桥梁工程中大体积混凝土裂缝的原因与控制
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高铁桥梁工程大体积混凝土裂缝成因及控制措施随着我国高铁建设的不断推进,高速铁路桥梁的建设成为重要的建筑工程之一。
其中,混凝土桥梁的建设成为一个难点问题。
在桥梁建设过程中,混凝土的裂缝问题是一个常见的问题,这不仅影响了工程建设的安全和稳定,也会对工程设施的寿命造成影响。
因此,认识混凝土裂缝的成因及控制措施,对于高铁桥梁的建设具有重要的意义。
一、混凝土裂缝成因分析高速公路桥梁在使用过程中,由于长期受到重载交通负荷作用及自然环境因素的影响,其内部混凝土构件会产生各种缺陷和损伤,最终导致混凝土结构疲劳断裂。
混凝土主要裂缝有以下几种产生原因:1、负载作用高铁桥梁主要承受的是列车行驶的重载作用,混凝土结构受到压强增大,最终导致混凝土的裂缝和损伤。
当车辆通过桥梁时,荷载会导致桥梁产生弯曲和振动,引起混凝土的渐进性疲劳断裂,导致桥梁的强度和稳定性降低。
2、温度变化在不同季节里,气温的变化将引起混凝土构件的收缩和膨胀。
由于混凝土构件的伸缩性较差,无法完全适应温度的变化,造成混凝土的收缩、膨胀及内部的应力变化,最终导致裂缝的产生。
3、材料减震混凝土结构在建设过程中,由于外力或人为原因造成施工失误,导致混凝土内部的应力受到瞬间的变化,引起构件形变和内部应力的集中。
当内应力达到混凝土承受极限时,会引发裂缝的产生。
4、混凝土自身结构混凝土结构本身存在的缺陷,如细孔、离析、脱层、麻裂、缩孔等,也是混凝土裂缝的产生原因之一。
这些结构缺陷将导致混凝土内部应力的集中,并降低混凝土的强度和韧性,最终导致混凝土的疲劳破坏。
二、混凝土裂缝控制措施为了保证高铁桥梁的建设安全和质量,我们需要采取一定的控制措施来防止混凝土的裂缝产生,并延长工程的使用寿命。
以下是一些常用的混凝土裂缝控制措施:1、控制混凝土质量要控制混凝土的含水率,严格遵守混凝土拌合物的设计比例,选择优质的原材料,保持一定的拌合时间,措施良好浇注和震动,确保混凝土质量。
可以采用适当加入粉煤灰或硅灰等有利于改善混凝土结构的添加剂,提高混凝土内部的微观组织结构,增加混凝土的强度和韧性。
大体积混凝土裂缝成因及控制概述:大体积混凝土开裂的问题是建筑施工中一个普遍性的技术问题。
裂缝一旦形成,特别是基础贯穿裂缝出现在重要的结构部位,危害极大,它会降低结构的耐久性,削弱构件的承载力,同时可能会危害到建筑物的安全使用。
本文从分析大体积混凝土裂缝成因开始,然后提出相应控制措施。
1.大体积混凝定义混凝土结构物实体最小尺寸不小于1m的大体量混凝土,或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。
1.大体积混凝土的裂缝及种类按深度的不同,分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。
贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝,最终形成贯穿裂缝。
它切断了结构的断面,可能破坏结构的整体性和稳定性,危害性严重;而深层裂缝部分也切断了结构断面,也有一定危害性;表面裂缝危害性较小;按结构表面形状分为网状裂缝、爆裂状裂缝、不规则短裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、斜裂缝等;按其发展情况分为稳定裂缝和不稳定裂缝、能闭合裂缝和不能闭合的裂缝;按其尺寸大小分为微观裂缝和宏观裂缝两类,微观裂缝是混凝土内部固有的一种裂缝,它是不连贯的,一般存在于混凝土结构内部,尺寸较小裂缝宽度通常情况下不超过0.5mm;宏观裂缝是指尺寸较大的裂缝,裂缝宽度通常情况下大于0.5mm,可存在于混凝土内部,也可存在于混凝土表面。
按时间可分为施工期间形成的裂缝和使用期间产生的裂缝。
3.大体积混凝土裂缝成因3.1塑性收缩裂缝塑性收缩是混凝土在浇筑结束后尚在塑性状态发生的收缩,大多出现在混凝土浇筑初期,收缩裂缝形成过程与混凝土的表面泌水有关。
混凝土在凝结过程中水分向外蒸发时会引起局部应力,因此当蒸发速率大于泌水速率时会发生局部塑性收缩开裂。
塑性收缩裂缝多呈中间宽、两端细,且长短不一,互不连贯状态。
常发生在混凝土表面积较大的面上。
从外观分为无规则网络状和稍有规则的斜纹状或反映出混凝土布筋情况和混凝土构件截面变化等规则的形状,深度通常不会太深。
大体积混凝土裂缝产生原因及控制措施大体积混凝土造粒的裂缝是指混凝土某一部分中的裂缝,该部分的尺寸比一般的钢筋混凝土结构大得多。
这样的混凝土结构由于自重和重载等的压力,受到了较大的拉应力,容易产生裂纹,影响其使用寿命和结构性能。
本文将探讨大体积混凝土裂缝的产生原因及控制措施。
一、产生原因:1. 温度变化:混凝土构造物受季节变化和日夜变化的影响,会发生温度变化。
由于温度的变化会导致混凝土膨胀和收缩,因此在膨胀和收缩的过程中,如果其能力和约束力不匹配,就会产生应力,从而产生裂缝。
2. 湿度变化:混凝土中水的变化也是裂缝的一个重要原因。
如果混凝土湿度变化过大,会导致水的蒸发和吸收。
水分的吸收会造成混凝土的膨胀,而水的蒸发会使混凝土干缩。
如果混凝土不能够吸收或释放水分,就容易产生裂缝。
3. 材料的反应:如果混凝土中的一些化学受潮或自发燃烧,会在混凝土中产生碱性物质的反应,从而导致混凝土的膨胀和收缩,产生裂缝。
4. 应力集中:混凝土制造和施工过程中涉及到的应力分布是不均匀的,某些区域容易出现应力集中。
应力集中区域因受到超负荷应力而破裂成裂缝。
5. 其他原因:混凝土中存在的空气孔隙,坍落度不合适,水灰比偏高或者混凝土受到的外力等都可能导致裂缝的产生。
二、控制措施:1. 选用合适的混凝土比例和材料:首先,为了避免混凝土的裂缝,应该选择合适的混凝土比例和材料,确保混凝土的坍落度、水灰比和密实度达到最佳水平。
2. 加强混凝土的质量控制:加强混凝土的质量控制,确保混凝土的制作和浇筑过程中不出现任何失误。
结实,未受到外力损害的混凝土在日常使用中容易受到外力的损害而破裂。
3. 选择正确的施工方法:为了避免因施工不当而造成混凝土裂缝,应该根据所建造的混凝土结构采用合适的施工方法,在施工过程中控制混凝土软化或者干缩时间,以确保结构体的完整性。
4. 控制场地温度和湿度:为了控制混凝土结构中水分和温度的变化,在施工过程中需要控制场地的温度和湿度。
高铁桥梁工程大体积混凝土裂缝成因及控制措施高铁桥梁工程中,大体积混凝土裂缝的成因有多种,主要有以下几个方面:1. 温度变化:混凝土是一种热胀冷缩性能较大的材料,在温度变化较大的情况下,混凝土内部会产生热胀冷缩应力,超过其承受能力时会产生裂缝。
2. 混凝土的收缩:混凝土在硬化过程中会发生收缩,由于其表面受到限制,内部受到约束,会产生内部应力,当应力超过混凝土的抗拉强度时,会产生裂缝。
3. 荷载作用:桥梁承受的荷载会产生横向应力和纵向应力,当应力超过混凝土的抗拉承受能力时,会产生裂缝。
4. 施工缺陷:在桥梁施工过程中,如果存在不均匀浇筑、不当的养护措施等问题,会导致混凝土质量不均匀,从而产生裂缝。
为了控制大体积混凝土裂缝的产生,可以采取以下措施:1. 控制温度变化:在混凝土浇筑过程中,可以采用外增温、内降温等措施来控制混凝土温度的变化速度,减小温度应力的产生,从而减少裂缝的生成。
2. 控制混凝土收缩:在混凝土配比设计中应合理控制水灰比和粉料掺量,适当添加收缩剂,以减少混凝土的收缩变形和内层张力,从而减少裂缝产生。
3. 加强设计和施工质量控制:在桥梁工程的设计和施工过程中,应严格按照规范要求进行设计和施工,确保合理的浇筑工艺和养护措施,防止出现施工缺陷,减少裂缝的产生。
4. 加固裂缝处:当桥梁出现裂缝时,可以采用加固措施,如植筋、应力连接等方式,将裂缝两侧的混凝土重新连接,增加结构的整体强度和稳定性。
对于高铁桥梁工程中大体积混凝土裂缝的成因及控制措施,要从多个方面进行控制,包括控制温度变化、控制混凝土收缩、加强设计和施工质量控制等。
通过合理的控制和加固措施,可以有效地减少混凝土裂缝的产生,提高桥梁的安全性和可靠性。
大体积混凝土温度裂缝产生的原因控制措施一、大体积混凝土温度裂缝产生的原因1、混凝土内部与外部的温差过大会产生裂缝。
温差裂缝的主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部与混凝土表面的温差过大。
特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。
大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑,浇筑后,水泥因水化引起水化热,由于混凝土体积大,聚集在内部的水泥水化热不容易散发,混凝土内部温度将显著升高,而混凝土表面土则散热较快,形成了较大的温度差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,此时,混凝龄期短,抗拉强度很低。
当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度,则会在混凝土的表面产生裂缝。
2、大体积混凝土施工,由于混凝土内部与表面散热速率不一样,在其表面形成较大的温度梯度,从而引起较大的表面拉应力。
同时,此时混凝土的龄期很短,抗拉强度很低,温差产生的表面拉应力,超过此时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土表面产生表面裂缝。
此种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3天(升温阶段)。
混凝土降温阶段,由于逐渐降温而产生收缩,再加上混凝土硬化过程中,由于混凝土内部拌合水的水化与蒸发以及胶质体的胶凝等作用,促使混凝土硬化时收缩。
这两种收缩由于受到基底或结构本身的约束,也会产生很大的拉应力,直至出现收缩裂缝。
二、大体积混凝土温度裂缝控制措施:1、严格控制混凝土原材料的的质量与技术标准,选用低水化热水泥,粗细骨料的含泥量应尽量减少(1~1.5%以下)。
2、细致分析混凝土集料的配比,控制混凝土的水灰比,减少混凝土的坍落度,合理掺加塑化剂与减少剂。
3、采用综合措施,控制混凝土初始温度如在混凝土体内埋设冷却水管与风管、表面洒水冷却、表面保温材料保护。
主要是针对后期而言,对早期因热原因引起的裂缝是无助的。
比如表面保温材料保护可以减少内外温差,但不可避免的招致混凝土体内温度T1很高,从受约束而导致贯穿裂缝的角度看,是一个潜在恶化裂缝的条件。
因为体内热量迟早是要散发掉的。
简述大体积混凝土结构产生裂缝的主要原因及浇筑方案摘要:一、大体积混凝土结构裂缝产生的主要原因1.温度变化2.收缩变形3.应力集中4.施工不当二、浇筑方案1.选择合适的浇筑时间2.合理设计混凝土配合比3.浇筑过程中的温度控制4.施工后的养护措施正文:在大体积混凝土结构的建设过程中,裂缝问题是工程师们最为关注的问题之一。
裂缝的出现不仅影响结构的美观,更重要的是可能导致结构性能的下降,甚至引发安全隐患。
本文将对大体积混凝土结构裂缝产生的主要原因进行分析,并提出相应的浇筑方案,以期为混凝土结构施工提供参考。
一、大体积混凝土结构裂缝产生的主要原因1.温度变化:混凝土在浇筑、硬化、养护过程中,由于温度变化引起的膨胀和收缩,可能导致结构内部产生应力集中,从而引发裂缝。
2.收缩变形:混凝土在硬化过程中,水分蒸发导致体积收缩,若收缩变形受到约束,将产生裂缝。
3.应力集中:混凝土结构在承受荷载过程中,可能由于局部构造原因,如钢筋配置不均、转角处过度圆滑等,导致应力集中,从而引发裂缝。
4.施工不当:混凝土浇筑、养护过程中,施工措施不当也可能导致裂缝产生,如浇筑速度过快、养护不到位等。
二、浇筑方案1.选择合适的浇筑时间:避免在高温、干燥、大风等恶劣天气条件下进行混凝土浇筑,以减小温度变化和收缩变形对结构的影响。
2.合理设计混凝土配合比:根据工程特点和环境条件,优化混凝土配合比,确保混凝土的抗裂性能。
3.浇筑过程中的温度控制:采用预冷措施,如降低混凝土入模温度、使用冷却水等,以降低混凝土温度应力。
4.施工后的养护措施:及时对混凝土结构进行养护,确保混凝土充分湿润,以减小收缩裂缝的产生。
综上所述,要预防大体积混凝土结构的裂缝问题,需从多方面入手。
通过合理选择浇筑时间、设计混凝土配合比、控制浇筑过程中的温度以及加强施工后的养护措施,可以降低裂缝产生的风险。
大体积混凝土裂缝产生原因及其预防控制措施一、大体积混凝土裂缝类型及裂缝产生原因分析大体积混凝土结构裂缝主要包括干燥收缩裂缝、塑性收缩裂缝、自身收缩裂缝、安定性裂缝、温差裂缝、碳化收缩裂缝等。
1.收缩裂缝。
影响混凝土收缩的主要因素主要是混凝土中的用水量、水泥用量及水泥品种。
混凝土中的用水量和水泥用量越高,混凝土收缩就越大。
水泥品种对干缩量及收缩量也有很大的影响,一般中低热水泥和粉煤灰水泥的收缩量较小。
自身收缩是混凝土收缩的一个主要来源。
自身收缩主要发生在混凝土拌合后的初期。
塑性收缩也是大体积混凝土收缩一个主要来源。
出现裂缝以后,混凝土体内的水分蒸发进一步加快,于是裂缝迅速扩展。
所以在这种情况下混凝土浇筑后需要及早覆盖养生。
2.温差裂缝。
混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。
温差裂缝产生的主要原因是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。
特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。
温差的产生主要有三种情况:第一种是在混凝土浇筑初期,这一阶段产生大量的水化热,形成内外温差并导致混凝土开裂,这种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3天(升温阶段)。
另一种是在拆模前后,这时混凝土表面温度下降很快,从而导致裂缝产生。
第三种情况是当混凝土内部温度高达峰值后,热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度,它们与最高温度的差值即内部温差。
这三种温差都会产生裂缝,但最严重的是水化热引起的内外温差。
3.安定性裂缝。
安定性裂缝表现为龟裂,主要是由于水泥安定性不合格而引起。
二、裂缝的防治措施1.设计措施。
(1)精心设计混凝土配合比。
在保证混凝土具有良好工作性的情况下,应尽可能降低混凝土的单位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水胶比)二掺(掺高效减水剂和高性能引气剂)一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则,生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高抗拉值”的抗裂混凝土。
(2)增配构造筋,提高抗裂性能。
应采用小直径、小间距的配筋方式,全截面的配筋率应在0.3%~0.5%。
大体积混凝土裂缝控制措施在建筑工程中,大体积混凝土的应用越来越广泛,如大型基础、桥梁墩台、大坝等。
然而,大体积混凝土由于其体积大、水泥水化热高、内外温差大等特点,容易产生裂缝,这不仅影响结构的外观,还可能降低结构的承载能力和耐久性。
因此,采取有效的控制措施来预防和减少大体积混凝土裂缝的产生至关重要。
一、大体积混凝土裂缝产生的原因(一)水泥水化热水泥在水化过程中会释放出大量的热量,由于大体积混凝土结构的断面较厚,表面系数相对较小,这些热量聚集在结构内部不易散发,导致内部温度迅速升高。
而混凝土表面散热较快,形成较大的内外温差,从而产生温度应力。
当温度应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。
(二)混凝土收缩混凝土在硬化过程中会发生体积收缩,包括化学收缩、干燥收缩和自收缩等。
大体积混凝土由于水泥用量较大,水分蒸发较快,收缩变形更为显著。
如果收缩受到约束,就会产生拉应力,从而导致裂缝的产生。
(三)外界气温变化大体积混凝土在施工期间,外界气温的变化对其裂缝的产生有较大影响。
特别是在混凝土浇筑初期,混凝土的抗拉强度很低,如果遇到气温骤降,混凝土表面的温度会迅速下降,产生较大的温度梯度,从而引发裂缝。
(四)约束条件大体积混凝土在浇筑后,由于基础、模板等对其的约束,使其不能自由变形。
当混凝土的收缩变形和温度变形受到约束时,就会产生约束应力。
当约束应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。
(五)施工工艺施工过程中的浇筑顺序、振捣方法、养护措施等不当,也会导致大体积混凝土裂缝的产生。
例如,浇筑过程中混凝土的分层厚度过大、振捣不密实,会影响混凝土的均匀性和密实性;养护不及时或养护方法不当,会导致混凝土表面水分蒸发过快,从而产生裂缝。
二、大体积混凝土裂缝控制的设计措施(一)合理选择混凝土配合比选用低水化热的水泥品种,如矿渣水泥、粉煤灰水泥等;减少水泥用量,掺入适量的粉煤灰、矿渣粉等掺和料;优化骨料级配,采用连续级配的粗骨料和中砂,降低混凝土的孔隙率;控制水胶比,在满足混凝土强度和工作性能的前提下,尽量减少用水量。
保证大体积混凝土质量及控制裂缝的措施桥梁产生裂缝的原因主要可以归纳为以下三个大的方面:温度裂缝、沉缩裂缝及抗拉裂缝。
在施工中可以通过以下措施控制混凝土结构物裂缝的产生。
(一)保证混凝土的质量。
保证混凝土的质量主要有以下几个措施:1.选择合适水泥和严格控制水泥用量优先采用525R普通水泥,425R普通水泥等高标号水泥,以减少水泥用量。
选用低热水泥,减少水化热,降低混凝土的温升值。
并尽量选用后期强度(90或120天),降低水泥量,并延缓峰值。
在满足设计和混凝土可泵性的前提下,将425R水泥用量控制在450kg/m3,525R水泥用量控制在360kg/m3.以降低砼高温升,降低砼所受的拉应力。
2. 严格控制骨料级配和合泥量选用10.40mm连续级配碎石(其中10.30mm级配含量65%左右),细度模数2.80-3.00的中砂(通过0.315n凹筛孔的砂不少于15%,砂率控制在40%-45%)。
砂、石含泥量控制在1%以内,并不得混有有机质等杂物,杜绝使用海砂。
3.选择适当外加剂,可根据设计要求,混凝土中掺加一定用量外加剂,如防水剂、膨胀剂、减水剂、缓凝剂等外加剂。
外加剂中糖钙能提高混凝土的和易性,使用水量减少20%左右,水灰比可控制在0.55以下,初凝延长到5h左右。
4. 选择优化配合比选用良好级配的骨料,严格控制砂石质量,降低水灰比,并在砼中掺加粉煤灰和外加剂等,以降低水泥用量,减少水化热,以降低砼温升,从而可以降低砼所受的拉应力。
5.采用切实可行的施工工艺根据泵送大体积混凝土的特点,采用“分段定点,一个坡度,薄层浇筑,循序推进,一次到顶”的方法。
这种自然流淌形成斜坡混凝土的方法,能较好地适应泵送工艺,避免混凝土输送管道经常拆除、冲洗和接长,从而提高泵送效率,简化混凝土的泌水处理,保证上下层混凝土浇筑间隔不超过初凝时间。
根据混凝土泵送时自然形成一个坡度的实际情况,在每个浇筑带的前后布置两道振动器,第一道布置在混凝土出料口,主要解决上部混凝土的振实;由于底层钢筋间距较密,第二道布置在混凝土坡脚处,以确保下部混凝土密实。
浅谈桥梁工程中大体积混凝土裂缝成因及控制措施摘要:随着大体积混凝土结构在桥梁工程应用日益增多,混凝土开裂经常困扰着桥梁工程技术人员。
为了进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识,防止危害结构的裂缝产生,笔者结合自己多年工作经验对大体积混凝土产生裂缝原因进行分析,并对防控措施进行了探讨。
关键词:桥梁工程大体积混凝土裂缝控制一、大体积混凝土裂缝及成因1大体积混凝土的裂缝分类大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同,分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。
贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝,最终形成贯穿裂缝。
它切断了结构的断面,可能破坏结构的整体性和稳定性,其危害性是较严重的;而深层裂缝部分地切断了结构断面,也有一定危害性;表面裂缝一般危害性较小。
但出现裂缝并不是绝对地影响结构安全,它都有一个最大允许值。
处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度≤0.3mm;处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度≤0.2mm。
对于地下或半地下结构,混凝土的裂缝主要影响其防水性能。
一般当裂缝宽度在0.1~0.2mm时,虽然早期有轻微渗水,但经过一段时间后,裂缝可以自愈。
如超过0.2~0.3mm,则渗漏水量将随着裂缝宽度的增加而迅速加大。
如出现超过0.3mm贯穿全断面的裂缝,将大大影响结构的使用,必须进行化学灌浆加固处理。
大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝,一方面是混凝土内部因素:由于内外温差而产生的;另一方面是混凝土的外部因素:结构的外部约束和混凝土各质点间的约束,阻止混凝土收缩变形,混凝土抗压强度较大,但抗拉能力却很小,所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时,即会出现裂缝。
这种裂缝的宽度在允许限值内,一般不会影响结构的强度,但却对结构的耐久性有所影响,因此必须予以重视和加以控制。
2产生裂缝的主要成因有以下几方面:水泥水化热的影响:水泥水化过程中放出大量的热,且主要集中在浇筑后的7d左右,一般每克水泥可以放出 500j 左右的热量,如果以水泥用量350kg/m3~550 kg/m3计算,每m3混凝土将放出17 500kj~27 500kj 的热量,从而使混凝土内部温度升高(可达70℃左右,甚至更高)。
桥梁大体积混凝土裂缝原因及控制措施分析桥梁大体积混凝土裂缝主要有以下几个原因:
1. 温度变化:混凝土是一种热胀冷缩的材料,当温度发生变化时,混凝土会产生体
积变化,导致裂缝产生。
2. 干缩变形:在混凝土硬化过程中,水分会逐渐从混凝土中蒸发,导致混凝土体积
收缩,如果没有采取措施控制干缩变形,就会产生裂缝。
3. 荷载作用:桥梁承受车辆荷载、风荷载等作用会引起混凝土受力变形,超过混凝
土的承载能力时,就会产生裂缝。
4. 应力集中:当桥梁的几何形状或受力状态不合理时,会引起应力集中,超过混凝
土的承载能力,造成裂缝。
针对桥梁大体积混凝土裂缝的控制措施如下:
1. 设计合理:在桥梁设计阶段,要根据实际情况合理设计桥梁的几何形状和受力状态,尽量避免应力集中,减少裂缝的产生。
2. 控制温度变化:在大体积混凝土浇筑过程中,可以采取降低混凝土温度的措施,
如使用低温混凝土、添加冷却剂等,以减少混凝土体积变化,从而减少裂缝的产生。
3. 控制干缩变形:在混凝土浇筑过程中,可以采取预应力、静力支撑等措施,减少
混凝土的干缩变形,从而减少裂缝的产生。
4. 加强养护管理:混凝土施工后需要进行养护,保持一定的湿度,以减少干缩变形
和裂缝的产生。
还需要定期检查桥梁的裂缝情况,及时采取维修措施,防止裂缝扩大和进
一步损坏。
桥梁大体积混凝土裂缝的原因主要包括温度变化、干缩变形、荷载作用和应力集中等,通过合理设计、控制温度变化、控制干缩变形和加强养护管理等措施可以有效地控制裂缝
的产生,保证桥梁的安全和使用寿命。
大体积混凝土裂缝原因及控制措施大体积砼产生裂缝的原因是由于砼内部水化热作用产生的温度与砼表面温度存在着温差,势必产生温度应力,而温度应力与温差成正比,当这种温度应力超过砼抗拉强度时就会产生裂缝。
因此,防止砼出现裂缝的关键就是控制砼内部与表面的温差。
砼因温度应力而产生的裂缝分为两个阶段:第一阶段是因水泥水化热使砼内部温度升高,而在升温阶段砼内外温差过大,造成裂缝;第二阶段是砼内部温度达到最高后,砼因表面散热(或缩水)过快而产生较大的温降差,造成裂缝。
砼内部因水化热而温度增大达到最大值的时间为砼浇筑后第三天。
这些裂缝大致可分为两种:1、表面裂缝:大体积混凝土浇筑后,水泥产生大量水化热,使混凝土的温度上升,但由于混凝土内部和表面的散热条件不同,因而中心温度高表面温度低,形成温度梯度,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,当这个拉应力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土表面就会产生裂缝。
2、贯穿裂缝:大体积混凝土浇筑初期,混凝土处于升温阶段,弹性模量很小,由变形所引起的应力很小,故温度应力一般可忽略不计,但是过了数日,混凝土逐渐降温,这时温差引起的变形加上混凝土多余水分蒸发时引起的体积收缩变形引起拉应力,当该拉应力超过;混凝土抗拉强度时,混凝土整个截面应会产生贯穿裂缝。
从影响结构安全的角度讲表面裂缝的危害性较小,而贯穿裂缝则会影响结构的正常使用,所以应采取措施避免表面裂缝,并坚决控制贯穿裂缝的开展。
裂缝给工程带来不同程度的危害,因此如何进一步控制温度变形裂缝的开展,是该工程大体积混凝土构件施工中的一个重要课题。
由于大体积混凝土施工的条件比较复杂,施工情况各异,再加上混凝土原材料的材质各向异性较大,且混凝土由各种非均质材料组成,它的破坏很复杂,在施工过程中控制温度变形裂缝,是涉及材料组成和物理力学性能及施工工艺等学科的综合性问题。
要采取相应的技术措施妥善处理温度差值,合理解决温度应力并控制裂缝的展开。
3、大体积混凝土裂缝产生的规律根据大体积砼因水化热升温和降温阶段砼内部的应力变化,表面裂缝和收缩裂缝的内在联系及产生的原因,大体积混凝土裂缝产生的规律有以下几点:(1)温差和收缩越大,越容易开裂,裂缝越宽、越密。
大体积混凝土裂缝产生原因及措施分析大体积混凝土裂缝是指在混凝土结构中出现的较宽较长的裂缝。
这些裂缝不仅影响美观,还可能降低结构的承载能力和耐久性,因此必须及时采取措施进行修复。
大体积混凝土裂缝产生的原因很多,主要可以归结为以下几个方面:1. 强度问题:如果混凝土配比设计不合理,材料的强度不足以承受荷载,就会导致混凝土出现裂缝。
2. 温度变化:混凝土在硬化过程中会发生体积变化,当温度变化较大时,会引起热应力或冷却收缩应力,导致混凝土裂缝的产生。
3. 施工质量问题:施工过程中,如果混凝土浇筑不均匀、养护不当或者震捣不充分,就会导致混凝土中存在缺陷,进一步引发裂缝。
4. 荷载变化:当混凝土结构承受荷载时,如果荷载过大或者荷载作用频繁,就会导致混凝土出现裂缝。
针对大体积混凝土裂缝问题,可以采取以下措施:1. 在混凝土配比设计时,应根据工程要求确定合适的配方,并确保混凝土的强度、流动性等性能满足要求。
2. 进行合理的温度控制,可以通过采用防护措施,如使用遮阳网、覆盖保温材料等防止混凝土过早脱水和快速冷却,从而减少温度应力的产生。
3. 在施工过程中,要加强对混凝土的养护,保持适当的湿度和温度,防止混凝土过早脱水和干缩,同时还要确保混凝土的均匀浇注和有效震捣。
4. 如果施工中出现了不可避免的荷载变化,可以通过在混凝土中添加合适的密封、抗裂剂等措施来提高混凝土的抗裂性能。
针对大体积混凝土裂缝产生的原因,可以通过优化混凝土配比、合理控制温度、加强施工质量管理以及选择合适的措施进行修复等方式来减少或避免裂缝的产生。
在混凝土结构设计和施工过程中,还应加强监测和检验,及时发现和处理裂缝问题,确保结构的安全和持久性。
桥梁工程大体积混凝土裂缝的成因及防治措施摘要:现阶段,桥梁工程的建设数量越来越多,本文,对桥梁工程大体积混凝土裂缝的成因进行了总结,主要包括水泥水化热、混凝土的收缩变形、外界气温变化等。
从科学用料、优化混凝土配合比、设置冷却水管、选用适宜的骨料等采取有效防治措施,尽可能减少裂缝的出现,提高桥梁工程的整体质量。
关键词:桥梁工程;大体积混凝土;裂缝成因;防治措施引言大体积混凝土工程具有体积大、施工条件复杂、容易产生裂缝等特点。
所以,大体积混凝土除了必须满足强度、刚度、整体性和耐久性要求外,还存在如何控制温度应力,防止混凝土产生变形裂缝等问题。
1桥梁工程大体积混凝土裂缝的成因1.1温度应力因素在施工过程中如果温差过大会导致出现裂缝。
在进行浇筑初期,会产生水化热,不能很好的散热,导致混凝土的温度增加,内外温差增大,在进入混凝土凝结时期会出现一定的拉应力,如果超过混凝土的抗压强度,就容易使混凝土出现裂缝。
另外,在拆模前与拆模后,它的表面温度会快速下降,使温度呈现陡降趋势,最终出现裂缝。
混凝土的内部温度若达到最高值,就会慢慢将热量散发出去。
内部温差指的是和最高温度之间的差值,主要是由水化热造成的内外温差。
1.2收缩裂缝影响混凝土收缩的原因有很多种,如果混凝土中的水泥质量不达标或者是用水量不符合标准都会造成混凝土的质量问题,一般情况下粉煤灰的收缩量相对较小。
(1)混凝土自身收缩是一个重要因素,混凝土自身收缩是由于水的迁移而引起的,水泥水化过程中会消耗水分,混凝土中用水量和水泥用量越高,混凝土的收缩也就会越大。
(2)混凝土塑性收缩也是混凝土产生裂缝的重要原因,混凝土在凝结阶段时,会处于一种塑性状态,收缩也就相对比较明显,混凝土在搅拌过程中,其表面由于蒸发很容易失水,如果表面失水的速度超过混凝土内部水的迁移时,混凝土会产生一种负压力,混凝土也就会出现塑性收缩。
1.3环境的影响混凝土具有热胀冷缩的性质,周围环境会对混凝土裂缝产生带来影响。
大体积混凝土的裂缝控制大体积混凝土结构是指在施工过程中需要使用大量混凝土,如桥梁、大型建筑、水电站等。
由于大体积混凝土结构体积大、自重大,材料特性和环境条件的影响也更加复杂,在施工和使用过程中容易出现裂缝问题。
因此,正确的裂缝控制对于确保大体积混凝土结构的安全和可靠性非常重要。
一、裂缝形成的原因1. 温度变形温度变形是大体积混凝土结构产生裂缝的主要原因。
在凝固过程中,混凝土发生体积收缩,当收缩约束受阻时,就会出现温度变形。
此外,温度变化引起的混凝土体积伸缩也可能导致裂缝的产生。
2. 负荷变形负荷变形是指混凝土结构在受到外部荷载作用时发生变形,如弯曲、扭转、剪切等。
当负荷超过混凝土的承载能力时,就会产生裂缝。
3. 混凝土收缩混凝土收缩是指混凝土在水化反应过程中,水分蒸发使混凝土发生体积收缩。
这种收缩变形会导致混凝土内部产生应力,进而引起裂缝的形成。
4. 不均匀收缩不均匀收缩是指混凝土不同部位发生收缩的程度不一致,从而产生内部应力,进而引起裂缝。
5. 震动和震动变形大体积混凝土结构在振动或地震作用下,会产生动态变形,引起内部应力增大,从而产生裂缝。
二、裂缝控制方法1. 设计和施工合理的结构设计和施工方法是控制裂缝产生的首要措施。
在结构设计过程中,应通过合理的受力分析和结构布置,减少混凝土体积变形和应力集中,从而减少裂缝的产生。
在施工过程中,应严格按照设计要求和施工规范进行操作,如控制混凝土浇筑温度、采取适当的养护措施等。
2. 增加混凝土延性延性是指材料在受力后能够发生可逆变形的能力。
增加混凝土的延性可以通过增加掺合料、添加增塑剂等方式来实现。
延性的提高可以减少混凝土内部应力和应力集中,从而减少裂缝的产生。
3. 加强混凝土的抗温度变形能力可以通过选用低热水泥、混凝土铺装还未减少温度变形。
同时,在混凝土铺装过程中,辅以合理的浇筑和养护措施,减少温度梯度,提高混凝土的抗温度变形能力。
4. 增加混凝土的抗裂性能可以通过控制混凝土的水胶比、使用适量的细骨料和粗骨料、使用聚丙烯纤维增加混凝土的抗裂性能。
武广客运专线承台大体积混凝土施工技术[摘要]:通过选用合理的混凝土原材料,严格控制现场混凝土配合比,不仅保证了客运专线桥梁承台的强度满足设计要求,也实现了大体积混凝土的防裂目标。
[关键词]:承台大体积混凝土施工技术1 工程概况武广客运专线桥梁承台结构尺寸为5.6×10.2×2.0m、12.5×9.2×3.5m等九种结构型式,混凝土设计强度为C30,均采取一次性浇筑,数量在114.24 m3~402.5m3之间,均属于大体积混凝土施工。
承台大体积混凝土由于结构厚,体积大和施工复杂等特点,除了满足强度、耐久性等要求外,还必须控制大体积混凝土裂缝的开展。
大体积混凝土由于结构尺寸大,水泥水化热引起混凝土温度升高,热量不易及时散发,从而形成较大的外温差,较大的温差将形成较大的温度应力,从而引起混凝土表面裂纹。
目前,随着高性能混凝土在铁路客运专线桥梁施工中的全面应用,对桥梁大体积混凝土的施工技术和质量控制,也逐步引起大家的重视。
本文对武广客运专线承台大体积混凝土的施工技术进行分析、探讨。
2 承台混凝土配合比设计2.1 大体积混凝土的特点2.1.1大体积混凝土裂缝是指大体积混凝土水泥水化热所产生的温度、收缩变形导致的裂缝,在现浇混凝土结构中必须予以控制这种裂缝。
2.1.2 采用一次整体浇注混凝土的方法和“综合温控”施工技术,有利于提高结构的整体性、抗渗性、同时提高了结构的抗震能力。
2.1.3 大体积混凝土的施工工艺,减少了施工工序之间的交叉,取消了各种施工缝的处理工作,从而简化了施工程序,加快了施工进度。
2.2 承台配合比设计原则桥梁承台大体积混凝土配合比的设计原则:(1)在保证工程建设所规定强度、耐久性等要求和满足施工工艺要求的前提下,合理选择使用的材料,尽量减少水泥用量,降低混凝土绝热温升;(2)掺入掺和料时混凝土的水胶比应低于无掺和料的水胶比,胶凝材料总量应稍大于设计相同强度等级传统混凝土的水泥用量,以保证良好的施工性,提高混凝土的耐久性。
2.3 承台砼配合比的设计难点和解决的技术措施2.3.1 控制混凝土水化热温升大体积混凝土应尽量降低混凝土的绝热温升,降低绝热温升的有效办法是掺加适量粉煤灰取代部分水泥。
粉煤灰因含有大量的活性Si02和A1203,有“固体减水剂”的美称,其掺入混凝土中具有增强效应、增塑效应、填充效应和削减温峰的作用,是配制大体积混凝土不可缺少的材料。
加入适当的粉煤灰可以改善混凝土的和易性,增加胶凝物质,降低混凝土的水胶比,使混凝土的早期水化热明显降低。
粉煤灰可以和水泥水化放出的Ca(OH)2反应,降低水化热。
因此,以粉煤灰置换部分水泥后,水化热放出的速度减缓了。
水化热降低的比例,一般是粉煤灰的置换率的1/2左右。
因此,通过添加粉煤灰可以抑制混凝土的温升,掺加缓凝剂可以延缓混凝土浇注时温度峰值,从而降低混凝土开裂的风险。
2.3.2 控制混凝土泌水因水泥用量低,大体积混凝土施工中容易产生泌水现象。
通过降低混凝土的水胶比,尽量减少混凝土拌合物的自由水,是降低泌水的有效办法。
在混凝土拌合物中掺加增稠剂以改善混凝土粘度,也可以大大改善混凝土的泌水情况。
在承台配合比设计时,拟采用以上技术措施解决混凝土泌水问题。
2.3.3控制混凝土的收缩为了降低混凝土泌水而采用了低水胶比的技术措施,这同时也导致了混凝土的收缩加大,因碎石的强度、密度、吸水率和外加剂种类对混凝土干缩影响也很大。
承台配合比设计时降低混凝土收缩的途径有:①降低砂率,②选用强度高、密度大、吸水率小的碎石,③选用收缩较小的聚羧酸系外加剂。
2.4原材料优选2.4.1水泥:宜采用品质稳定、强度等级符合要求的低碱硅酸盐水泥或低碱普通硅酸盐水泥(掺合料仅为粉煤灰或磨细矿碴)。
品质应符合GB175-1999规定:水泥的比表面积不宜超过350m2/kg,碱含量不应超过0.60%,游离氧化钙含量不应超过 1.5%,水泥熟料中C3A的含量不宜超过8%(强腐蚀环境下不应大于5%),C4AF含量小于7%、C3S、C2S含量宜在40%~45%之间的水泥。
2.4.2粉煤灰:宜选用烧失量较低的粉煤灰;2.4.3砂:宜选用无潜在碱活性,坚固性试验的失重率小于5%的中粗砂。
2.4.4碎石:宜选用质地均匀坚固,颗粒形状和级配良好,吸水率低,空隙率小,无潜在碱活性的碎石。
2.4.5 水:宜选用自来水。
采用赤壁市自来水,满足《混凝土拌合用水标准JGJ63—89》的要求。
2.4.6外加剂:在混凝土中掺加高效减水剂,可以改变水泥浆体的流变性能,改变水泥及混凝土结构,起到改善混凝土性能的作用。
宜选用聚羧酸系列混凝土外加剂,聚羧酸外加剂减水率高、掺量低、与低碱水泥适应性好,能够大大改善混凝土拌合物的经时损失,延缓混凝土温升峰值出现的时间,减小混凝土的收缩。
2.5配合比设计经过大量的试验,最终确定以下配合比。
混凝土配合比试验结果表13 混凝土现场施工3.1混凝土生产混凝土的生产拌和站配备l套HZS90型混凝土拌和设备,6台混凝土输送车。
3.2 承台混凝土浇筑工艺承台混凝土浇筑采用拖泵送或布料机布料。
混凝土分层浇筑、分层振捣,每层浇注厚度控制在30cm左右,沿横桥向进行,斜向分层厚度30~40cm,采用ZD75型振捣棒,间距50cm,施工时安排2根振捣棒振捣,保证混凝土的密实性。
通过现场技术值班人员现场精心控制,在承台混凝土浇注过程中,混凝土拌合物质量稳定,所拌制的混凝土和易性良好,流动性好,无泌水现象发生,混凝土凝结时间正常。
4 承台混凝土温度测量和控制技术混凝土的生产、运输、浇筑和温度及表面养护,是保护大体积混凝土温度裂缝的关键环节。
而控制手段主要是控制混凝土的外温差△T:△T=Tp+Tr-Tf式中:Tp —起始浇筑温度;Tr —水泥水化温升;Tf—天然或人工冷却后浇筑块的稳定温度。
4.1大体积混凝土部最高温度计算在大体积砼施工前先进行混凝土绝对升温计算,以便预先采取相应措施降低温度,改变约束条件,防止砼裂缝,确保大体积砼的施工质量。
混凝土部的最高温度Tmax按下式计算:Tmax=T0+(WQ)/(Cr)ξ+(F)/(5O)式中:T0——混凝土的浇筑入模温度(℃) ,T0=20℃W——每m3混凝土中水泥的用量(kg/m3), W=288 kg/m3F——每m3混凝土中粉煤灰的用量(kg/m3) ,F=102 kg/m3Q——每kg水泥水化热(J/kg) ,Q=400 J/kgC——混凝土的比热,C=0.98r——混凝土的密度,r=2414 kg/m3ξ——不同厚度的浇筑块散热系数(见表2)4.2大体积混凝土的测温技术4.2.1测温点布置根据承台的尺寸,在承台竖直方向:在距砼上下表面10厘米以及砼中间部位布置三个测温点。
水平方向:分别在距边缘1米和中间部位布置三个点。
测温线布置:用钢筋将测温线固定好,传感器距离钢筋端部10厘米,不得与钢筋接触,将钢筋另一端与上层钢筋固定好以后,将引出线收成一束,穿入管中,固定在横向钢筋下引出,以免浇筑时受到损伤。
测温点传感线缆在混凝土浇筑前须准确定位,以防止在混凝土浇筑的过程中移位而造成测量数据失真。
4.2.2测温工具根据实际情况选择便携式建筑电子测温仪。
4.2.3测温频率在混凝土浇筑完毕后的升温和峰值持续阶段,既开始的3~4天,每隔2小时测温1次;待测温趋于平稳后的降温阶段,每4小时测温1次。
在测量混凝土部温度的同时,测量外界的环境温度。
根据测点编号顺序,记录所测温度数据,当测位的混凝土外温差不大于200C并趋于稳定时为止。
4.3承台混凝土温度控制措施4.3.1 冷却水管的埋设通过综合比较散热效率和经济效益,冷却水管采用27mmX2mm的薄壁铁管,水管接头采用丝扣套筒连接。
在混凝土施工前,水管系统均经过通水试压,仔细检查每一个接头,确保管路不漏水。
在混凝土浇筑和钢筋绑扎过程中,不得损坏管路,确保供水的连续性。
冷却水管管路采用回旋形布置,水平管间距为150厘米,距离四周边缘为50厘米;对于承台高度为2米时,在承台布置二层冷却水管(具体见下图)。
4.3.2通水控制温度根据混凝土浇筑过程中的测温情况,适时向管通水,通过水循环,带走承台混凝土部的部分热量,使混凝土部的温度降低到要求的限度。
控制冷却水进、出水的温差不大于50C。
根据测温数据相应调整水循环的速度,以充分利用混凝土的自身温度,即中部温度高、四周温度低的特点,在循环过程中自动调节温差。
冷却水管安装时,要用钢筋骨架和支撑桁架固定牢靠。
在承台边设置循环水蓄水池,用来把循环出的热水浇筑到砼表面来减少砼外的温差。
4.4承台混凝土测温统计同样以下余角海特大桥2#桥墩承台测温统计资料图表为例,各测点的温度图表如下;(表面温度、中心温度、环境温度)通过温度测量监控,承台混凝土部最高温度为59℃,与承台混凝土表面温差小于20℃。
达到了预期的目的,该承台施工方法是可行的。
4.5承台外观质量、裂纹检查情况浇注完成的混凝土成品,颜色均匀,无蜂窝、麻面等质量通病出现。
现场制取混凝土抗压试件强度合格。
经现场仔细检查确认承台混凝土无有害裂纹产生。
5 混凝土的保温养护混凝土浇筑完毕后转入养护阶段。
防止混凝土开裂的一个重要原则是尽可能使新浇筑混凝土少失水分及外温差控制在允许围(不大于20℃)。
混凝土边缘部分散热快、温度峰值低,而中心部位散热慢、温度峰值高,同时在混凝土表面干燥或水分蒸发过快时,都会引起表面混凝土开裂,且裂缝会向发展。
因而,在采取混凝土部降温措施的同时,在承台混凝土裸露面须采取适当的保温、保湿措施。
在承台混凝土终凝后,须对承台表面进行蓄水养护,采用直接在基坑蓄水的方法,蓄水深度为10~50cm。
白天环境温度较高,为加快混凝土部热量的散发,需减少蓄水深度;晚上环境气温较低,为保证混凝土外温差不至过大,需加大蓄水深度。
6 施工质量通病防治措施6.1 避免砼圬工表面出现蜂窝、麻面的措施6.1.1 砼搅拌时严格控制配合比,经常检查,保证材料计量准确。
6.1.2 捣实砼拌合物时,插入式振捣器移动间距不应大于其作用半径的1.5倍,振捣器至模板的距离应不大于振捣器有效作用半径的1/2。
为保证上下层砼结合良好,振捣棒应插入下层砼5厘米。
6.1.3 砼浇注时严格掌握好每点的振捣时间,合适的振捣时间由下列现象来判断:砼不再显著下沉,不再出现气泡,砼表面出现水平状态,并将模板边角填满充实。
6.1.4 砼灌注过程中注意经常检查模板、支架、堵缝等情况。
6.2 避免出现砼圬工缺棱掉角的措施6.2.1 模板必须涂刷脱模剂,以利于拆模,砼浇注后应认真养护。
6.2.2 拆除砼圬工结构侧面非承重模板时,要确保砼强度已达到施工. . . .规规定的标准。