。

        橋梁;混凝土;裂縫;成因

        1 混凝土工程裂縫的成因分析

        1.1 收縮裂縫

        (1)塑性收縮

        通常發(fā)生在澆筑施工完成后月4~5 h以內(nèi),導致塑性收縮的原因主要是混凝土自身的水化熱作用。由于大體積混凝土存在截面尺寸大的特征,導致水化熱量匯集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部無法散發(fā),從而致使混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部快速達到高溫狀態(tài)。在整個升溫階段,混凝土出現(xiàn)充分的硬化,而彈性模量則偏小,因而拉應力不高,造成混凝土表面裂縫。

        (2)干縮裂縫

        在混凝土硬化之后,往往容易出現(xiàn)干縮裂縫,由于混凝土內(nèi)部失水速度相較于表面失水速度要慢,可能會導致收縮不均勻的現(xiàn)象,從而致使其表面的收縮程度大于內(nèi)部收縮程度,引起內(nèi)外拉力,一旦拉力超過了構(gòu)件抗拉強度,將導致收縮裂縫。

        1.2 凍脹造成的裂縫

        凍脹裂縫的產(chǎn)生,主要是因為混凝土吸水飽和,同時其溫度低于0 ℃,導致冰凍現(xiàn)象的發(fā)生,在水結(jié)成冰之后,整體體積會增加,混凝土就會產(chǎn)生膨脹應力,促使其表面出現(xiàn)凍脹裂縫。

        1.3 荷載與應力變化導致裂縫

        (1)次應力裂縫

        由于荷載的作用,導致混凝土產(chǎn)生次生應力,使混凝土結(jié)構(gòu)實際的工作狀態(tài)不符合常規(guī)計算要求,導致次應力的產(chǎn)生,進而發(fā)生開裂。在對混凝土受力構(gòu)件挖孔時,力流會出現(xiàn)繞射,并集中于孔洞周圍,進而產(chǎn)生集中應力,導致受力構(gòu)件變形或結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角裂縫。

        (2)直接應力裂縫

        直接應力裂縫主要是由于荷載作用導致的直接應力造成,而原因通常包括設計不合理、計算模型不準確、結(jié)構(gòu)剛度不夠、預制構(gòu)件安裝不規(guī)范,以及內(nèi)力與配筋計算不準確等多種,導致結(jié)構(gòu)的受力模式發(fā)生改變。

        (3)內(nèi)外約束因素

        混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生變形時,必然會受到一定約束力,阻礙混凝土的變形,如果該結(jié)構(gòu)變形強度超過了自身的拉伸極限,就會出現(xiàn)混凝土裂縫。在橋梁混凝土裂縫中,非貫穿的表面裂縫主要來自于變形變化引起的自約束應力,當混凝土厚度超過50 cm時,有可能發(fā)生自約束應力,造成混凝土表面裂縫。

        2 橋梁混凝土裂縫的防治措施

        2.1 裂縫的預防

        (1)優(yōu)化設計過程

        在進行優(yōu)化設計時,要點在于預防荷載裂縫,避免結(jié)構(gòu)突變、斷面突變問題,應當按照所計劃好的細部處理方式,通過采用圓角、增加斜向鋼筋的方式,將突變轉(zhuǎn)化為漸變。同時還需要預防溫度變化,通過增加構(gòu)造鋼筋,加強厚度低于60 cm的薄壁結(jié)構(gòu)實施抗裂防護。

        (2)混凝土配合比優(yōu)化

        結(jié)合工程實況、特點與難點,周密詳細地設計混凝土配合比,合理掌握水灰比及砂率,通??刂茷椋核冶?.40~0.43、砂率38%~42%、拌和水用量175 kg/m3、混凝土初凝時間在12 h以上、摻入I級粉煤灰和適量S95磨細礦粉和外加劑、混凝土的總堿含量不超過3 kg/m3。

        (3)預防非結(jié)構(gòu)性裂縫

        支架搭設、基礎處理方法主要用于防止塑性裂縫,在施工中,應當確保施工設計具備科學性,通過支架的全面積預壓,消除非彈性形變。采取必要的養(yǎng)護措施以降低失水速率,以防塑性收縮裂縫。

        (4)科學把握施工環(huán)節(jié)

        在施工前,嚴格設定混凝土的運輸方案、澆筑量、澆筑時間,以及施工縫的間距、位置等??梢栽谧兘孛嫣帲蛘邞ο鄬^小的地方,設置垂直分割線,確保澆筑的連續(xù)行,盡量避免晝夜溫差大的狀況,嚴格控制施工環(huán)境的實際溫度,達到避免收縮裂縫的目的。另外,需要精確鋼筋、模板的安裝位置,并確保安裝牢固,避免混凝土澆筑過程中出現(xiàn)變形問題。在實施澆筑振搗的過程中,振搗棒應當快插慢拔,嚴格控制振搗的時間,從而避免過振或漏振問題。

        (5)分層分塊澆筑

        混凝土的澆筑施工除了保持連續(xù)性,還需要嚴格控制澆筑厚度,一般以30~50 cm為宜。澆筑施工可分層分塊進行,以利于控制間歇時間。由于混凝土的初凝時間往往受到多種因素的影響,因此需要事先進行測試,若層間間隔時間超過混凝土的初凝時間,則需要設置施工縫?;炷翝仓栌傻屯哌M行,在混凝土供應量充足時可以進行同時澆筑。此外,二次振搗工藝對混凝土十分有利。

        2.2 裂縫的處理

        (1)表面修補法

        混凝土表面裂縫的修補,主要適用于一些不會影響構(gòu)件承載力的裂縫處理,是通過在裂縫表面涂抹水泥漿、瀝青或油漆的方法,達到修補的目的。為了防止混凝土由于外部條件影響,致使裂縫惡化,可在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布。

        (2)結(jié)構(gòu)加固法

        如果構(gòu)件裂縫偏大,可能影響構(gòu)件自身性能,則應當此阿勇結(jié)構(gòu)加固法,處理混凝土構(gòu)件裂縫問題。通常采用的方法包括:加大構(gòu)件的截面積、使用粘貼鋼板、外包型鋼,或者增設支點、實施預應力加固等。

        (3)嵌縫、灌漿封堵法

        ①嵌縫封堵法是沿裂縫鑿槽,嵌填剛性止水、塑性等材料,對裂縫實施封堵,實現(xiàn)修補處理的方法,常用的塑性材料包括丁基橡膠、塑料油膏等;②灌漿法,是通過使用壓力設備,將膠結(jié)材料壓入裂縫中,使其發(fā)生硬化,與混凝土構(gòu)件結(jié)合為一體,起到加固作用,常見的膠結(jié)材料包括環(huán)氧樹脂、聚氨酯、水泥漿等。

        (4)混凝土置換法

        如果混凝土構(gòu)件出現(xiàn)了較為嚴重的損壞,則需要采用置換法處理,首先剔除其中損壞的混凝土,使用新的混凝土材料進行置換,常用的置換材料包括普通水泥砂漿、混凝土、改性聚合物砂漿或者混凝土等。

        (5)電化學防護

        電化學防護方法主要包括陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復原法等,其原理是通過外加電場的方式,引起介質(zhì)電化學作用,從而改變橋梁工程混凝土結(jié)構(gòu)的外部環(huán)境狀態(tài),在防腐的同時維護整體結(jié)構(gòu),達到延長公路橋梁使用壽命的目的。

        [1] 沈碧偉.新建隧道混凝土裂縫處理技術(shù)[J].建筑技術(shù),2014,45(2):167-169.

        [2] 韓峰.對混凝土裂縫自愈合的研究[J].山西建筑,2014,40(10):110-111.

        [3] 常惠宗.公路橋梁施工中混凝土裂縫的原因及對策分析[J].黑龍江交通科技,2014(1):94.

        2016-07-29

        毛忠偉(1985-),男,貴州湄潭人,助理工程師,主要從事工作安全技術(shù)管理研究。

        U445.7

        C

        1008-3383(2016)11-0118-01

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