趙軍 俞文達(dá)
摘要:橋梁施工的過程中,混凝土裂縫是最常見的問題之一。裂縫的出現(xiàn)不僅會影響橋梁的質(zhì)量,甚至?xí)?dǎo)致橋梁垮塌。所以如何采取有效的措施,使橋梁裂縫得到克服和控制,是每一個橋梁工程技術(shù)人員迫切需要解決的問題。
關(guān)鍵詞:混凝土裂縫;成因;施工控制
一、道路橋梁混凝土施工裂縫的主要原因分析
(一)前期設(shè)計階段的問題引起的裂縫
通過分析道路橋梁裂縫的問題,能夠了解到出現(xiàn)裂縫的原因不僅僅是施工過程中技術(shù)工藝的問題,還可能與道路橋梁的前期設(shè)計工作有關(guān)。通常情況下,道路橋梁施工之前需要圖紙設(shè)計進(jìn)行大致的規(guī)劃、細(xì)致的測量,如果在圖紙設(shè)計這一環(huán)節(jié)出現(xiàn)了差錯,也必然會造成施工過程出現(xiàn)問題。通過分析,設(shè)計方面出現(xiàn)施工裂縫的原因有以下三方面:第一,在進(jìn)行橋梁的設(shè)計時,對于整個建筑群的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部壓力設(shè)計不合理,造成道路橋梁結(jié)構(gòu)受力不均,在大型的建筑方面,受力不均衡就會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受到破壞,進(jìn)而產(chǎn)生了施工裂縫。第二,在進(jìn)行設(shè)計構(gòu)思的時候,沒有進(jìn)行實(shí)地勘察,充分了解道路橋梁建設(shè)的周圍環(huán)境、地理位置等問題。因此在沒有實(shí)際為基礎(chǔ)的情況下,設(shè)計圖紙的適用性必然存在一些問題,進(jìn)而導(dǎo)致實(shí)際施工無法達(dá)到最理想的設(shè)計理念,如此一來也會造成裂縫問題的出現(xiàn)。第三,道路橋梁設(shè)計人員與施工人員沒有進(jìn)行很好的溝通,使得在施工的過程中,施工人員不能明確的理解設(shè)計圖紙的標(biāo)注,最終造成施工裂縫的產(chǎn)生。
(二)溫度變化引起的裂縫
混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì),當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化,混凝土將發(fā)生變形,若變形遭到約束,則在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力,當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時就會產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫區(qū)別其他裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。施工階段引起溫度變化主要因素是水化熱和養(yǎng)護(hù)措施。在施工過程中,大體積混凝土澆筑之后由于水泥水化放熱,致使內(nèi)部溫度很高,內(nèi)外溫差太大,致使表面出現(xiàn)裂縫。采用電熱張拉法張拉預(yù)應(yīng)力構(gòu)件時,預(yù)應(yīng)力鋼材溫度可升高至350℃,混凝土構(gòu)件也容易開裂。
(三)施工材料質(zhì)量引起的裂縫
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水外加劑組成。配置混凝土所采用材料質(zhì)量不合格,可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。砂石粒徑太小、級配不良、空隙率大。將導(dǎo)致水泥和拌合水用量加大,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。拌合水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時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。
(四)荷載引起的裂縫
直接應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的原因主要是由于在橋梁設(shè)計階段對結(jié)構(gòu)的計算不合理,實(shí)驗(yàn)受力與實(shí)際受力不相符,導(dǎo)致橋梁安全系數(shù)不夠。還有就是在施工的過程中,沒有完全按照施工設(shè)計圖紙進(jìn)行操作,對施工過程中的材料堆放、運(yùn)輸、安裝等沒有加以限制。次應(yīng)力裂縫是指由于外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。比如橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要開鑿和開洞等,而這部分施工一般只是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來設(shè)置受力鋼筋。相關(guān)研究表明,受力構(gòu)件在挖孔后,在孔的周圍會產(chǎn)生巨大的應(yīng)力集中。在實(shí)際的橋梁中,次應(yīng)力的產(chǎn)生是導(dǎo)致混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因。
二、預(yù)防道路橋梁施工中裂縫的措施和方法
(一)加強(qiáng)對設(shè)計圖紙的審查
在真正動土施工之前,一定要對道路橋梁的設(shè)計圖紙進(jìn)行細(xì)致的審核,需要根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)對可能會出現(xiàn)施工裂縫的環(huán)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)檢查,確保圖紙的有效可行性,避免由于設(shè)計圖紙的問題造成的施工裂縫問題,道路橋梁建設(shè)是一項設(shè)計廣泛,復(fù)雜的工程,一旦施工過程中出現(xiàn)問題,損失就會很嚴(yán)重。另外,設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)與建筑單位進(jìn)行充分的溝通,了解建筑目的、理念、功能,對圖紙設(shè)計很有幫助,對于圖紙中存在的不明確問題,要及時交流,保障后期施工的順利進(jìn)行。
(二)要選擇合適適量材料
混凝土屬于一種混合物料,不同物料的特征、性質(zhì)不同。例如:混凝土中的骨料,本身具有吸水的特性,主動吸收周圍空氣中的水分,導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)吸水膨脹,占有很大的空間,道路橋梁工程中的混凝土材料,大多暴露在室外環(huán)境中,當(dāng)骨料膨脹的應(yīng)力大于混凝土結(jié)構(gòu)本身應(yīng)力時,即會引起結(jié)構(gòu)裂縫。混凝土材料造成的裂縫中,還包括水泥、外加劑等,不利于混凝土的質(zhì)量保障。
(三)溫度控制
溫度對道路橋梁混凝土裂縫的影響比較大,道路橋梁工程應(yīng)該積極控制溫度因素,規(guī)避溫度造成的裂縫風(fēng)險。以某道路橋梁工程為例,分析溫度控制的措施。該橋梁性質(zhì)為立交橋,雙向6車道,該橋梁工程量非常大,全面把控工程質(zhì)量。該橋梁混凝土施工集中在夏季,混凝土散熱的難度比較大,該工程將溫度控制的重點(diǎn)放在混凝土澆筑方面,降低澆筑厚度,加快混凝土散熱的速度,實(shí)際混凝土面積非常大,該工程在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)計了降溫管,以免熱量囤積在混凝土內(nèi)部而引起裂縫,該工程監(jiān)督混凝土降溫措施,同時設(shè)計夜間工程,復(fù)雜的混凝土工藝,選擇夜間作業(yè),待周圍環(huán)境溫度降低后,安排混凝土施工,用于緩解夏季高溫的影響,降低裂縫發(fā)生的機(jī)率。
(四)地基控制
地基是道路橋梁混凝土裂縫的間接因素,但是其對混凝土裂縫的影響不可忽略。道路橋梁工程中,為了解決地基造成的混凝土裂縫問題,需要全方位的控制地基施工,強(qiáng)化地基的穩(wěn)定性,進(jìn)而為道路橋梁混凝土施工,提出優(yōu)質(zhì)的條件,實(shí)現(xiàn)預(yù)防混凝土裂縫的目的。例如:道路橋梁工程勘察地質(zhì)信息,深入分析地質(zhì)情況,設(shè)計地基加固的措施,用于防護(hù)地基變形或沉降,利用穩(wěn)定的地基,保護(hù)混凝土結(jié)構(gòu),以免地基不穩(wěn)定造成混凝土裂縫。地基控制是道路橋梁混凝土裂縫控制中的一項基礎(chǔ)措施,目的是維護(hù)道路橋梁混凝土結(jié)構(gòu),改善混凝土性能,防護(hù)混凝土裂縫。
三、結(jié)語
總之,道路橋梁施工建設(shè)是一項工程量大而又復(fù)雜的工程,在施工的過程中,無論哪一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題都會影響整個施工過程,導(dǎo)致施工裂縫的產(chǎn)生。因此,在施工過程中應(yīng)當(dāng)盡力避免造成裂縫的因素,保證施工的質(zhì)量。此外,如果出現(xiàn)了施工裂縫,應(yīng)當(dāng)結(jié)合出現(xiàn)的原因進(jìn)行研討分析,提出相應(yīng)的解決措施。并加強(qiáng)后期工作,嚴(yán)格按照操作工序進(jìn)行操作,避免施工裂縫的產(chǎn)生,確保道路橋梁養(yǎng)護(hù)的有效性,延長道路橋梁的使用壽命。
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