如何控制桥梁工程中大体积混凝土裂缝

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mao_320
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  摘要:随着我国经济的蓬勃发展,对桥梁建造规模和技术要求越来越高,大体积混凝土的应用也是越来越多,然而由于混凝土自身的性质所限制,其极易产生裂缝,但是只要我们在设计、施工工艺、材料选择及养护过程中,充分考虑各种因素,采取适宜的控制措施,还是完全可以避免危害结构的混凝土裂缝的产生。
  关键词:桥梁工程;大体积混凝土;裂缝成因;控制措施;
  中图分类号:K928文献标识码: A
  引言:从近代科学关于混凝土工作的研究及大量的混凝土工程实践证明,混凝土结构裂缝是不可避免的,只是如何使有害程度控制在某一有效范围之内。混凝土是多种材料组成的一种混合体,是一种脆性材料,在受到温度、压力和外力的作用下,都有出现裂缝的可能性。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。
  一 大体积混凝土裂缝的成因分析
  1.外界温度和湿度的影响:大体积混凝土结构在施工期间,外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。究其原因,还是由于温差原因所造成的内外部的拉力不同,而拉力不同就会造成内外部的扭转程度不同,因而也就会自然而然的产生裂缝了。结合笔者在上面介绍的,本来大体积混凝土的内部就极易产生高温中心,此时如果外界温度的下降过快,这种混凝土内外的温度反差就会更大,从而会产生更大的温度应力,极容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度降低会加速混凝土的干缩,也会导致混凝土裂缝的产生。
  2.水泥水化热的影响:水泥水化过程中放出大量的热, 这些大量的热量就会使混凝土内部温度升高(可达70e左右,甚至更高)。而过高的内部温度与混凝土外部的温度就形成了鲜明的对比,并且由于混凝土内部和表面的散热条件不同,外部较为通风透气,因而散热较快,而内部由于混凝土的持续放热,会形成一个高温的中心,温度迟迟不会下降,这样就会形成温度梯度,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝,而尤其大体积混凝土的体积巨大,因而其内部散热更加困难,所以对于大体积混凝土来讲,这种现象更加严重。
  3.、混凝土本身收缩原因:在实际工程中,混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的,混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形,受到外部约束时(支撑条件、钢筋等),将在混凝土中产生拉应力,使得混凝土开裂。混凝土在硬化初期是由于水泥石在水化凝固过程中产生体积的变化,而后期是在混凝土内部水分蒸发导致的干缩变形。
  4. 其他因素的影响:
   水泥中的碱与活性骨料中的活性氧化硅起化学反应也会产生裂缝。根据国内外调查资料,工程实践中结构物的裂缝原因,属于由变形变化(温度、湿度、地基变形)引起的约占80%以上,属于荷载引起的约占20%左右。在大体积混凝土工程施工中,由于水泥水化热引起混凝土浇筑内部温度和温度应力剧烈变化,从而导致混凝土发生裂缝。
  二、控制措施
  1合理选择外界的温度和湿度:外界温度和湿度的变化也会对大体积混凝土裂缝的产生造成较大的影响。因此在进行大体积混凝土的浇筑时,我们应该合理的选择适当的天气进行施工,通过这种方式在一定程度上避免大体积混凝土中裂缝的产生。在进行浇筑时,我们最好要选择阴雨天,因为此时的气温通常较低,且湿度相对较大,因而在这种天气进行浇筑最为合适。
  2掺加外加料和外加剂:这种方法还是从原料方面入手,不过是另外一个切入角度。即是在原料中加入适当的外加剂或者外加料,如现在较为常用的一种方法就是在配合比设计时在混凝土中掺人一定量的粉煤灰。加入粉煤灰后,不仅可以有效的增加承台混凝土的密实度,提高抗渗能力,改善混凝土的工作性能,降低大体积混凝土的收缩程度,减少水泥用量,而且还可以降低水泥水化释放出的热量引起的混凝土的内部温升,防止结构出现温度裂缝。所以这种方法被广泛使用,不过值得一提的是,加入的粉煤灰的量不是固定的,应该根据具体的情况确定,否则相关的效果就会受到一定程度的影响。
  3混凝土收缩的养护
  (1)为减小混凝土塑性收缩,施工时应控制水灰比,避免过长时间的搅拌,下料不宜太快,振捣要密实,竖向变截面处宜分层浇筑。良好的养护可加速混凝土的水化反应,获得较高的混凝土强度。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间越长,则混凝土收缩越小。蒸汽养护方式比自然养护方式混凝土收缩要小。
  (2)机械振捣方式比手工捣固方式混凝土收缩性要小。振捣时间应根据机械性能决定,一般以5~15s/次为宜。时间太短,振捣不密实,形成混凝土强度不足或不均匀;时间太长,造成分层,粗骨料沉入底层,细骨料留在上层,强度不均匀,上层易发生收缩裂缝。
  (3)对于大体积混凝土,一般采用通水冷却法、蓄水养生、保温养护等措施。通水冷却法采用薄壁钢管在一些混凝土浇筑分层中带没冷却水管,冷却水管使用前进行试水,防止管道漏水和阻塞,根据混凝土内部温度监测,控制冷却水管进水流量及温度。保温养护法利用保温材料提高新浇筑的混凝土表面和四周温度,减少混凝土的内外温差
  4养护时大体积混凝土施工中一项十分关键的工作。养护主要是保持适宜的温度和湿度,以便控制混凝土内表温差,促进混凝土强度的正常发展及防止混凝土裂缝的产生和发展。根据工程的具体情况,应尽可能多养护一段时间,拆模经检测合格后应立即回土或在覆盖保护,同时预防近期骤冷气候影响,以控制内表温差,防止混凝土早期和中期裂缝。大体积混凝土的养护,不仅要满足强度增长的需要,还应通过人工的温度控制,防止因温度变形引起混凝土的开裂。
   在混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点:(1)混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃;当结构混凝土具有足够的抗裂能力时,不大于25℃~30℃。(2)混凝土拆模时,混凝土的温差不超过20℃。(3)采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管,通入冷却水,降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行。(4)保温法是在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料(如草袋、锯木、湿砂等),在缓慢的散热过程中,很混凝土获得必要的强度,以控制混凝土的内外温差小于20℃。(5)混凝土表层布设抗裂钢筋网片,防止混凝土收缩时产生干裂。大体积混凝土的裂缝分为三种:表面裂缝、深层裂缝、贯穿裂缝。对于表面裂缝因为其对结构应力、耐久性和安全基本没有影响,一般不作处理。对深层裂缝和贯穿裂缝可以采取凿除裂缝,可以用风镐、风钻或人工将裂缝凿除,至看不见裂缝为止,凿槽断面为梯形再在上面浇筑混凝土。限裂钢筋,在处理较深的裂缝时,一般是在混凝土已充分冷却后,在裂缝上铺设1~2层的钢筋后再继续浇筑新混凝土。对比较严重的裂缝可以采取水泥灌浆和化学灌浆。水泥灌浆适用于裂缝宽度在0.5mm以上时,对于裂缝宽度小于0.5mm时应采取化学灌浆。
  .结语:
  综上所述,尽管大体积混凝土的裂缝类型有收缩裂缝、温差裂缝和安定性裂缝这几种,但是究其原因,造成裂缝的罪魁祸首还是大体积混凝土内外部的温差,所以要想有效的控制混凝土裂缝的出现,我们就必须从这个方面入手,通过合理选择原料、掺入适當的外加料或者外加剂、合理选择施工的天气环境等方法有效的控制大体积混凝土裂缝的产生。
  参考文献
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