水泥混凝土桥面冻融破坏的原因与防治
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混凝土冬季施工常见冻害及预防混凝土是建筑工程中常用的材料之一,它的不可置否的优点是强度高、耐久性强。
然而,在冬季施工过程中,混凝土面临着一系列冻害问题。
这些冻害问题可能导致混凝土质量下降甚至发生结构性失效。
因此,在混凝土冬季施工中,应对常见的冻害问题进行预防是至关重要的。
本文将介绍混凝土冬季施工常见冻害及预防措施。
一.冻胀引起的开裂问题冻胀是混凝土冬季施工中最常见的问题之一。
当混凝土中的水遇到低温时,会发生冻胀现象,导致混凝土开裂。
这种冻胀引起的开裂问题会严重影响混凝土的强度和耐久性。
为了预防冻胀引起的开裂问题,可以采取以下措施:1.使用低温混凝土:在冬季施工过程中,可以使用低温混凝土来减少冻胀的发生。
低温混凝土的配合比需要根据施工环境的温度来确定。
2.加强配筋:在设计混凝土结构时,可以增加配筋的数量和密度,以增强混凝土的抗张能力和抗开裂能力。
3.保护混凝土表面:在浇筑混凝土后,可以覆盖保温材料或使用加热设备来保护混凝土表面,以防止冻胀引起的开裂。
二.冻融循环引起的破坏问题冻融循环是混凝土冬季施工中另一个常见的问题。
当混凝土经历多次冻融循环时,会发生体积膨胀和收缩,导致混凝土表面破坏和剥落。
这种破坏问题会降低混凝土的强度和耐久性。
为了预防冻融循环引起的破坏问题,可以采取以下措施:1.使用抗冻剂:在混凝土施工过程中加入抗冻剂可以降低混凝土的冻结温度,减少冻融循环引起的体积变化。
2.控制混凝土强度等级:根据冬季施工环境的要求,选择合适的混凝土强度等级,以提高混凝土的抗冻融能力。
3.增加混凝土密实度:通过控制混凝土的水灰比,加强振捣和养护措施,提高混凝土的密实度,减少冻融循环引起的破坏。
三.冻胀引起的脱层问题冻胀引起的脱层是混凝土冬季施工中较为严重的问题之一。
当混凝土中的水遇到低温时,会发生冻胀现象,导致混凝土与骨料之间的粘结力下降,导致脱层问题的发生。
脱层问题不仅会降低混凝土的强度和耐久性,还会给建筑结构带来安全隐患。
混凝土抗冻性能的影响因素及原理混凝土抗冻性能是指混凝土在低温环境下的抵抗冻融循环破坏的能力,是混凝土的重要性能之一。
混凝土抗冻性能的影响因素主要包括材料、结构和环境三个方面。
本文将从这三个方面详细介绍混凝土抗冻性能的影响因素及其原理。
一、材料因素对混凝土抗冻性能的影响1.水泥水泥是混凝土中最重要的材料之一,其质量对混凝土的抗冻性能有着重要的影响。
一般来说,水泥的早期强度越高,其抗冻性能越好。
这是因为早期强度高的水泥,其水化程度也更高,能够更好地填充混凝土中的孔隙和缝隙,减少混凝土内部的孔隙度,从而降低混凝土的渗透性和吸水率,提高混凝土的抗冻性能。
2.骨料骨料是混凝土中的重要组成部分,其质量对混凝土的抗冻性能也有着重要的影响。
一般来说,骨料的强度、密度和形状等都会影响混凝土的抗冻性能。
强度高、密度大、形状规则的骨料,能够更好地填充混凝土中的孔隙和缝隙,减少混凝土内部的孔隙度,从而提高混凝土的抗冻性能。
3.掺合料掺合料是混凝土中的辅助材料,如矿渣粉、飞灰等。
适量掺入掺合料可以改善混凝土的抗冻性能。
这是因为掺合料中含有一定量的氧化钙、氧化镁等化合物,能够与水泥中的氢氧化钙、氢氧化镁等化合物反应生成较为稳定的水化产物,填充混凝土中的孔隙和缝隙,减少混凝土内部的孔隙度,从而提高混凝土的抗冻性能。
二、结构因素对混凝土抗冻性能的影响1.配筋率配筋率是混凝土结构中钢筋与混凝土截面面积之比。
适当的配筋率能够增强混凝土的抗冻性能。
这是因为增加配筋率可以提高混凝土的抗张强度和抗弯强度,减少混凝土内部的裂缝,从而降低混凝土的渗透性和吸水率,提高混凝土的抗冻性能。
2.浇筑与养护混凝土的浇筑和养护过程是影响混凝土抗冻性能的重要因素。
浇筑时要按照规定的施工工艺和施工要求进行,避免出现孔洞、空鼓等现象。
在养护过程中要控制混凝土的温度和湿度,防止混凝土过早失去水分,导致混凝土内部的微观结构不稳定,从而降低混凝土的抗冻性能。
三、环境因素对混凝土抗冻性能的影响1.温度温度是影响混凝土抗冻性能的重要环境因素。
混凝土冻融循环原理一、引言混凝土是建筑工程中常用的一种材料,它具有高强度、耐久性、抗压性和防火性等优点,因此在建筑结构中得到广泛应用。
但是,在气候变化和环境污染等因素的影响下,混凝土结构可能会遭受冻融循环的破坏。
混凝土的冻融循环破坏是指在冬季低温和春季高温交替的环境下,混凝土内部发生的冻胀和融胀作用,导致混凝土破裂、开裂、剥落等破坏现象。
本文将介绍混凝土冻融循环的原理和机理。
二、混凝土的组成和性质混凝土是由水泥、砂子、石子和水等原材料按一定比例配制而成的一种人造建筑材料。
混凝土的主要性质包括强度、密度、渗透性、抗冻性和耐久性等。
三、冻融循环的原理冻融循环破坏是指在低温下,混凝土内部的水分会结成冰,从而导致混凝土体积增大,产生冻胀作用。
随着温度升高,冰会融化成水,混凝土体积缩小,产生融胀作用。
这种交替循环的过程就是冻融循环。
在冻融循环过程中,混凝土内部的冰晶会不断生长,从而导致混凝土内部产生应力集中,进而引发混凝土的破坏。
四、混凝土的抗冻性混凝土的抗冻性是指混凝土在冻融循环过程中的抵抗能力。
混凝土的抗冻性受到多种因素的影响,包括材料的组成、水胶比、气孔率、孔隙度和孔径分布等。
其中,水胶比和气孔率是影响混凝土抗冻性的最重要因素。
水胶比是指混凝土中水和水泥的质量比,水胶比越大,混凝土的抗冻性越差。
这是因为水胶比大,混凝土中的水分含量就会增加,从而在冻融循环过程中,混凝土内部的冰晶会更多,导致混凝土内部应力更大,增加混凝土破坏的风险。
气孔率是指混凝土中的空隙率,气孔率越大,混凝土的抗冻性越好。
这是因为气孔可以缓冲冰晶的生长,从而减少混凝土内部的应力集中,降低混凝土的破坏风险。
五、混凝土冻融循环破坏机理混凝土冻融循环的破坏机理主要包括三个方面:冰晶的生长、应力的积累和混凝土的破坏。
1、冰晶的生长在低温下,混凝土中的水分会结成冰晶,这些冰晶会在混凝土内部不断生长,导致混凝土内部的应力集中。
当冰晶的生长达到一定程度时,就会引起混凝土的破坏。
道路路面一般会由于气候、施工环境、施工技术及施工经验等的影响,混凝土冬季施工常见病害有脱皮、裂缝、受冻等,其形成原因不同,对混凝土质量的影响也有较大差别。
起皮表现为混凝土表层呈粉状或块状脱落并形成麻面。
因冬季温度低,混凝土强度增长缓慢,若拆模过早,极易造成混凝土表层脱落、起皮。
此外,混凝土浇筑时振捣不到位、抹面不及时等也可造成混凝土表层脱落、起皮。
裂缝可分为表面裂缝、深层裂缝及贯穿裂缝。
表面裂缝一般危害性较小;深层裂缝部分切断了结构断面,具有一定的危害性;贯穿裂缝破坏了混凝土整体的结构,危害较严重。
引起混凝土裂缝的原因主要有以下几种:1、水泥不合格引起混凝土龟裂;2、混凝土中水及水泥含量较高,混凝土散热和硬化过程中产生的收缩应力大于混凝土极限抗拉强度,使混凝土产生收缩、干缩裂缝;3、混凝土内部的水化热与混凝土表面形成较大温差,产生的表面抗拉应力大于混凝土极限抗拉强度,在混凝土表面形成温差裂缝。
混凝土受冻是混凝土中的游离水在低温状态下结冰,水泥的水化作用停止,从而对混凝土强度产生一系列的影响。
混凝土受冻一般分为四种:混凝土初龄受冻、混凝土幼龄受冻、混凝土成龄受冻、混凝土达到设计强度后受冻。
混凝土初龄受冻是指混凝土初凝前或刚一初凝便受冻的情形,这种情况下,混凝土中水泥处于“休眠状态”,可看作为一种物理损害,等温度恢复到正温后,可以通过物理方法弥补,使混凝土强度不受影响。
通过对混凝土重新搅拌,甚至可提高混凝土强度,但是此法无法避免工程工期延长的影响。
混凝土幼龄受冻是指混凝土初凝后在水化胶凝期间受冻,水结冰后体积膨胀,冻胀作用使混凝土内部产生空隙,破坏了混凝土的整体性和紧密性,根据混凝土中水分转移情况的不同,可引起混凝土后期强度的不同损失。
混凝土成龄受冻是指水泥进入凝聚结晶阶段后受冻,混凝土强度与耐久性基本没有损失。
混凝土达到设计强度后受冻时,已进入水泥水化的结晶期,此时混凝土具有抗冻性。
可见,防止混凝土早期受冻是保证混凝土冬季施工质量的关键。
水工建筑物的冻融破坏与防治措施摘要:混凝土工程发生破坏的原因是多种多样的。
就冻融破坏而言,一般都是经过由表及里的过程,首先混凝土建筑物表层发生剥蚀,并逐渐向深层发展,直至混凝土产生酥松,失去强度,最后导政工程局部或整个工程破坏。
据调查,发生破坏的工程部位大多在水位变化区,如挡水建筑物的迎水面,涵洞,进水闸以及混凝土渠道边坡等。
由于工程的某一部位发生了破坏,首先破坏了工程的整体性,削弱了结构的受力能力,降低了工程效益,甚至导致工程报废或发生是敌。
因此,水工混凝土建筑物的冻融破坏与防治是一个值得重视和研究的重要课题。
关键词:水工建筑物;冻融破坏;防治措施众所周知,当混凝土达到一定强度后,长期处在睡下或一直出在干燥条件下,他是不会发生冻融破坏的。
如果混凝土一直处于冻结状态,而不发生融解,混凝土也不会发生破坏。
只有当混凝土处于湖湿状态并经频繁的冻融交替循环,达到一定程度后,才逐步发生破坏,而且随着冻融次数的增加,破坏愈来愈严重。
长期以来,人们一直认为冻融破坏是由于混凝土毛细管内存在可动水,冻结后,水变冰,体积膨胀,产生冻胀应力,当冻胀里超过混凝土的抵抗力时,混凝土即发生破坏;引气混凝土之所以抗冻性能好,是因为混凝土内的微小气泡害断了混凝土内的毛细通道,提高了混凝土的抗渗能力,阻止了外界水分的侵入,减少了混凝土内的可冻水;另外由于这些微小气泡能起到松弛应力的作用,即气泡卸压的物理作用,增强了混凝土的抗冻能力。
因此,减少混凝土内部可冻水的存在对提高混凝土的抗冻性是十分有效的。
提高混凝土的抗冻性能,关健在于选择优良的混凝土配合比,原材料,掺用优质的引气剂,减少混凝土内有害毛细水,使混凝土内可冻水减少到最小程度,改善混凝土孔隙结构;另外要提高混凝土施工质量,增强混凝土的抗渗性,从而达到提高混凝土抗冻性的目的。
掺用优质引气剂(或引气减水剂)室内研究与长期工程实践表明,提高混凝土抗冻性的重要而又有效的措施之一是在混凝土中掺入一定量的引气剂或引起减水剂,并保证其具有足够的含气量。
在冬季,告诉公路和城市道路为防止因结冰和积雪使汽车打滑造成交通事故,通常在路面撒盐以降低冰点去除冰雪。
近年来,国内外交通行业和学术界越来越注意到除冰盐对混凝土路面和桥面造成的严重破坏,事实证明盐冻剥蚀破坏是最严重的冻融破坏形式,在工程应用中发现除冰盐不仅加速了冻害,且渗入混凝土中的氯盐又导致严重的钢筋锈蚀。
一、破坏机理
1、渗透压增大导致混凝土空隙饱和吸水度提高,结冰压增大。
2、盐的结晶压力
3、盐的浓度梯度使受冻时因分层结冰产生应力
4、除静水压外,还存在盐溶液的渗透压
5、盐冻的产生加剧了冻害。
二、破坏特征
1、破坏从表面开始,逐渐向内部发展,表面砂浆剥落,骨料暴漏。
2、剥落层内部的混凝土保持坚硬完好。
3、这种破坏非常快,少则一冬,多则数冬,就可产生严重剥蚀伤
害。
4、干燥时侵蚀表面及裂纹内可见白色粉末晶体。
三、主要预防措施
1、混凝土必须引气,含气量应在5%左右。
2、要使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
3、掺粉煤灰、矿渣时注意降低水胶比,但提倡掺硅灰。
4、适当增加保护层厚度。
四、提高混凝土抗冻性的措施
1、降低混凝土水胶比,降低空隙率
2、掺加引气剂,保持含气量在4%~5%
3、提高混凝土强度,在相同含气量的情况下,混凝土强度越高,
抗冻性越好。
4、尽量使用粒径比较小的粗骨料,避免使用吸水率大、4~5um孔
比较多的骨料。
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混凝土的冻融循环性能及其影响因素一、引言混凝土是一种广泛应用的材料,具有优良的力学性能和耐久性。
但是,在寒冷地区,混凝土在冬季遭受冻融循环的影响,会导致其力学性能和耐久性的降低,甚至破坏。
因此,深入研究混凝土的冻融循环性能及其影响因素,对于保障混凝土结构的安全和可靠性具有重要的意义。
二、混凝土的冻融循环性能冻融循环是指混凝土在冬季遭受低温冻结,随后在春季融化的过程。
混凝土在冻融循环过程中,会发生很多物理和化学变化,导致其力学性能和耐久性的改变。
1.力学性能的变化混凝土在冻融循环过程中,会发生冻胀和冻裂现象,导致其力学性能的降低。
冻胀是指混凝土在冬季遭受低温冻结时,其中的水分膨胀而导致体积增大。
冻裂是指混凝土在冬季遭受低温冻结时,由于体积增大而发生的裂缝。
冻胀和冻裂都会导致混凝土的抗压强度和抗拉强度的降低。
2.耐久性的变化混凝土在冻融循环过程中,还会发生氯离子渗透、碳化和硫酸盐侵蚀等化学反应,导致其耐久性的降低。
其中,氯离子渗透是指混凝土中的氯离子在冻融循环过程中,由于水分的变化和冰的形成而向混凝土内部渗透。
氯离子渗透会导致混凝土中钢筋的锈蚀和混凝土的开裂。
碳化是指混凝土中的碳酸盐在大气中的二氧化碳作用下,发生化学反应而产生的现象。
碳化会导致混凝土中钢筋的锈蚀和混凝土的酸性增强。
硫酸盐侵蚀是指混凝土中的硫酸盐在冻融循环过程中,由于水分的变化而发生化学反应而产生的现象。
硫酸盐侵蚀会导致混凝土中的钙铝酸盐水化物的脱钙和混凝土的开裂。
三、混凝土冻融循环性能的影响因素混凝土的冻融循环性能受到多种因素的影响,主要包括混凝土本身的性质、环境因素和施工工艺等。
1.混凝土本身的性质混凝土的强度、孔隙度、水胶比、骨料种类和骨料的粒径分布等,都会对混凝土的冻融循环性能产生影响。
一般来说,混凝土的强度越高,冻胀和冻裂现象就会越少。
孔隙度也是影响混凝土冻融循环性能的关键因素,孔隙度越大,混凝土的冻胀和冻裂现象就越明显。
水胶比越低,混凝土的抗冻性越好。
混凝土危害与防护措施引言混凝土是一种广泛应用于建筑和基础设施领域的重要材料。
然而,长期以来,我们也意识到混凝土存在一些危害和损坏的问题。
本文将讨论混凝土的危害以及如何采取相应的防护措施来延长其使用寿命和保障工程质量。
一、混凝土的危害1. 钢筋锈蚀混凝土中的钢筋暴露在潮湿环境中会受到氧气和水分的侵蚀,加速锈蚀的过程。
钢筋锈蚀不仅会降低钢筋的强度,还会导致内部应力的增加,从而导致混凝土开裂和破坏。
2. 冻融损伤在寒冷地区,混凝土容易受到冻融循环的影响,即在低温下水分凝结成冰,冰膨胀会引起混凝土的开裂和脱落。
这种冻融损伤会导致混凝土结构的强度和稳定性下降。
3. 碱-骨料反应碱-骨料反应是一种发生在混凝土中的化学反应,主要是由于骨料中存在的某些矿物质与混凝土中的碱性成分反应形成胶体,导致混凝土膨胀、开裂和破坏。
这种反应是混凝土危害的常见原因之一。
4. 硫酸盐侵蚀在工业环境中,混凝土常常面临硫酸盐的侵蚀。
硫酸盐对混凝土的侵蚀主要是通过与水分发生反应形成硫酸,从而破坏混凝土的结构并降低其强度。
二、混凝土的防护措施1. 表面涂层涂层是一种常见的混凝土表面防护措施,通过在混凝土表面形成一层保护膜来阻止水分和有害物质的渗透。
常用的涂层材料包括聚合物涂料、硅酸盐涂料和硅酸钾涂料。
涂层的选择应根据具体工程需求和环境条件来确定。
2. 防水剂防水剂可以加入混凝土中,通过改善混凝土的孔隙结构,减少水分渗透。
常用的防水剂包括有机防水剂和无机防水剂。
防水剂的选择应根据混凝土的用途和环境条件来确定。
3. 补强和加固对于已经受损的混凝土结构,可以采取补强和加固的方法来延长其使用寿命。
常见的方法包括加固钢筋、加固碳纤维片和加固预应力等。
补强和加固应根据具体情况进行设计和施工。
4. 密封处理在混凝土施工完成后,进行密封处理可以有效防止水分渗透和有害物质的侵入。
常见的密封处理方法包括蜡涂层、硅酸盐封孔剂和聚合物封孔剂等。
密封处理的选择应根据混凝土的用途和环境条件来确定。
混凝土的抗冻融性能混凝土作为一种常见的建筑材料,在各种工程中都有广泛的应用。
而在寒冷地区或者冬季低温气候条件下,混凝土的抗冻融性能就显得尤为重要。
本文将重点探讨混凝土的抗冻融性能及其相关措施。
1. 抗冻融性能的定义混凝土的抗冻融性能指的是在冻融循环作用下,能够保持其结构和性能的能力。
冻融循环是指混凝土在低温下遭受冻结和融化交替作用的过程,这种循环会对混凝土的强度、耐久性和整体结构造成一定的影响。
2. 影响混凝土抗冻融性能的因素混凝土的抗冻融性能受到多种因素的影响,主要包括以下几个方面:2.1 混凝土材料的成分混凝土的抗冻融性能与其材料的成分密切相关。
合理选用适合的水泥、矿物掺合料和骨料,并控制水灰比,以提高混凝土的抗冻性能。
适量的矿物掺合料如粉煤灰、矿渣、硅灰等,能够改善混凝土的抗冻融性能。
2.2 浇筑和养护方式混凝土的浇筑与养护方式也对其抗冻融性能产生影响。
在低温条件下,合理控制施工工艺,避免混凝土过早失水或提前冻结,确保充分的养护时间,有助于提高混凝土的抗冻融能力。
2.3 温度和湿度条件低温和高湿度条件下,混凝土的抗冻融性能会受到更大的考验。
在设计和施工过程中,需要充分考虑当地的气候条件,并采取措施来减少温度和湿度对混凝土的负面影响,如采取保温措施、使用防水剂等。
3. 提高混凝土抗冻融性能的措施为了提高混凝土的抗冻融性能,我们可以采取以下方面的措施:3.1 加强混凝土的密实性通过合理的浇筑和振捣,确保混凝土的密实性,从而减少混凝土内部空隙,提高抗冻融能力。
3.2 控制水灰比和使用掺合料适当控制水灰比,使混凝土拥有合适的流动性和强度。
同时,使用适量的矿物掺合料可以减少水泥用量,提高混凝土的抗冻融性能。
3.3 添加防冻剂合理使用防冻剂,可以降低混凝土在低温下的冻结温度,提高其耐冻性能。
3.4 采取保温措施在施工过程中,合理的保温措施可以减少混凝土的温度降低速率,从而提高其抗冻融能力。
总之,混凝土的抗冻融性能是保障工程质量和使用寿命的重要因素。
第26卷第23期2010年12月甘肃科技Gansu Science and Techno logyVol.26N o.23D ec.2010浅析混凝土冻融破坏机理及防治对策窦鹏涛(兰州铁道设计院有限公司,甘肃兰州730000)摘要:混凝土冻融破坏是我国北方高寒地区混凝土结构产生的主要病害。
通过对混凝土冻融过程中破坏机理分析,在此基础上提出了混凝土冻融破坏防治对策,并结合耐久性规范对冻融混凝土结构耐久性设计进行了归纳和总结。
关键词:冻融破坏;机理;胶凝孔;毛细孔;破坏;耐久性中图分类号:TU528混凝土耐久性问题,是指结构在所使用的环境下由于内部原因或外部原因引起结构的长期演变,最终使混凝土丧失使用能力,即所谓的耐久性失效。
耐久性失效的原因很多,有冻融失效、碱-集料反应失效、化学腐蚀失效、钢筋锈蚀造成结构破坏等。
1混凝土冻融破坏机理混凝土是由水泥砂浆和粗骨料组成的毛细孔多孔体。
在拌制混凝土时为了得到必要的和易性,加入的拌和水总要多于水泥的水化水。
这部分多于的水便以游离水的形式滞留于混凝土中形成连通的毛细孔,并占有一定的体积。
这种毛细孔中的自由水就是导致混凝土遭受冻害的主要因素。
因为水遇冷结冰会发生体积膨胀,引起混凝土内部结构的破坏。
但应指出,在正常情况下,毛细孔中的水结冰并不至于使混凝土内部结构遭到破坏。
因为混凝土中除了毛细孔之外还有一部分水泥水化后形成的胶凝孔和其他原因形成的非毛细孔,这些空隙中常混有空气。
因此,当毛细孔中的水结冰膨胀时,这些气孔能起到缓冲调节作用,即能将一部分未结冰的水挤入胶凝孔,从而减少膨胀压力,避免混凝土内部结构破坏。
但当处于饱和水状态时,情况就完全两样了,此时毛细孔中的水结冰,胶凝孔中的水处于过冷状态,因为混凝土中水的冰点随孔径的减少而降低,胶凝孔中处于过冷状态的水分因为其蒸气压高于同温度下冰的蒸气压而向压力毛细孔中冰的边界面处渗透,于是在毛细孔中又产生一种渗透压力。
此外胶凝水向毛细孔渗透的结构必然使毛细孔中的冰体积进一步膨胀,由此可见,处于饱和状态的混凝土受冻时,其毛细孔壁同时承受膨胀压及渗透压两种压力。
混凝土的防冻融措施
混凝土的防冻融措施主要包括以下几个方面:
1. 使用抗冻剂:抗冻剂可以改善混凝土的抗冻性能,常用的抗冻剂包括氯化钙、氯化钠、甘油等,可以有效降低混凝土的冰点温度,提高混凝土的抗冻性能。
2. 控制水灰比:控制混凝土的水灰比可以减少混凝土中的自由水分含量,从而降低混凝土的冰融损伤。
一般来说,水灰比低于0.45可以有效提高混凝土的抗冻性能。
3. 精细骨料和细度模数的控制:精细骨料可以增加混凝土的内部密实性,提高抗渗性和抗冻性能。
细度模数的控制可以使混凝土的颗粒大小分布均匀,减少内部孔隙,防止冰融损伤。
4. 控制施工时的温度:在施工过程中,要注意控制混凝土的温度,避免低温施工,可以采取采暖、保温等措施,以提高混凝土的抗冻性能。
5. 防止冻融循环:在寒冷地区,可以采取措施防止混凝土的冻融循环,如采用防水层、衬垫、排水系统等,以减少冰融损伤。
总的来说,混凝土的防冻融措施主要包括使用抗冻剂、控制水灰比、控制粒径和粒度分布、控制施工温度以及防止冻融循环等措施,以保证混凝土在低温环境下具有良好的抗冻性能。
分析桥面铺装破坏原因及预防措施【摘要】桥面铺装是桥梁的重要组成部分,桥面铺装即行车道铺装,也就是桥面保护层,它是车辆直接作用的部分。
同时保护行车道板不会受到车轮的直接磨损,减少车轮对桥梁结构的冲击力 ,改善行车条件保证行车安全。
因此,行车道铺装要求有一定的强度,防止开裂,并保证耐磨。
【关键词】公路桥梁;桥面铺装;破坏原因;防治措施桥面铺装的质量将直接影响整条公路的运营管理和行车安全,因此在施工和养护过程中切不可掉以轻心,只有严格按技术规范施工,不断摸索,总结经验发现问题及时解决,才能防患于未然,保证公路桥梁的畅通无阻。
1.严格控制材料质量,科学合理的组织施工作为构成工程实体的材料,是工程质量的命脉,没有合格的材料,就不可能建造出合格的工程,这一点,只要能够按照有关规定进行控制即可。
避免人为形成质量隐患,尤其是在桥梁维修项目中,为了保证不中断交通,采用单车道封闭施工时,必然会产生纵向施工缝,纵向施工缝位置的选择应尽量避开行车的轮迹带。
科学组织施工,尽量连续施工,不设或少设横向施工缝。
横向施工缝必须设置时尽量将其设置在伸缩预留槽处。
在进行接缝施工时,结合面必须凿出粘结牢靠的混凝土骨料,结合面应做成垂直面。
(1)首先设计人员设计时应参照《公路桥梁通用图》中相应部分图纸,并且应对容易发生桥梁铺装层破坏的局部地方进行加强设计。
(2)施工人员应严格按照国家现行《公路桥涵施工技术规范》执行。
应特别注意在梁板与铺装层、铰缝与梁板等混凝土相互结合的部位在其表面进行凿毛处理并清理其表面浮浆,并要保证铰缝底部钢筋搭接符合设计要求,铰缝底模漏浆等。
(3)施工测量人员应经常复核施工标高,避免因施工原因造成梁板标高超高,应将标高误差降低到施工允许范围内,以确保在架完梁后保证铺装层的厚度符合设计要求。
(4)桥面铺装层施工时,施工人员应随时注意钢筋网的变化,在钢筋网底部应多布置一些混凝土垫块,以减少由于人为、机械等因素造成钢筋网局部地方紧贴梁板,而顶部保护层过大。
严寒地区路堑边坡冻融破坏机理与防治措施在严寒地区,路堑边坡的冻融破坏是一种常见而严重的问题。
冻融破坏是由于土壤经历低温冻结和高温融化的循环过程中引起的。
当土壤中的水分冻结时,它会膨胀,导致土壤颗粒之间的结合力减弱,从而使边坡面上的土壤发生位移和滑动。
当冰冻的土壤开始融化时,土壤又会发生沉降和收缩,导致土壤的稳定性降低。
为了防止路堑边坡的冻融破坏,需要采取一系列的措施。
以下是一些常见的防治措施:1.合理设计和改善边坡结构:在严寒地区,边坡的设计要考虑到冻融破坏的可能性。
通过增加边坡的倾角、加强边坡支护结构(如挡墙、锚杆支护等)可以提高边坡的稳定性。
2.排水系统的建设:良好的排水系统可以减少冻融破坏的可能性。
在边坡中设置排水沟、排水管道等可以有效排除土壤中的水分,减少冻结和融化的水分对土壤稳定性的影响。
3.冻结加固:冻结加固是一种常用的防治措施。
通过在边坡中设置冻结管或注入冻结剂,可以使土壤冻结成为一个坚固的“体积”,从而增强边坡的稳定性。
4.减少冻融循环次数:在边坡的设计和施工中,可以尽量减少冻融循环的次数。
例如,在施工阶段,可以采取覆盖边坡的方式,保持土壤温度的稳定,减少冻融的发生。
5.加固土壤:在边坡中加固土壤是另一种有效的防治措施。
可以通过添加填充材料、加固土壤的结构等方式来增强土壤的稳定性,减少冻融破坏的可能性。
除了以上措施,定期的检测和维护也是预防冻融破坏的重要手段。
通过定期检查边坡的变形情况、排水系统的状况等,可以及时发现并修复潜在的问题,确保边坡的稳定性。
总之,在严寒地区,防治路堑边坡的冻融破坏需要综合考虑边坡结构、排水系统、土壤加固等多个方面的因素。
只有通过科学合理的设计和有效的措施,才能有效预防冻融破坏的发生,确保道路的安全和可靠性。
混凝土中冻融循环原理混凝土是一种广泛使用的建筑材料,但在寒冷地区或气候变化大的地区,混凝土会经历冻融循环,从而导致损坏。
因此,研究混凝土中冻融循环的原理非常重要。
冻融循环是指混凝土在温度变化的过程中发生冻结和融化的循环过程。
这种循环过程对混凝土的性能和耐久性产生了很大的影响。
在冻结过程中,水在混凝土中结晶并膨胀,导致混凝土的体积增加。
当混凝土融化时,结晶的水会融化并流出混凝土,使混凝土体积缩小。
这种体积的扩大和收缩会导致混凝土的开裂和损坏。
混凝土中冻融循环的原理可以通过以下几个方面来解释:1. 混凝土中的水分含量对冻融循环的影响混凝土中的水分含量对冻融循环产生了很大的影响。
当混凝土中的水分较高时,冻结过程中水分结晶形成的冰晶会膨胀,从而导致混凝土的体积增大。
当混凝土融化时,冰晶融化并流出混凝土,混凝土的体积缩小。
这种体积的变化会导致混凝土的开裂和损坏。
2. 混凝土中的孔隙结构对冻融循环的影响混凝土中的孔隙结构对冻融循环也产生了很大的影响。
当混凝土中的孔隙结构较大时,冻结过程中水分结晶形成的冰晶会扩大孔隙,从而导致混凝土的孔隙结构变得更大。
当混凝土融化时,冰晶融化并流出混凝土,孔隙结构又变得更小。
这种孔隙结构的变化也会导致混凝土的开裂和损坏。
3. 混凝土中的气孔对冻融循环的影响混凝土中的气孔对冻融循环也产生了很大的影响。
当混凝土中存在气孔时,冻结过程中水分结晶形成的冰晶会扩大气孔,从而导致混凝土的气孔变得更大。
当混凝土融化时,冰晶融化并流出混凝土,气孔又变得更小。
这种气孔的变化也会导致混凝土的开裂和损坏。
4. 混凝土中的钢筋对冻融循环的影响混凝土中的钢筋也对冻融循环产生了很大的影响。
当混凝土中的钢筋与周围的混凝土发生变形时,钢筋会对混凝土产生较大的应力。
在冻融循环中,混凝土的体积变化会导致钢筋的应力变化,从而导致钢筋与混凝土之间的黏结力变化。
这种钢筋与混凝土之间的黏结力的变化也会导致混凝土的开裂和损坏。
混凝土抗冻技术及应用规范一、前言混凝土是一种常用的建筑材料,但在寒冷的冬季,由于水的冻融作用,混凝土易受到破坏。
因此,混凝土抗冻技术及应用规范成为了建筑工程中的重要问题。
本文将对混凝土抗冻技术及应用规范进行全面的介绍,包括混凝土抗冻机理、抗冻措施、抗冻性能测试和应用规范等方面。
希望能为建筑工程中的混凝土抗冻问题提供参考和帮助。
二、混凝土抗冻机理混凝土的抗冻性能是指混凝土在低温下抵御冻融循环作用的能力。
混凝土抗冻机理主要有以下几个方面:1.水的冻融作用:水的冻融作用是混凝土抗冻性能受损的主要原因。
当混凝土中的水分遇到低温时,会发生冻结反应,水会膨胀,从而使混凝土内部产生压力,当温度回升时,水会融化,这时内部产生的压力会对混凝土产生破坏。
2.混凝土孔隙结构:混凝土的孔隙结构也是影响混凝土抗冻性能的重要因素。
混凝土中的孔隙会使水分进入,当温度降低时,水分会膨胀,使孔隙扩大,从而导致混凝土的强度下降。
3.混凝土材料性质:混凝土材料的性质也会影响混凝土的抗冻性能。
例如,水泥的种类、砂石的质量等都会影响混凝土的抗冻性能。
三、抗冻措施为了提高混凝土的抗冻性能,可以采取以下措施:1.混凝土配合比设计:通过优化混凝土配合比设计,可以提高混凝土的抗冻性能。
例如,适当增加水泥的用量、减少混凝土中的孔隙等。
2.控制混凝土的含水率:混凝土的含水率直接影响混凝土的抗冻性能。
因此,控制混凝土的含水率是提高混凝土抗冻性能的重要措施。
3.添加混凝土添加剂:添加剂可以改善混凝土的物理和化学性质,提高混凝土的抗冻性能。
例如,添加减水剂、增强剂、气泡剂等。
4.保护混凝土表面:混凝土表面的保护可以防止冻融作用对混凝土的破坏。
例如,采用覆盖物、防水涂料等。
四、抗冻性能测试混凝土的抗冻性能可以通过以下测试方法进行评估:1.冻融试验:冻融试验是评估混凝土抗冻性能的常用方法。
将混凝土试件置于低温环境中,进行多次冻融循环试验,然后测定混凝土的强度、质量损失等指标。
混凝土结构设计中的冻融原理一、引言混凝土是一种常见的建筑材料,其优点在于强度高、耐久性好等。
但是,在一些寒冷的地区,混凝土结构经常会受到冻融的影响,从而导致结构的破坏。
因此,在混凝土结构设计中,必须考虑冻融的影响,并采取相应的措施保证结构的安全性。
二、冻融的原理在混凝土结构中,冻融是指混凝土在不同温度下,经历了冻结和融化过程。
当混凝土中的水分在温度低于0℃时变成冰,冰的体积将会增大约9%。
这个过程中,如果混凝土结构的强度不足以承受这种变形,就会导致混凝土的开裂或者破坏。
另外,在融化的过程中,冰体积减小,可能会导致混凝土结构的收缩和裂缝,进一步加剧结构的损坏。
三、混凝土结构的抗冻性设计为了保证混凝土结构的安全,必须考虑冻融的影响,并采取相应的措施。
混凝土结构的抗冻性设计主要包括以下几个方面:1、混凝土材料的选择混凝土的抗冻性能取决于其材料的性质。
因此,在混凝土结构的设计中,必须选择具有良好抗冻性能的材料。
一般来说,混凝土中的水泥、砂、骨料等材料的选用都会影响混凝土的抗冻性能。
其中,水泥的品种和含量对混凝土的抗冻性能影响最为显著。
常见的防止混凝土冻融的措施是在混凝土中加入适量的防冻剂,以减少混凝土中的水分在低温下的冻结。
2、混凝土的强度设计混凝土在低温下的强度会受到影响,因此,在混凝土结构的设计中,必须考虑到低温下混凝土的强度。
一般来说,混凝土的抗冻性能与其强度密切相关。
因此,在混凝土结构的设计中,必须采用一定的强度设计原则,以保证混凝土结构在低温下的强度。
3、结构的设计混凝土结构的设计也需要考虑到冻融的影响。
一般来说,混凝土结构的设计应该遵循以下原则:(1)应该采用充分的预应力或钢筋加固,以增加结构的强度和刚度。
(2)应该避免结构的空心部分,以减少冰体积变化对结构的影响。
(3)应该在结构中留有适当的伸缩缝隙,以减少结构受到冻融影响的程度。
4、维护和保养混凝土结构的维护和保养也是保证其抗冻性的重要方面。
冻融侵蚀的影响因素及防治措施冻融侵蚀是指在寒冷地区,由于水在冻结和融化过程中产生的体积变化,导致地表岩土松动,从而引发侵蚀的现象。
冻融侵蚀对地表和土壤的稳定性和生态环境造成了严重影响,因此,研究冻融侵蚀的影响因素和防治措施非常重要。
影响因素1.温度变化:冻融侵蚀主要发生在寒冷地区,温度变化是冻融侵蚀的首要因素。
温度的昼夜变化、季节变化以及年际变化都可能对冻融侵蚀造成影响。
2.土壤含水量:土壤中的含水量是冻融侵蚀的重要因素。
当土壤中的含水量较高时,水在冻结时会形成冰膜,增加冻结的力量,从而加剧侵蚀的程度。
3.土壤固结度:土壤的固结度是指土壤颗粒间的接触力,也是冻融侵蚀的影响因素之一、固结度较低的土壤容易受到冻融作用的影响,从而加剧侵蚀。
4.地形和坡度:地形和坡度对冻融侵蚀有显著影响。
在陡峭的山坡上,水在冻结过程中容易形成冰川,增加了冻融侵蚀的力量。
防治措施1.合理规划土地利用:合理规划土地利用是预防和减轻冻融侵蚀的重要措施。
在寒冷地区,应避免在易发生冻融侵蚀的地区开展农业、工业等活动,减少土壤的破坏和侵蚀。
2.加强水资源管理:合理利用和管理水资源可以减轻冻融侵蚀的影响。
避免水分过度积聚和堆积,以减少冻结过程中水分的体积膨胀造成的压力。
3.提高土壤质量:改善土壤结构,提高土壤的固结度和抗冻性,对于控制冻融侵蚀非常重要。
通过添加有机质、改良土壤、合理施肥等措施,提高土壤的保水能力和抗冻性。
4.构筑防护措施:在易受冻融侵蚀地区,可采用人工构筑的地表覆盖体系,如透水沥青、湿地建设等,能够有效减少水分渗透并加强土壤的稳定性。
5.种植植被:种植植被是防治冻融侵蚀的有效方法之一、植被能够增加土壤的覆盖率,减少土壤的暴露程度,保持土壤的稳定性,减缓冻融侵蚀的过程。
总结起来,冻融侵蚀的影响因素主要包括温度变化、土壤含水量、土壤固结度以及地形和坡度等。
为了减轻冻融侵蚀带来的影响,应采取合理规划土地利用、加强水资源管理、提高土壤质量、构筑防护措施以及种植植被等防治措施。
混凝土冬季施工冻害及预防措施混凝土冬季施工受到冻害的影响比较大,因此加强混凝土冻害的防治工作是当前混凝土冬季施工的重点与难点,作为施工人员一定要充分意识到混凝土冬季施工的重要性,精心规划施工程序,提高对混凝土冬季施工的管理。
由于冬季施工的环境不利于混凝土的凝固,因此在冬季进行混凝土施工时很容易出现各种冻害现象,为提高混凝土的施工质量,节约建筑工程的投资成本,我司对混凝土冬季施工的病害和施工要点进行深入的分析,并且针对冬季混凝土施工所出现的各种冻害采取相应的解决措施.1 混凝土冬季施工常见的冻害1。
1 混凝土表面脱皮混凝土的形成主要是依靠水泥的水化作用,由于冬季混凝土施工受到低气温的影响,导致混凝土的强度增长速度变慢,而此时如果不采取相应的保温措施,就会造成混凝土的表面因为受到温度的集聚变化而在混凝土的表面形成麻面,进而出现混凝土表面脱皮的现象。
同时如果混凝土的搅拌强度没有达到规定的硬度也会出现表面脱皮的现象。
1.2 混凝土裂缝在冬季进行混凝土施工最容易出现裂缝冻害,根据实践经验:冬季混凝土施工所出现的裂缝主要有表面裂缝、深层裂缝以及贯穿性裂缝。
它们的危害性依次变大,尤其是贯穿性裂缝容易导致混凝土整体构造破损,严重影响混凝土建设的质量。
导致混凝土出现裂缝的原因是:一是水泥的安定性不合格而导致混凝土出现龟裂。
水泥是混凝土的主要构成部分,水泥的质量直接影响混凝土的性能,如果水泥的安定性不高,就会导致其形成的混凝土容易出现龟裂;二是混凝土的内部水化热与混凝土的表面温度形成巨大反差,而产生混凝土表面抗拉应力大于混凝土极限抗拉强度,而导致的裂缝。
此种现象是冬季施工的最显著现象,也是最容易出现的现象,因为冬季的气温比较低,受到热胀冷缩的影响比较大;三是混凝土中的各种原料构成比例不合理而导致混凝土出现收缩以及干收缩裂缝。
1.3 混凝土受冻在冬季进行混凝土施工,尤其气温比较低,混凝土内的水分很容易出现结冰的现象,一旦水分出现结冰现象就会影响混凝土的水泥水化作用,进而导致混凝土内的水分出现凝固而体积变大,最终在混凝土内部形成膨胀裂缝。
2013年第3期
(总第229期)
黑龙江交通科技
HE LLONGJIANG JIAOTONG KEJl
No.3,2013
(Sum No.229)
水泥混凝土桥面冻融破坏的原因与防治
李彦阳 ,郝宇
(1.黑龙江)k--农垦大学;2.大庆高新技术产业开发区规划建筑设计院)
摘要:以绥——满公路上水泥混凝土桥面为主要研究对象,详细分析了水泥混凝土桥面冻融破坏机理和防
治措施,同时对作为一种新型的维修桥面破损的建筑材料——钢纤维混凝土做了简要介绍。
关键词:混凝土;冻融破坏;防治措施;钢纤维混凝土
中图分类号:U445.7 文献标识码:c 文章编号:1008—3383(2013)03—0133—01
1引 言
21世纪是科学技术不断更新和迅速发展的世纪,对交 通土建工程提出了更高层次的要求。近年来,水泥混凝土路 面技术虽然发生了日新月异的变化,但水泥混凝土路面裂缝 采用的防治措施问题仍然面临着巨大挑战。 2桥面冻融破坏的原因 2.1混凝土冻融破坏机理 混凝土冻融破坏机理:常温下硬化的混凝土是由未水化 水泥、水泥水化产物、集料、水、空气共同组成的气—— 液——固三相平衡体系,当混凝土处于负温度下时,其内部 孔隙中的水分将发生从液相到固相的转变。由于水的固相 体积为其液相体积的1.1倍,随着温度的降低,空隙中的水 开始结冻,由于冻胀的压力作用,若毛细孔中充满90%以上 的水,则未冻结的水受到压力从它孔隙排出。附近若有分隔 的小气泡,则压力水渗入小气泡,组织受到一定程度的破坏, 使压力得到缓解。经过多次冻融循环后,这种体积膨胀应力 造成的损伤积累将会导致混凝土的永久性变形,从而破坏混 凝土结构。 2.2混凝土桥面破坏实例 此次在绥满公路阿城——尚志段调查桥面破坏时观察 的23座桥中,有一部分混凝土桥面破坏就属于冻融破坏。 由于黑龙江省位于我国北部,冬季寒冷多雨,冰冻时间长,因 此这类破坏属于普遍现象。根据现场观察取样可以得到产 生破坏的主要原因:桥面铺装部分混凝土产生细微裂缝,降 水由此处渗入路面基层、底基层,再由反复冻胀使裂缝变宽, 从而导致既大又深的裂缝破坏。另外由于混凝土路面在施 工时处在冰冻时期,当时铺筑时已经产生冻胀破坏。观察中 有两处桥面已经破坏十分严重,因此已经罩上了一层沥青材 料。再如哈尔滨二环路安乐街附近的立交桥,某些盖梁部分 也已经由于冻融原因而开裂。 3影响冻融破坏的因素 要对混凝土冻融破坏现象进行预防,首先要了解冻融破 坏的影响因素,即混凝土抗冻性的影响因素。失重率、水灰 比、拌和及振捣方式等都是重要的影响因素。浆体强度越 高,抗冻性越好。集料本身的抗冻性能也会影响整个混凝土 的抗冻性能。总之,影响混凝土抗冻性的原因很多,其机理 也相当复杂。但从本质上说,混凝土抵抗冻融破坏的能力主 要取决于混凝土自身的孔隙特征。 随着混凝土外加剂试验研究与运用技术的不断进步,依 据混凝土抵抗冻融破坏机理而提出的引气混凝土,在抵抗混 凝土冻融破坏的应用中越来越显示出它的优点与效果。试 验资料证明新拌混凝土的含气量每增加一个百分点,混凝土 的抗冻标号将比基准混凝土有较大程度的提高。在不改变 混凝土结构的基础上,目前积极而有效地防治冻融破坏的方 法可归纳为以下两类。 (1)提高混凝土的实际强度,保证混凝土的密实性,增 加混凝土抵抗冻融破坏的能力。 . (2)在普通混凝土中引入气泡,提高混凝土抗冻性。具 体来说有以下几种方式。 ①加防冻剂。它能使混凝土在负温下硬化,并在规定时 间内达到足够的防冻强度。 收稿日期:2012—11—20 ②加引气剂。它能改善混凝土拌合物的和易性,减少混 凝土的离析,提高混凝土的密实性、抗渗性、抗冻性。
在建设部和交通部新颁布的混凝土配合比设计规程与
施工规范中,明确指出:在严寒地区有水流作用和冰雪侵蚀
的混凝土中,必须掺入适量的引气剂,并规定不同情况下混
凝土含气量的控制范围。在黑龙江省,使用比较广泛、最具
代表性的应属松香酸钠了,在绥满公路阿城——尚志段增幅
高速公路混凝土中掺入的即为此类引气剂。
(3)混凝土的振捣密实与配合比。
混凝土的振捣密实与配合比优化,是增强混凝土抗冻性
的必要条件。从此次调查桥面破损、裂缝的情况分析,造成
这种破坏的原因还与混凝土的密实性有关。如距阿城K86
+525处的一个三孔板桥,由于磨损,现在桥面已经露出细
骨料,是由于当时施工振捣不密实,可见到骨料中有许多蜂
窝状小洞,从而导致混凝土内部疏松,这也是此桥破损的原
因之一。
4桥面冻融破坏的防治措施
随着我国科技的进步和工农业的迅速发展,城乡交流日
益活跃,道路交通量大幅增加,大型客车和重型货车也日益
增多,导致交通拥挤和车辆的刹车启动频繁,从而对桥梁面
层的结构强度和使用性能要求更高。因此,钢纤维混凝土作
为一种新型维修桥面铺装的建筑材料在国内外得到迅速发
展。早在20世纪6O年代,美国就出现了钢纤维混凝土桥
面。在我国,自1986年大连第一届钢纤维混凝土科技与应
用研究成果交流会以来,对钢纤维混凝土的力学性能和结构
研究越来越深入,并在混凝土修补、维修桥面等方面等到应
用。
与普通混凝土和钢筋混凝土相比,钢纤维混凝土具有很
高的韧性和抗折性,在耐磨耗、抗冲击、控制裂缝方面都有优
良的力学性能,它能够克服类似一般混凝土的脆性问题。在
冲击荷载和重复荷载作用下,耐久性能明显提高。因此,钢
纤维混凝土的出现被认为是继钢筋和预应力混凝土之后,对
混凝土材料的又一次革命。目前正日益广泛地应用在公路、
桥梁、隧道、机场跑道、水工大坝、高层建筑等各个领域中。
据报道,日本所有的公路桥,每年的修补桥面的费用高
达数百亿日元。我国虽无这样详细的统计数字,但混凝土桥
面层因开裂、破坏而失修的事实有目共睹。在此次野外调查
中,绥满公路上的某些桥面破损已十分严重。大量的实践表
明,掺人钢纤维的混凝土作为桥面面层铺装,使用一段时间
后无明显开裂现象,完整性良好。我国自20世纪80年代以
来,在许多地区应用了钢纤维混凝土桥面面层,例如北京安
慧立交桥面、上海虹桥机场高架车道、杭州钱塘江大桥桥面
铺装等等,效果均不错,实践证明,钢纤维混凝土是解决桥面
开裂破坏最理想的材料。
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