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摘要:随着中国经济的不断发展,社会的不断进步,道路桥梁设计与施工也发生了翻天覆地的变化,取得了重大的成就,但是与此同时,道路桥梁设计与施工也存在一些问题与不足。基于此,本文就道路桥梁施工中混凝土裂缝的原因进行分析,并提出相关的解决措施。
关键词:道路桥梁;混凝土裂缝;措施
中图分类号:TV331文献标识码: A
引言
裂缝是混凝土道路桥梁施工中普遍存在的现象,对其进行分析,认真研究,采用合理的办法来进行处理,并在施工中利用各种措施来进行预防裂缝的发生,是确保我国混凝土道路的质量和更好发展重要手段。
一、导致道路桥梁施工中混凝土裂缝产生的原因
水泥、骨料以及一些外加剂和掺合料一起构成了混凝土,如果在施工中使用劣质的混凝土就会导致桥梁裂缝的产生,当然,导致混凝土出现裂缝的原因还有在搅拌、浇筑和施工过程中操作不当或外部环境的影响等。
(一)温度裂缝
混凝土主要的特点就是体积大,而表面系数相对较小。水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而混凝土结构因其体积大,而表面系数相对较小,不利于混凝土结构内部热量向外散发,造成了热量在混凝土结构内部聚集,并在混凝土浇筑后的3~5d达到了最高温度值。混凝土内外温差越大时,温度应力也越大,当温度应力超过其同一时间的混凝土抗拉极限强度时,混凝土将产生温度裂缝,随即影响结构安全和正常使用。
混凝土在施工过程中,其浇筑温度随着外界气温变化而变化。尤其是气温骤降时,会增大混凝土结构的内外温差,温差越大,温度应力则越大,出现温度裂缝的可能性也就越大。
(二)收缩裂缝
水泥硬化过程消耗的水分仅占混凝土全部水分的20%左右,而约80%的水分则蒸发掉。随着多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩变形,产生很大的收缩应力,如果收缩应力超过同一时间的混凝土抗拉极限强度,就会出现收缩裂缝。此外,如果混凝土收缩后再处于水饱和状态,随即恢复膨胀并可能达到原有的体积。这种干湿交替会引起混凝土体积的交替变化,对于混凝土也是十分不利的。
混凝土的收缩主要包括干燥收缩、自身收缩、塑性收缩、碳化收缩等。影响混凝土收缩,主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种、施工工艺、温控与养护等。
(三)原材料的影响
首先,不同品种的水泥在干燥后的收缩幅度不同,同时不同标号的水泥抗拉强度也有较大差异,另外各种水泥的水化热指标相差较大,因此在混凝土施工中如果对水泥的选择不当就会造成入模温度过高以及混凝土构件抗拉强度小,不足以抵抗混凝土内部拉应力的作用而出现裂缝。
其次,骨料的级配如果选择不得当就会导致混凝土构件的强度受到影响,降低混凝土的收缩性能。
最后,构成混凝土材料的配合比如果设置不当,如水泥的使用量过大就会增加水泥在凝结过程中水化热的增加,同时如果各种填料的使用不当也會降低混凝土的强度,增加裂缝出现的可能。
二、道路桥梁混凝土裂缝的有效应对措施
(一)加强设计工作
在施工图设计时,宜选用中、低强度的混凝土,减少或避免采用高强度混凝土。由于混凝土体积较大,为了预防混凝土的表面收缩裂缝,在设计时应适当在承台表面适当增加分布钢筋,这样有利于增强整个结构的整体性。有可能的情况下,尽量设置水平施工缝,将混凝土按照温度缝的要求进行分割成块,减少整体浇筑混凝土量。
由于混凝土中很大一部分热量来自于水泥的水化热,因而应尽量选用低热水泥,在进行混凝土配合比时进行合理计算,有效控制水灰比,尽量减少水泥的用量,有效地降低水泥的水化热。
(二)选择合适的混凝土配合比
选择混凝土配合比时,除进行常规配合比试验外,还应进行水化热、泌水率、可泵性等试验,必要时配合比设计应当通过试泵送。应选用低、中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥,所用水泥其3d的水化热不宜大于240kJ/kg,7d的水化热不宜大于270kJ/kg,当有抗渗指标要求时,水泥的铝酸三钙含量不宜大于8%。骨料质量应符合规范要求且级配良好,粗骨料宜选用连续级配、粒径较大(5~31.5mm),含泥量不大于1%,细骨料宜选用中砂,其细度模数宜大于2.3,含泥量不大于3%,并不得使用海砂,砂率宜为38%~42%。粉煤灰掺量不宜超过胶凝材料用量的40%,矿渣粉的掺量不宜超过胶凝材料用量的50%,两者总量不宜大于胶凝材料用量的50%。适当选用高效减水剂和引气剂,外加剂使用前应经试验确定,不能盲目使用。拌和水用量不宜大于175kg/m3,水胶比不宜大于0.55,拌合物泌水量宜小于10L/m3。
(三)合理组织施工
实践证明,合理组织施工是有效减少混凝土的有效措施。由于冷热交替是造成混凝土裂缝的主要原因,因此,在组织施工时,应尽量避免在酷暑和严寒的气候施工,采取降低混凝土出机口温度、减少运输途中仓面温度回升等措施降低混凝土的浇筑温度,控制好浇筑混凝土的间歇期。
(四)合理控制温度应力。
1.控制温度
我们可以采用改善骨料级配,用干硬性混凝土、掺混合料、加引气剂或塑化剂等措施,拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却,以降低混凝土的浇筑温度;热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;在混凝土中埋设水管,通入冷水降温;规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。
2.通水冷却
在道路桥梁工程混凝土中通入冷却水,通过冷却水的循环,降低道路桥梁工程混凝土的内部温度。通过控制道路桥梁工程混凝土的内外温差,对道路桥梁工程混凝土的温度进行有效控制。通水冷却混凝土时,通过测温点的测量,掌握内部各测点温度变化,以便及时调整冷却水的流量,做到准确控制温差。当内外部温差过高,而冷水流量的控制效果不明显时,可将冷却水管的出口处的热水,浇灌在混凝土的表面,以提高混凝土表面的温度,从而更有效地控制内外温差。
(五)适量增加钢筋
在温度不太高及应力低于极限的条件下,钢的各项性能是稳定的,而与应力状态、时间及温度无关。钢的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小,由于钢的弹性模量为混凝土弹性模量的12倍左右,当内部混凝土应力达到抗拉强度而开裂时,钢筋的应力将不超过200kg/cm2。因此,在混凝土中要想利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难。但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度与深度较小,而且如果钢筋的直径细而间距密时,对提高道路桥梁工程混凝土抗裂性的效果较好。
(六)混凝土的养护
混凝土养护的主要目的在于保持适宜的温湿条件,防止有害的冷缩和干缩;实践证明,道路桥梁工程混凝土常见的裂缝,大多数是不同深度的表面裂缝,其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。防止道路桥梁工程混凝土内外温度差及混凝土表面梯度,防止道路桥梁工程表面裂缝;防止混凝土超冷,应该设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度;防止老混凝土过冷,以减少新老混凝土间的约束。
三、道路桥梁混凝土裂缝修补措施
针对道路桥梁工程施工中已经出现的裂缝问题,道路桥梁工程裂缝控制应采取修补措施进行处理。常见的道路桥梁工程裂缝修补措施主要包括灌浆及嵌缝封堵法、表面修补法、结构加固法等。其中道路桥梁工程表面修补法属于一种常见的修补措施,在处理对道路桥梁工程混凝土结构承载能力不存在影响的表面裂缝及深层裂缝中较为适用,主要处理方法为:选择水泥浆、环氧材料等涂抹于裂缝表面,以实现道路桥梁工程裂缝修补目的;灌浆及嵌缝封堵法,在处理对混凝土结构存在影响的裂缝中应用较为广泛,通过压力设备,将环氧树脂、水泥浆、聚氨酯等胶结材料压入到道路桥梁工程混凝土裂缝中,最终实现封堵加固目的,其处理效果较好;如道路桥梁工程混凝土裂缝对混凝土结构性能存在较大影响时,应采取加固措施,如粘贴钢板加固、预应力法加固、喷射混凝土补强加固等措施。在道路桥梁工程混凝土裂缝中采取修补措施,实现道路桥梁工程混凝土控制,保障道路桥梁工程运行安全性及效益。
结束语
混凝土裂缝的防治是一个综合性的问题,其涉及设计、材料选用、施工工艺、温控、养护及各种补救方法等。为此,要树立系统的、整体的观念,在混凝土裂缝控制的各个方面严格把关,并在技术和管理上持续改进及不断创新,以使混凝土裂缝的防治更为科学、合理、有效,最终保证了工程质量,同时获得可观的经济效益。
参考文献:
[1]李江红,李静,吴红联.道路桥梁施工中混凝土裂缝成因分析以及应对措施[J].科技与企业,2013,03:221.
[2]白永忠.公路桥梁施工中混凝土裂缝问题探讨[J].科技与企业,2013,08:198.
[3]周志波.桥梁施工中裂缝成因探讨及应对措施的分析[J].科技风,2012,08:170.
[4]张宁宁,孙龙,刘洪波.道路施工中混凝土裂缝成因分析以及应对措施[J].科技资讯,2011,20:88.
[5]谌强,郭榕.桥梁施工中混凝土裂缝成因分析及处理措施[J].江西建材,2011,03:224-225.
关键词:道路桥梁;混凝土裂缝;措施
中图分类号:TV331文献标识码: A
引言
裂缝是混凝土道路桥梁施工中普遍存在的现象,对其进行分析,认真研究,采用合理的办法来进行处理,并在施工中利用各种措施来进行预防裂缝的发生,是确保我国混凝土道路的质量和更好发展重要手段。
一、导致道路桥梁施工中混凝土裂缝产生的原因
水泥、骨料以及一些外加剂和掺合料一起构成了混凝土,如果在施工中使用劣质的混凝土就会导致桥梁裂缝的产生,当然,导致混凝土出现裂缝的原因还有在搅拌、浇筑和施工过程中操作不当或外部环境的影响等。
(一)温度裂缝
混凝土主要的特点就是体积大,而表面系数相对较小。水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而混凝土结构因其体积大,而表面系数相对较小,不利于混凝土结构内部热量向外散发,造成了热量在混凝土结构内部聚集,并在混凝土浇筑后的3~5d达到了最高温度值。混凝土内外温差越大时,温度应力也越大,当温度应力超过其同一时间的混凝土抗拉极限强度时,混凝土将产生温度裂缝,随即影响结构安全和正常使用。
混凝土在施工过程中,其浇筑温度随着外界气温变化而变化。尤其是气温骤降时,会增大混凝土结构的内外温差,温差越大,温度应力则越大,出现温度裂缝的可能性也就越大。
(二)收缩裂缝
水泥硬化过程消耗的水分仅占混凝土全部水分的20%左右,而约80%的水分则蒸发掉。随着多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩变形,产生很大的收缩应力,如果收缩应力超过同一时间的混凝土抗拉极限强度,就会出现收缩裂缝。此外,如果混凝土收缩后再处于水饱和状态,随即恢复膨胀并可能达到原有的体积。这种干湿交替会引起混凝土体积的交替变化,对于混凝土也是十分不利的。
混凝土的收缩主要包括干燥收缩、自身收缩、塑性收缩、碳化收缩等。影响混凝土收缩,主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种、施工工艺、温控与养护等。
(三)原材料的影响
首先,不同品种的水泥在干燥后的收缩幅度不同,同时不同标号的水泥抗拉强度也有较大差异,另外各种水泥的水化热指标相差较大,因此在混凝土施工中如果对水泥的选择不当就会造成入模温度过高以及混凝土构件抗拉强度小,不足以抵抗混凝土内部拉应力的作用而出现裂缝。
其次,骨料的级配如果选择不得当就会导致混凝土构件的强度受到影响,降低混凝土的收缩性能。
最后,构成混凝土材料的配合比如果设置不当,如水泥的使用量过大就会增加水泥在凝结过程中水化热的增加,同时如果各种填料的使用不当也會降低混凝土的强度,增加裂缝出现的可能。
二、道路桥梁混凝土裂缝的有效应对措施
(一)加强设计工作
在施工图设计时,宜选用中、低强度的混凝土,减少或避免采用高强度混凝土。由于混凝土体积较大,为了预防混凝土的表面收缩裂缝,在设计时应适当在承台表面适当增加分布钢筋,这样有利于增强整个结构的整体性。有可能的情况下,尽量设置水平施工缝,将混凝土按照温度缝的要求进行分割成块,减少整体浇筑混凝土量。
由于混凝土中很大一部分热量来自于水泥的水化热,因而应尽量选用低热水泥,在进行混凝土配合比时进行合理计算,有效控制水灰比,尽量减少水泥的用量,有效地降低水泥的水化热。
(二)选择合适的混凝土配合比
选择混凝土配合比时,除进行常规配合比试验外,还应进行水化热、泌水率、可泵性等试验,必要时配合比设计应当通过试泵送。应选用低、中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥,所用水泥其3d的水化热不宜大于240kJ/kg,7d的水化热不宜大于270kJ/kg,当有抗渗指标要求时,水泥的铝酸三钙含量不宜大于8%。骨料质量应符合规范要求且级配良好,粗骨料宜选用连续级配、粒径较大(5~31.5mm),含泥量不大于1%,细骨料宜选用中砂,其细度模数宜大于2.3,含泥量不大于3%,并不得使用海砂,砂率宜为38%~42%。粉煤灰掺量不宜超过胶凝材料用量的40%,矿渣粉的掺量不宜超过胶凝材料用量的50%,两者总量不宜大于胶凝材料用量的50%。适当选用高效减水剂和引气剂,外加剂使用前应经试验确定,不能盲目使用。拌和水用量不宜大于175kg/m3,水胶比不宜大于0.55,拌合物泌水量宜小于10L/m3。
(三)合理组织施工
实践证明,合理组织施工是有效减少混凝土的有效措施。由于冷热交替是造成混凝土裂缝的主要原因,因此,在组织施工时,应尽量避免在酷暑和严寒的气候施工,采取降低混凝土出机口温度、减少运输途中仓面温度回升等措施降低混凝土的浇筑温度,控制好浇筑混凝土的间歇期。
(四)合理控制温度应力。
1.控制温度
我们可以采用改善骨料级配,用干硬性混凝土、掺混合料、加引气剂或塑化剂等措施,拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却,以降低混凝土的浇筑温度;热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;在混凝土中埋设水管,通入冷水降温;规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。
2.通水冷却
在道路桥梁工程混凝土中通入冷却水,通过冷却水的循环,降低道路桥梁工程混凝土的内部温度。通过控制道路桥梁工程混凝土的内外温差,对道路桥梁工程混凝土的温度进行有效控制。通水冷却混凝土时,通过测温点的测量,掌握内部各测点温度变化,以便及时调整冷却水的流量,做到准确控制温差。当内外部温差过高,而冷水流量的控制效果不明显时,可将冷却水管的出口处的热水,浇灌在混凝土的表面,以提高混凝土表面的温度,从而更有效地控制内外温差。
(五)适量增加钢筋
在温度不太高及应力低于极限的条件下,钢的各项性能是稳定的,而与应力状态、时间及温度无关。钢的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小,由于钢的弹性模量为混凝土弹性模量的12倍左右,当内部混凝土应力达到抗拉强度而开裂时,钢筋的应力将不超过200kg/cm2。因此,在混凝土中要想利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难。但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度与深度较小,而且如果钢筋的直径细而间距密时,对提高道路桥梁工程混凝土抗裂性的效果较好。
(六)混凝土的养护
混凝土养护的主要目的在于保持适宜的温湿条件,防止有害的冷缩和干缩;实践证明,道路桥梁工程混凝土常见的裂缝,大多数是不同深度的表面裂缝,其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。防止道路桥梁工程混凝土内外温度差及混凝土表面梯度,防止道路桥梁工程表面裂缝;防止混凝土超冷,应该设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度;防止老混凝土过冷,以减少新老混凝土间的约束。
三、道路桥梁混凝土裂缝修补措施
针对道路桥梁工程施工中已经出现的裂缝问题,道路桥梁工程裂缝控制应采取修补措施进行处理。常见的道路桥梁工程裂缝修补措施主要包括灌浆及嵌缝封堵法、表面修补法、结构加固法等。其中道路桥梁工程表面修补法属于一种常见的修补措施,在处理对道路桥梁工程混凝土结构承载能力不存在影响的表面裂缝及深层裂缝中较为适用,主要处理方法为:选择水泥浆、环氧材料等涂抹于裂缝表面,以实现道路桥梁工程裂缝修补目的;灌浆及嵌缝封堵法,在处理对混凝土结构存在影响的裂缝中应用较为广泛,通过压力设备,将环氧树脂、水泥浆、聚氨酯等胶结材料压入到道路桥梁工程混凝土裂缝中,最终实现封堵加固目的,其处理效果较好;如道路桥梁工程混凝土裂缝对混凝土结构性能存在较大影响时,应采取加固措施,如粘贴钢板加固、预应力法加固、喷射混凝土补强加固等措施。在道路桥梁工程混凝土裂缝中采取修补措施,实现道路桥梁工程混凝土控制,保障道路桥梁工程运行安全性及效益。
结束语
混凝土裂缝的防治是一个综合性的问题,其涉及设计、材料选用、施工工艺、温控、养护及各种补救方法等。为此,要树立系统的、整体的观念,在混凝土裂缝控制的各个方面严格把关,并在技术和管理上持续改进及不断创新,以使混凝土裂缝的防治更为科学、合理、有效,最终保证了工程质量,同时获得可观的经济效益。
参考文献:
[1]李江红,李静,吴红联.道路桥梁施工中混凝土裂缝成因分析以及应对措施[J].科技与企业,2013,03:221.
[2]白永忠.公路桥梁施工中混凝土裂缝问题探讨[J].科技与企业,2013,08:198.
[3]周志波.桥梁施工中裂缝成因探讨及应对措施的分析[J].科技风,2012,08:170.
[4]张宁宁,孙龙,刘洪波.道路施工中混凝土裂缝成因分析以及应对措施[J].科技资讯,2011,20:88.
[5]谌强,郭榕.桥梁施工中混凝土裂缝成因分析及处理措施[J].江西建材,2011,03:224-225.