桥梁混凝土结构裂缝成因控制论文
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桥梁施工裂缝成因与对策研究【摘要】本文基于桥梁施工进程中较易形成的裂缝问题展开了成因与对策探讨,对优化桥梁工程施工质量,降低裂缝形成机率,营造良好的施工建设效益有积极有效的促进作用。
【关键词】桥梁施工;裂缝;对策1 前言桥梁建设施工进程中较易形成裂缝现象,该现象逐步成为人们普遍关注的施工问题,对工程综合质量、安全性能均会产生较大影响,甚至会引发桥梁不良坍塌等现象,造成严重的安全事故。
事实上,较多桥梁施工裂缝倘若适应性采取有效措施完全可以良好避免。
因此笔者针对桥梁施工裂缝成因展开探讨,并制定了有效的应对策略,对提升工程质量、优化施工效果有重要的实践意义。
2 引发桥梁工程施工裂缝成因引发桥梁工程形成施工裂缝的成因复杂多样,主要包括荷载裂缝、温度裂缝、施工质量工艺裂缝与锈蚀钢筋裂缝等。
桥梁发生的荷载裂缝主要由于施工进程中不加限制的乱堆乱放各类机具、施工材料,由于工作人员对桥梁预制结构不完全了解、不十分明确其受力特征,因而无法按照严格规定进行运输、起吊、安装,视图纸设计要求规定于不顾,对施工进程步骤擅自更改,进而令其桥梁结构的总体受力模式发生了不良改变,还有些因素在于工作人员不对桥梁结构的震动及其疲劳强度进行综合演算,进而导致了桥梁施工裂缝的产生。
温度裂缝主要由于桥梁工程施工进程中在浇筑大体积混凝土阶段,完成浇筑的三天至五天时间里在内部温度达到最高阶段时,会由于较大的内外温差形成温度应力与变形,温差越大变化产生越大的应力,当其上升到高于混凝土抗拉强度时便会令其冲破并形成温度裂缝。
桥梁工程在冬季施工阶段会由于不当施工或蒸汽养护而形成裂缝,该阶段中混凝土始终处于骤热或骤冷的状态下,令内外部产生不均匀温度并形成温差,外部温度的显著下降会令内外混凝土温度梯度显著增加,这样一来便较容易引发桥梁工程产生混凝土裂缝。
另外在预制桥梁t梁阶段,安装横隔板、调平钢板及预埋支座钢板焊接时,倘若不当焊接,附近铁件混凝土便较易被烧伤并产生开裂。
浅谈混凝土桥梁裂缝的成因及治理措施[论文关键词]混凝土桥梁裂缝;成因;治理措施[论文摘要]文章分析混凝土桥梁裂缝的分类及成因,提出混凝土桥梁裂缝的几种修补方法,包括表面封闭修补法、压力灌浆法、黏贴钢板施工法等。
一、混凝土桥梁裂缝的分类及成因根据裂缝形成的原因,可将其分为两大类。
一般把由于设计、施工、选材不当,或结构所受荷载超过了设计荷载以及未预料到的事故等原因所造成的裂缝称为结构裂缝。
除上述以外的原因引起的裂缝称为非结构裂缝。
(一)结构裂缝的主要形式及其产生的原因1.网状裂缝的特点及产生原因。
此种裂纹多出现于腹板上,属表面龟裂,无固定规律,其深度不致触及钢筋,宽度很小(0.01~0.05mm),宽度在0.05mm时,肉眼可见,以手触之有凸起之感。
产生的原因主要是由混凝土梁表面与内部收缩不均匀引起。
2.下翼缘受拉区裂缝的特点及产生原因。
裂缝在跨中分布较密(间距约占0.1~0.2m),两端逐渐减少,裂缝方向大致与主筋垂直,由下翼缘向上发展,至下梗肋即终止且宽度较细,一般在0.03~0.1mm之间;在动载作用下一般变化不大,经过较长时间运营已趋稳定。
产生的原因:由于混凝土抗拉能力很低,梁受力产生挠曲变形所至。
3.横隔板处竖向裂缝特点及产生原因。
在梁端及腹板断面的梁上均有发生,由棱角边缘向上延伸;宽度0.2~0.3mm。
产生的原因:由于偏载、扭转(支座不平)等两片梁受力不匀;竖直剪力及腹板厚度剧变处应力集中等。
(二)非结构裂缝的主要形式及其产生的原因1.沉陷裂缝的特点及产生原因。
混凝土完全硬化前,其中的固体颗粒要缓慢下沉,并排出内含的气和水。
此时结构物中的钢筋、预埋件、粗骨料以及模型板都有可能阻碍混凝土的沉陷,从而沿钢筋、预埋件和模型板边缘出现短而粗的断续裂缝。
2.塑性收缩裂缝的特点及产生原因。
混凝土浇筑完成后,如果表面水分的蒸发速度超过内部水分上升到表面的速度,在混凝土表面就会出现均匀分布的、细的、相当直的塑性收缩裂缝。
道路桥梁工程施工中的混凝土裂缝成因与防治措施研究你知道吗?咱们每天在路上走,穿梭在桥梁之下,或者开车经过那些看似坚固的桥梁,心里肯定没想过这些看起来稳稳当当的桥梁,背后也有它们的烦恼——那就是混凝土裂缝。
别小看这些裂缝,很多时候它们可是隐患中的“定时炸弹”,一旦不注意,问题就大了!所以,今天咱们就来聊聊混凝土裂缝到底是怎么来的,还有咱们该如何防治这些裂缝,让这些桥梁和道路真的是“钢筋铁骨”,永不倒!混凝土裂缝,听起来是不是有点吓人?其实呢,它并不是一个孤立的现象。
就像你老是看到路上那几个小坑坑洼洼的地方,时间一长它们就越长越大,最后你就得去修了。
混凝土裂缝也是一样,很多时候,它是长期积累的问题。
这些裂缝的成因,乍一听可能有点复杂,但其实也就那么回事。
你看,混凝土在施工的时候,水泥、沙子、石子这些材料混合在一起,需要时间来硬化。
这个过程并不是一帆风顺的,温度、湿度等等外部条件都会影响它的质量。
尤其是天气变化大的时候,温度一高一低,混凝土就像个脾气古怪的小孩子,容易出问题。
你还得留意,混凝土本身的水分蒸发也会让它收缩,时间一长,裂缝就自然而然地冒出来了。
施工时一些小细节也容易导致裂缝的形成。
比如,水泥搅拌不均匀,或者砂石比例不合适,甚至是振捣不够,这些都会影响混凝土的密实性和强度。
你看,施工现场那么嘈杂,工人们有时候也难免会因为忙碌而忽略了这些细节。
而这些细节忽略了,混凝土的质量就会受影响,裂缝自然也就来了。
甚至一些施工方法本身也不合适,可能给混凝土留下了隐形的伤口,裂缝一旦出现,就难以修补了。
再说了,还有一类裂缝,它的出现是因为咱们常常忽视了设计和施工中的配筋问题。
配筋,听起来高大上,但其实就是指在混凝土中加入钢筋来增加它的强度和抗裂能力。
如果这部分的设计不合理,或者施工时钢筋没有按照规定的标准来埋设,那么桥梁的受力就会不均衡,长时间下来,裂缝肯定会找上门。
其实就像你平时走路,背包背得不平衡,久而久之,肩膀就不舒服,甚至可能会得肩周炎,桥梁也是一样的道理。
浅析桥梁混凝土裂缝成因及控制摘要:本文结合工程实际,分析钢筋混凝土连续板产生裂缝的原因及控制。
关键词:桥梁施工钢筋混凝土Abstract: combining with engineering practice, analysis of reinforced concrete continuous board crack reasons and control.Key words: reinforced concrete bridge construction1混凝土裂缝的成因及控制裂缝是桥梁施工中最常见而又难以控制的通病,裂缝的发生影响了预制梁的质量,甚至危及桥梁安全。
尤其是大跨径空心板梁,设计时为减小梁体自重而加大挖空率,常为薄壁箱型截面,裂缝的发展对构件安全更为不利。
裂缝的成因众多,可能发生的范围较广。
通过对先张法预应力混凝土空心板各种裂缝分析和研究,认为材料质量和施工工艺是形成裂缝的主要因素。
1.1混凝土的质量配合比是混凝土浇筑时的主要控制指标,应对最大水灰比、含砂率及混凝土塌落度等进行控制,其值应经过现场实验比较确定。
水灰比过大易造成离析,骨料下沉,产生泌水,导致顶底板级配相差大,顶板浮浆而发生收缩裂缝,冬季施工更易出现。
水灰比过小,水泥用量过大同样也易造成梁体各部位混凝土的干缩裂缝。
1.2混凝土的浇筑及养生对裂缝的影响(1)混凝土的拌制及浇筑应在5~32℃之间进行,否则,混凝土因收缩和硬化而出现裂缝。
(2)加强混凝土振捣,尤其应确保梁端混凝土振捣密实,因混凝土振捣工序控制不当导致的裂缝是施工中最常见的。
顶板混凝土不密实,在反拱、温差等综合因素影响下容易引起顶板产生有规则的横向裂缝。
底板和腹板混凝土振捣不密实,易引起底板或腹板的蜂窝和麻面,影响外观,也常引起表面不规则的细微裂缝。
如果底板较薄,预应力度过大,预应力筋松张后,梁端顶底板所受瞬时压力较大,易引起梁端底板产生纵向裂缝。
为此,设计时不能忽略梁端承压和抗剪要求,对梁端3m范围的底板应进行加厚及防裂配筋设计,梁端混凝土宜采用高标号小石子混凝土,利于振捣密实。
桥梁施工中产生混凝土裂缝的原因及处理分析摘要:桥梁施工过程中产生混凝土裂缝,将会对桥梁的施工质量产生重要的影响,关系到桥梁的耐久性与安全性,对人们的生命及财产造成巨大威胁。
为此,分析桥梁施工混凝土产生裂缝的原因,并采取有效的解决对策,确保桥梁施工的顺利、安全进行意义重大。
关键词:桥梁施工;混凝土裂缝;原因对策1.前言混凝土作为建筑工程应用最为广泛的材料之一,不仅具有不易风化耐火性好、取材广泛、抗压强度较高,并且混凝土的价格较低、易于养护的特点。
桥梁施工过程中,混凝土出现裂缝可导致桥梁的安全性与耐久性受到影响,为此探讨桥梁施工混凝土的裂缝成因,并提出有效的解决对策十分必要。
2.桥梁施工中混凝土裂缝的种类与原因分析2.1温度裂缝混凝土体积很大时,较多的水化热在混凝的内部聚积,不利于其温度的散发,从而引发桥梁混凝土的内部温度有所上升而产生的温度裂缝。
原因:由于混凝土的表面散热比较快,易于形成混凝土的内外温差,从而引起桥梁混凝土内部与外部的温差较大,进而出现热胀冷缩现象,并产生拉应力,当拉应力高于桥梁混凝土自身的抗拉强度时,桥梁混凝土的表面就会产生温度裂缝[1]。
2.2施工裂缝桥梁混凝土的构件在脱膜、制作、堆放及吊装、运输的过程中出现的裂缝。
原因:施工受到受到纵横竖斜方向的压力影响,木膜在浇筑前没有浇水湿透或者是隔离剂的失效,膜板的吸水与混凝土的粘结出现膨胀、混凝土构件的成型、堆放及支撑位置受振冲击力等因素导致的。
2.3混凝土的材料与设计及养护等原因产生的裂缝混凝土产生裂缝的原因与混凝土的原材料、设计以及养护有关,同时桥梁混凝土的设计过程中,设计不当或者对桥梁构件施加的预应力不足、钢筋的配置不当等也会导致桥梁构件出现裂缝。
对桥梁混凝土养护时,需要对混凝土的水化热进行严格的控制并给予降温处理,减少外部条件对混凝土的影响,减少桥梁混凝土裂缝的出现。
2.4塑性的收缩裂缝混凝土在进行凝结前,其的表面失水较快,因此易于出现塑性的收缩裂缝。
关于混凝土桥梁裂缝的成因分析【摘要】针对混凝土桥梁经常出现的裂缝,就裂缝的种类和各类裂缝产生的原因作了较深刻的阐述。
探讨了混凝土桥梁荷载引起的裂缝、不同温度条件引起的桥梁裂缝、由于年温差引起的桥梁裂缝、由于日照引起的桥梁裂缝、由于骤然降温引起的桥梁裂缝、水泥水化热引起的桥梁裂缝合由于冻胀引起的桥梁裂缝,并提出其他不同状况引起的桥梁裂缝,由于收缩引起的桥梁裂缝、由于地基基础变形引起的桥梁裂缝、由于施工材料质量引起的桥梁裂缝和由于施工工艺质量引起的桥梁裂缝。
【关键词】水泥混凝土;桥梁裂缝;裂缝种类水泥是施工桥梁混凝土原料的主要成分,由于它具有使用方便、价格适宜、通过养生后抗压的强度高、耐火性能好、其建筑物不易风化、养护费用低等特性,早已成为建筑现代桥梁结构中使用最广泛的材料之一。
但由于用水泥混凝土建筑的桥梁,因此用于施工桥梁的水泥混凝土材料自身的性能还存在一些缺点。
最主要的缺点就是容易开裂,抗拉能力差。
大量的工程实践和理论分析表明,几乎所有用在桥梁的混凝土构件都是带裂缝工作的,只是这些关键的裂缝很细,甚至有些用肉眼也是看不见的,就是有些可以看到的裂缝,一般也对结构的使用没有大的危害,可允许其存在;有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的影响下,不断可以产生和扩展引发混凝土的碳化,保护层剥落,钢筋腐蚀,使水泥混凝土的强度和刚度受到减弱,使桥梁的耐久性降低,严重时就可以发生垮塌事故,危害桥梁结构的正常使用,必须加以控制。
我国规定公路、铁路等部门设计规范均采用限制桥梁构件宽度的办法保障混凝土结构的正常使用。
现将混凝土桥梁裂缝的种类及其产生的原因分别介绍如下:1.混凝土桥梁荷载引起的裂缝混凝土桥梁由于受静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝。
产生的原因主要有直接应力产生的裂缝、次应力裂缝两种。
直接应力裂缝是指荷载引起的直接应力产生的裂缝。
产生的原因一是在设计阶段,由于结构计算时不计算或部分漏算;计算模型不合理;结构受力假设与实际受力不符;荷载少算或漏算;内力与配筋计算错误;结构安全系数不够;结构计算时没有考虑施工中的可能性;设计存在片面不足;钢筋设置偏少或布置错误;结构刚度不足、构造处理不高;设计图纸交代不清等。
桥梁施工裂缝试析论文桥梁施工裂缝试析论文1荷载引起的裂缝荷载裂缝产生的原因在于施工过程中,不加限制地堆放施工机具、材料;不理解预制构造受力特点,随意翻身、起吊、运输、安装,不按设计图纸施工,擅自更改构造施工顺序,改变构造受力形式;不对构造做机器振动下的疲劳强度验算等。
2温度变化引起的裂缝混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或构造内部温度发生变化,混凝土将发生变形,假设变形遭到约束,那么在构造内将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。
在某些大跨径桥梁中,温度应力可以到达甚至超出活载应力。
温度裂缝区别于其他裂缝的最主要特征是随温度变化而扩张或合拢。
引起温度变化的主要施工因素有:(1)水化热。
出如今施工过程中,大体积混凝土(厚度超过2.0m)浇筑之后由于水泥水化放热,致使内部温度很高,内外温差太大,致使外表出现裂缝。
施工中应根据实际情况,尽量选择水化热低的水泥品种,限制水泥单位用量,减少骨料人模温度,降低内外温差,并缓慢降温,必要时可采用循环冷却系统进展内部散热,或采用薄层连续浇筑以加快散热。
(2)蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当,混凝土骤冷骤热,内外温度不均,易出现裂缝。
3收缩引起的裂缝在实际工程中,混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。
在混凝土收缩种类中,塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因。
塑性收缩。
发生在施工过程中、混凝土浇筑后4~5h左右,此时水泥水化反响剧烈,分子链逐渐形成,出现泌水和水分急剧蒸发,混凝土失水收缩,同时骨料因自重下沉,因此时混凝土尚未硬化,称为塑性收缩。
塑性收缩所产生量级很大,可达1%左右。
在骨料下沉过程中假设受到钢筋阻挡,便形成沿钢筋方向的裂缝。
缩水收缩(干缩)。
混凝土结硬以后,随着表层水分逐渐蒸发,湿度逐步降低,混凝土体积减小,称为缩水收缩(干缩)。
因混凝土表层水分损失很快,内部损失慢,因此产生外表收缩大、内部收缩小的不均匀收缩,外表收缩变形受到内部混凝土的约束,致使外表混凝土承受拉力,当外表混凝土承受拉力超过其抗拉强度时,便产生收缩裂缝。
混凝土桥梁裂缝的成因及处理办法混凝土是当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料,其主要的缺点是:抗位能力差,容易开裂。
混凝土裂缝不可避免,有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下,不断产生和扩展,引起混凝土碳化、保护层剥落、钢筋腐蚀,使混凝土的强度和刚度受到削弱,耐久性降低,危害结构的正常使用,必须加以控制。
混凝土构件裂纹1混凝土构件裂纹的成因1.1荷载引起的裂缝混凝土桥梁在静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,主要有直接裂缝、次应力裂缝两种。
直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝;次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。
1.2温度变化引起的裂缝混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或内部温度发生变化,混凝土将发生变形,若变形遭到约束,则在结构内将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。
在某些大跨径桥梁中,温度应力可以达到甚至超出活载应力。
温度裂缝区别其他裂缝最主要牲是将随温度变化而扩张或合拢。
1.3收缩引起的裂缝在实际工程中,混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。
在混凝土收缩种类中,塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因,另外还有自生收缩和炭化收缩。
研究表明,影响混凝土收缩裂缝的主要因素有:水泥品种、标号及用量、骨料品种、水灰比、外掺剂、养护方法、外界环境、振捣方式及时间。
1.4地基变形引起的裂缝由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,使结构中产生附加应力,超出混凝土结构的抗拉能力,导致结构开裂。
基础不均匀沉降的主要原因有:地质勘察精度不够、试验资料不准;地基地质差异太大;结构荷载差异太大;结构基础类型差别太大;地在冻胀;桥梁基础基于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时,可能造成不均匀沉降。
1.5钢筋锈蚀引起的裂缝要防止钢筋锈蚀,设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用足够的保护层厚度(当然保护层亦不能太厚,否则构件有效高度减小,受力时将加大裂缝宽度);施工时应控制混凝土的水灰比,加强振捣,保证混凝土的密实性,防止氧气侵入,同时严格控制含氯盐的外加剂用量,沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。
浅析混凝土桥梁裂缝产生原因及防治对策摘要:桥梁开裂是建筑施工中的常见问题,经常困扰着桥梁工程技术人员。
本文针对桥梁破损的现象,从混凝土裂缝产生的原因方面进行了论述,提出了防治和保证桥梁质量的具体措施,通过这些措施来改善混凝土的使用性能,进而延长桥梁的使用寿命。
关键词:混凝土裂缝;产生原因;防治对策随着我国市场经济体制的不断完善,公路作为国民经济发展的重要基础设施正日益发挥着极其重要的作用,各地开展了大量的桥路工程建设。
混凝土因其取材广泛、价格低廉,抗压强度高、可浇注成各种形状,并且耐火性好、不易风化、养护费用低,成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料。
但混凝土存在的缺点是:抗位能力差,容易开裂。
在桥梁建造和使用过程中,混凝土裂缝经常出现,有关因出现裂缝而影响工程质量甚至造成桥梁垮塌的报道屡见不鲜。
本文对混凝土桥梁裂缝产生的主要原因进行分析、总结,以方便设计、施工中找出控制裂缝的可行办法,达到防范于未然的作用。
一、常见的混凝土桥梁裂缝的成因(一)材料选择不当形成裂缝混凝土主要是由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。
配置混凝土所采用材料质量不合格,可能导致结构出现裂缝。
主要表现在以下几点:水泥安定性不合格、强度不足、水泥受潮或过期,导致混凝土强度不足,从而引起混凝土开裂;砂石粒径太小、级配不良、空隙率大,将导致水泥和用水量加大,影响混凝土的强度,使混凝土收缩加大;拌合水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。
(二)施工工艺质量导致的裂缝在桥梁建设中,有相当一部分的钢筋混凝土桥梁的裂缝是由于施工方面的原因造成的,在混凝土结构构件制作、运输、安装过程中,施工工艺不合理、施工质量较低,容易产生各种形式的裂缝。
在现场浇捣混凝土时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣棒抽撤过快,均会影响混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的产生;混凝土浇筑过快,混凝土流动性较低,在硬化前因混凝土沉实不足,硬化后沉实过大,容易在浇筑数小时后发生裂缝,即塑性收缩裂缝;此外,模板刚度不足,接缝处理不当,保护层厚度不够或钢筋被扰动,模板漏浆,支撑下沉,拆模过早,初期受冻,初期养护不够,硬化前受振动或加荷,养护混凝土时内外温差过大等,都是施工过程中容易导致裂缝的原因。
桥梁混凝土结构裂缝成因浅析与控制[摘要]:桥梁建设中混凝土结构裂缝一直以来都是建筑工程中难以解决的问题,混凝土构件裂缝对桥梁的正常使用有很大影响,在施工过程中必须采取措施加以避免。
本文就桥梁施工中常见的混凝土构件裂缝问题进行了分析,并从混凝土骨料和水泥品种的选取、钢筋布置、混凝土浇筑工艺、降温措施等方面提出了控制措施。
[关键词]:混凝土裂缝成因控制应力温度
中图分类号:tq178 文献标识码:tq 文章编号:1009-914x (2012)12- 0086 -01
1引言
混凝土桥跨结构物的裂缝可分为微观裂缝和宏观裂缝,在混凝土结构中裂缝是绝对存在的,微观裂缝一般很小,无法用肉眼看到,而宏观裂缝的宽度通常大于0.05mm,可以直接看到,宏观裂缝是微观裂缝扩展而来的。
桥跨结构的裂缝过多过大会影响结构耐久性和美观性。
首先混凝土构件发生开裂后,在周围干湿环境循环交替作用,会使钢筋锈蚀加速,而且还会影响到混凝土与钢筋表面的咬合力,其次在冻融的循环作用下,混凝土内部结构也会受到影响,导致混凝土抵抗钢筋膨胀应力的能力降低。
因此在桥梁混凝土结构的施工过程中,要将裂缝控制在符合规范要求范围内,并减缓裂缝的发展,以免危及桥梁的安全使用。
2混凝土裂缝产生的主要原因
影响桥梁使用的主要是宏观裂缝,混凝土结构的宏观裂缝产生的原因主要有三种,一是由外荷载引起的,这是发生最为普遍的一种情况;二是结构次应力引起的裂缝,这是由于结构的实际工作状态与计算假设模型存在差异所致;三是变形应力引起的裂缝,这是由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起结构变形,当变形受到约束时便产生应力,当此应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝,这是施工过程中主要控制的因素。
桥梁的桥墩、支座和桥跨等结构一般均属于大体积混凝土,由于结构截面大,水泥用量多,水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用,由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。
这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。
表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同,温度外低内高,形成了温度梯度,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。
贯通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度,混凝土逐渐降温,这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形,受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力,超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。
这两种裂缝不同程度上,都属有害裂缝。
当混凝土发生收缩(包括干燥收缩、塑性收缩、自收缩、温度收缩、化学收缩等)并受到外部或内部约束时,就会产生拉应力,并有可能引起开裂。
对于高强混凝土虽然有较高的抗拉强度,可是弹性模量也高,在相同收缩变形下,会引起较高的拉应力,而由于
高强混凝土的徐变能力低,应力松弛量较小,所以抗裂性能也较差,很容易开裂。
3混凝土裂缝控制要点
为了有效地控制混凝土桥跨结构有害裂缝的出现和发展,保证桥梁安全稳定的使用,必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计构造等方面全面考虑,结合实际采取措施。
3.1降低水泥水化热
首先在水泥品种的选用上,应优先选用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土,如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等。
尽量避免采用高强水泥,充分利用混凝土的后期强度,减少每立方米混凝土中水泥用量。
根据试验研究证明,每增减10kg水泥用量,其水化热将使混凝土的温度相应升降1℃。
其次在混凝土骨料的选取方面,尽量选用粒径较大、级配良好的粗骨料,控制砂石含泥量,掺加粉煤灰等掺合料或掺加相应的减水剂、缓凝剂,改善和易性、降低水灰比,以达到减少水泥用量、降低水化热的目的。
在拌合混凝土时,还可掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥,使混凝土得到补偿收缩,减少混凝土的温度应力。
在施工工艺上,可在桥墩内部预埋冷却水管,通入循环冷却水,及时将混凝土的水化热人为导出,强制降低混凝土水化热温度。
改善配筋,保证每个浇筑层上下均有温度筋,可建议设计人员将分布
筋做适当调整。
温度筋宜分布细密,并设置双向配筋,间距不宜超过150mm。
这样可以增强抵抗温度应力的能力,上层钢筋的绑扎,应在浇筑完下层混凝土之后进行。
3.2降低混凝土温度差
选择较适宜的气温进行桥墩、桥跨混凝土浇筑施工,尽量避开炎热天气浇筑混凝土。
夏季可采用低温水或冰水搅拌混凝土,并对骨料喷冷水雾或冷气进行预冷,或对骨料进行覆盖或设置遮阳装置避免日光直晒,运输工具如具备条件也应搭设避阳设施,以降低混凝土拌合物的入模温度。
在混凝土入模时,采取措施改善和加强模内的通风,加速模内热量的散发。
3.3加强施工中温度控制
在混凝土浇筑之后,做好混凝土的保温保湿养护,缓缓降温,充分发挥徐变特性,减低温度应力,夏季应注意避免曝晒,注意保湿,冬期应采取措施保温覆盖,以免发生急剧的温度梯度发生。
采取长时间的养护,规定合理的拆模时间,延缓降温时间和速度,充分发挥混凝土的“应力松弛效应”。
加强测温和温度监测与管理,实行信息化控制,随时控制混凝土内的温度变化,内外温差控制在25℃以内,基面温差和基底面温差均控制在20℃以内,及时调整保温及养护措施,使混凝土的温度梯度和湿度不至过大,以有效控制有害裂缝的出现。
合理安排施工程序,控制混凝土在浇筑过程中均匀上升,避免混凝土拌合物堆积过大高差。
类似桥墩下部结构的部位,在完成浇
筑施工且达到一定强度后及时回填土,避免其侧面长期暴露。
3.4改善约束条件,削减温度应力
采取分层或分块浇筑桥墩、支座等结构的混凝土,合理设置水平或垂直施工缝,或在适当的位置设置施工后浇带,以放松约束程度,减少每次浇筑长度的蓄热量,防止水化热的积聚,减少温度应力。
选择良好级配的粗骨料,严格控制其含泥量,加强混凝土的振捣,提高混凝土密实度和抗拉强度,减小收缩变形,保证施工质量。
采取二次投料法,二次振捣法,浇筑后及时排除表面积水,加强早期养护,提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量。
4结语
桥梁施工过程中,施工单位应当认真分析、了解桥体混凝土构件开裂的原因,提高对裂缝防治工作的重视程度,积极采取有效的预防措施,将桥梁的混凝土构件开裂这一质量通病控制在规范允许的范围内,从而提高桥梁的建设质量,保障桥梁后期的正常使用。
参考文献
[1]中国工程院.混凝土结构耐久性设计与施工指南.[m].中国
建筑工业出版社.2004.
[2]蒙云,卢波.桥梁加固与改造.[m].人民交通出版社.2004.
[3]陈士良.现浇混凝土的裂缝控制.[m].中国建筑工业出版
社.2003.。