论文砼裂缝处理(精选8篇)
关键词:泵送混凝土;质量控制;裂缝;拌合物
1.前言
用混凝土泵输送混凝土拌合物,可一次连续完成水平运输和垂直运输,并可连续浇筑,因而具有效率高、劳动力省的优点。但与普通混凝土相比,由于其大流动性、大砂率及较高的水泥用量,也出现了混凝土表面易产生袭缝、混凝土收缩值较大等同题,影响了混凝土的耐久性。以下从混凝土的原材料、配合比及施工操作的要求等方面,提出解决泵送混凝土质量问题的一些做法,以及对泵送混凝土裂缝处理的一些方法。
2.常见质量问题因素分析
2.1泵送混凝土坍落度损失大
混凝土坍落度损失率视工程条件不同有很大的差异,其中影响最大的因素是停放时间、气温、外加剂及其掺入方式。
(1)外加剂影响
加入泵送混凝土中的外加剂一般有高效减水剂,但高效减水剂与水泥有相容性问题,某些水泥不能配制低水灰比高流动性的混凝土。
(2)气温对坍落度损失的影响
气温升高,一方面水泥的水化反应加快,坍落度损失增大,另一方面,升温后引起的水分挥发增大,也将导致坍落度的损失。因此,夏季高气温施工时,除用湿草袋等遮盖输送管,避免阳光照射外,可适当增大混凝土坍落度。
2.2泵送混凝土施工中堵管
输送设备主要包括泵机和配管。泵机的选择应适合混凝土工程特点、要求的最大输送距离,最大输送量及混凝土浇筑计划要求。泵机选择不当时,压力达不到要求,过大过小都有造成堵管的可能。输送管使用后,如未及时用水清洗干净,管中所余混凝土在下次使用时,必然增大管壁的摩阻力,造成堵管。
2.3混凝土组成材料及配比
(1)水泥品种和用量
在泵送混凝土中,水泥砂浆起到润滑输送管道和传递压力的作用,所以水泥用量非常重要,水泥用量过少,混凝土的和易性差,泵送阻力大,泵和输送管的磨损亦加剧,容易产生堵管。水泥用量过多,混凝土的粘性增大,也会增大泵送阻力。为此,应在保证混凝土设计强度和顺利泵送的前提下尽量减少水泥用量。
(2)骨料的最大粒径与级配
粗骨料最大粒径的选择应适合工程和配管要求。骨料的级配不仅影响混凝土硬化后性能,同时也会影响和易性。
(3)砂率
砂率过小时,泵送混凝土易在输送管中弯管位置堵塞,为此,泵混凝土与普通混凝土相比,宜适当提高砂率,以适应管道输送的需要。但砂率过高时,不仅会降低和易性,同时,也会影响混凝土硬化性能,故应在可泵性的情况下尽量降低砂率。
(4)掺合料
加入泵送混凝土中的掺合料主要有粉煤灰。粉煤灰掺入混凝土中起润滑作用,可以改善混凝土拌和物的和易性,大大提高混凝土的流动性,有利于泵送,但掺量宜由试验确定,过多不利于混凝土的强度。
3.裂缝预防及处理方法
商品混凝土和泵送混凝土都很容易出现早期塑性裂缝的现象。混凝土塑性裂缝产生的原因比较复杂,常见裂缝可采取以下措施进行预防和处理。
3.1塑性(沉陷)收缩裂缝
(1)裂缝原因及裂缝特征,
在泵送混凝土现浇的各种钢筋混凝土结构中,特别是板、墙等表面系数大的结构中,经常出现断续的水平裂缝,裂缝中部较宽、两端较窄,呈梭状。裂缝经常发生在板结构的钢筋部位、板肋交接处、梁板交接处、梁柱交接处及结构变截面等部位。
裂缝产生的原因主要是混凝土流动性不足以及振捣不均匀,在凝结硬化前没有沉实或者沉实不够,当混凝土沉陷时受到钢筋、模板抑制所致。裂缝在混凝土浇筑后1~3h出现,裂缝的深度通常达到钢筋上表面。
(2)影响因素和防治措施
①要严格控制混凝土单位用水量在170kg/m3以下,水灰比在0.6以下,在满足泵送和浇筑要求时,宜尽可能减少坍落度;
②掺加适量、质量良好的泵送剂和掺合料,可改善工作性和减少沉陷;
③混凝土浇筑时,下料不宜太快,搅拌时间要适当:
④混凝土应振捣密实,时间以1015s/次为宜;在柱、梁、墙和板的变截面处宜分层浇筑、振捣;在混凝土浇筑11.5h后,混凝土尚未凝结之前,对混凝土进行两次振捣,表面要压实;
⑤为防止水分蒸发,形成内外硬化不均和异常收缩引起裂缝,应采取措施缓凝和覆盖。
3.2干缩裂缝
(1)裂缝原因及裂缝特征。混凝土的干燥收缩主要是由于水泥石干燥收缩造成的。混凝土的水分蒸发、干燥过程是由外向内、由表及里,逐渐发展的。由于混凝土蒸发干燥非常缓慢,裂缝多数持续时间较长,而且裂缝发生在表层很浅的部位,裂缝细微,有时呈平行线状或网状。但是由于碳化和钢筋锈蚀的作用,干缩裂缝不仅严重损害薄壁结构的抗渗性和耐久性,也会使大体积混凝土的表面裂缝发展成为更严重的裂缝,影响结构的耐久性和承载能力。
(2)影响因素和防治措施
①水泥品种及用量。水泥的需水量越大,混凝土的干燥收缩越大,不同品种水泥混凝土的干燥收缩程度不同,宜采用中低热水泥和粉煤灰水泥。混凝土干燥收缩随着水泥用量的增加而增大,在可能的情况下,尽可能降低水泥用量。
②用水量。混凝土的干燥收缩受用水量的影响最大,在同一水泥用量条件下,混凝土的干燥收缩和用水量成正比,且为直线关系;水灰比越大,干燥收缩越大。塑性收缩裂缝、干缩裂缝都是由于混凝土单方用水量过大、坍落度过大,而且水分蒸发过快造成的。因此严格控制泵送混凝土的用水量是减少裂缝的根本措施。为此,在混凝土配合比设计中应尽可能将单方混凝土用水量控制在170kg/m3以下,对于浇筑墙体和板材的单方混凝土用水量的控制尤为重要。为了降低用水量,掺加适当数量减水率高、分散性能好的外加剂是非常必要的。
③砂率。混凝土的干燥收缩随着砂率的增大而增大,但增加的数值不大。泵送混凝土宜加大砂率,但应在最佳砂率范围内。
④掺合料。矿渣、煤矸石、火山灰、赤页岩等粉状掺合料,掺加到混凝土中,一般都会增大混凝土的干燥收缩值。但是质量良好、含有大量球形颗粒的一级粉煤灰,由于内比表面积小、需水量少,故能降低混凝土干燥收缩值。
⑤外加剂。在选用外加剂时,选用干燥收缩小的减水剂或泵送剂。
⑥混凝土的养护。混凝土浇筑面受到风吹日晒,表面干燥过快,产生较大的收缩,受到内部混凝土的约束,在表面产生拉应力而开裂。如果混凝土终凝之前进行早期保温养护,对减少干燥收缩有一定作用。
3.3处理措施
混凝土裂缝,若在混凝土仍然是潮湿状态时,可采取的处理措施有:如产生的裂缝宽度很小时,可以采取扫入水泥和膨胀剂的混合物填充到裂缝中的措施:如裂缝宽度稍大一些时,可以沿着产生的裂缝注入具有膨胀性能的水泥浆:如产生的裂缝宽度再大一些时,可以直接浇筑具有微膨胀的水泥砂浆,该水泥砂浆采用的水灰比应与原混凝土采用的水灰比相同。
若混凝土已经到了硬化状态,可考虑采用环氧树脂水泥砂浆或聚合物水泥砂浆灌缝。而对于那些对强度要求不高的混凝土构件,还可以采用柔性材料如各种防水密封胶等进行密封,以防止渗水和钢筋锈蚀。
4.结束语
关键词:堆石坝,砼裂缝,防渗处理,表面封闭,化学灌浆
一、工程概况
九峰水库位于浙江省金华市婺城区境内, 是钱塘江上游衢江支流厚大溪上一座以防洪、灌溉为主, 兼顾供水、发电等综合利用的中型水库枢纽工程, 坝址位于陶寺村上游约50m处, 距金华城区35km, 距汤溪镇8km。坝址以上控制流域面积179km2, 总库容9805万m3, 电站装机2*3200kw。工程由拦河坝、溢洪道、发电引水建筑物、发电厂、升压站等组成。拦河坝为砼面板堆石坝, 最大坝高66.5m, 坝顶长382m。面板采用C25W8F100钢筋砼, 面板砼设计厚度40cm, 上下游坝坡均为1:1.3, 面板砼方量11300m3。
二、裂缝成因及影响
大坝砼面板于2008年10月中旬开始施工, 2009年1月中旬完工, 实际施工总工期为3个月。2009年12月18日经指挥部、监理部、施工单位共同对大坝面板砼进行的全面检查, 发现大坝砼存在若干条不同长度的细小裂缝:其中砼面板上有45条缝 (其中表面横向贯通有17条) , 裂缝宽度在0.1mm以下;趾板上有14条缝, 裂缝宽度在0.2mm以上。由于多方面的原因, 砼面板浇筑完成后的一年多时间内未能及时封孔蓄水, 尽管坝面采用全仓面喷水养护, 但是有时由于设备维护及停电等诸方面原因, 有好几次连续4~5天未进行养护, 尤其是高温炎热天气1天都不能间断养护。面板浇好后到09年6月底, 仅发现3条不到3米长的细小裂缝, 但到了2010年1月14日三方检查中发现有45条裂缝。82.5~90m高程部位面板因09年6月份以后基本被水淹没, 经排水检查未发现一条裂缝。经组织专家研究分析认为, 本工程面板砼裂缝主要是由于面板砼浇筑完成后没有及时养护到位所形成的温度裂缝, 且施工期监测资料显示裂缝并非由于坝体变形引起;因水库尚未蓄水运行, 故已形成的裂缝不会对大坝堆石体的稳定性产生影响。
三、裂缝处理方案
裂缝的存在将影响混凝土结构的防渗、钢筋锈蚀、结构强度和整体稳定性降低。根据DL/T5128-2001《砼面板堆石坝施工规范》第8.4.2条规定“应根据设计要求, 对于宽度大于0.2mm或判断为贯穿性的裂缝, 逐条进行处理”, 应对上述砼裂缝进行处理。因为已形成的裂缝并未对坝体稳定性产生影响, 因此裂缝的处理以防渗补强为主要目的, 修补方案以治本为主、治表为辅, 表本结合进行综合治理。
1、裂缝处理办法
本面板采用低粘度HK-G环氧灌浆材料对裂缝进行灌浆处理, 并结合在裂缝表面涂刷HK966弹性涂料进行封闭处理的方法。裂缝处理采用二种办法:一是对所有浅表性裂缝, 选用966弹性封边剂材料进行表面封闭处理;二是对缝宽在0.2mm以上或贯穿性裂缝, 采用聚氨酯化学材料进行灌浆处理。
2、材料性能
(1) 表面封闭材料—966弹性封边剂
该产品是一种新型的优质防水涂料, 耐老化性能好, 粘结强度高, 具有一定的弹性。在立面和顶面施工时, 加厚涂刷不会重揸, 保证了涂刷厚度和质量。固份含量高, 和混凝土、金属等材料粘接性能好, 是混凝土补强加固和防水处理的理想材料。
(2) 聚氨酯化学灌浆材料
灌浆材料选用华东设计院研制生产的HW/LW水溶性聚氨酯化学灌浆材料。聚氨酯化学灌浆材料是一种强度较高, 快速高效的防渗堵漏化学灌浆材料。对于各类工程中出现的大量涌水、漏水等有独特的止水效果。已在大量的工程中得到广泛应用。该成果曾荣获国家科技进步奖。本材料特点:
a.具有良好的亲水性能, 水既是稀释剂又是固化剂。浆液遇水后先分散乳化进而凝胶固结;b.可在潮湿或者涌水情况下进行灌浆, 对水质适应性强, 在海水和PH为3~13的水中均能固化;c.固结体经急性毒性试验属实际无毒类;d.施工工艺简便, 固结体为弹性, 可遇水膨胀, 具有弹性止水和以水止水的双重功能。适用于变形裂缝的防水处理。
3、裂缝处理工艺
浅表性裂缝表面封闭处理:用角向磨光机对裂缝两侧10cm范围内进行打磨, 并清除打磨后的粉尘及沉积物, 要求清理后的砼表面无杂质、无浮尘。清理完成后即可进行966弹性封边剂涂层施工, 刮涂分2道横、竖交替进行, 第一道涂层完成后4~5h后可进行第二涂层施工。
缝宽在0.2mm以上或贯穿性裂缝处理:首先按照浅表性裂缝处理要求进行表面封闭处理, 待待966封边剂完全固化并达到一定强度后再进行灌浆处理。沿裂缝走向距缝隙20cm处, 向两边间隔20~50cm的距离45度角交叉打斜孔 (孔径Φ14, 孔深以穿过缝面为准) , 用清水将孔内灰尘清洗干净, 埋设高压注浆针头用机械压力泵进行HW/LW水溶性聚氨酯化学灌浆。灌注顺序应从裂缝低端往另一端用适当压力逐步推进, 灌浆压力灌浆压力视裂缝大小而定, 一般为0.3~0.5MPa, 最大压力不超过结构允许值。操作时注意观察邻孔出浆情况, 即#1管注浆, #2管出浆, 使浆液沿缝隙向#3孔推进。以此类推, 直至最后孔管出浆。屏浆5~10分钟确保缝隙浆液密实。达到理想化学灌浆止水补强、加固效果。灌浆结束48h后去除注浆针头, 再次进行表面封闭处理, 通过在裂缝表面设置防水层, 提高混凝土的防水性及耐久性。
四、结语
【关键词】混凝土裂缝;预防措施;处理方法
随着我国改革开放的深入发展,对外运输规模日益增大,因此,港口建设规模和扩建工程日益扩展。但是在港口建设工程中,随着混凝土应用,混凝土结构建筑经常出现各类裂缝,导致施工质量和美观程度不佳。
1 码头面层裂缝危害概况
砼裂缝产生的因素是多方面,其中建筑材料质量问题、设计不合理、人为、机械等因素都是不可避免的。如果不能及时防治砼裂缝,会导致施工质量以及建筑物的使用寿命、安全性能。尤其是安全性能受到影响,造成安全隐患,当港口吞吐量大时,如果产生安全事故,就会造成经济损失,这将会对该港口的稳定性和信誉度造成不良影响。
某集装箱码头面层2008年开始施工。港池全长1195m,港区陆域占地面积248亩,码头设置18个泊位。主体结构形式为钢筋砼扶壁式码头。在码头面层混凝土浇筑过程中和干化后,面层出现很多裂缝,针对出现的裂缝,分析其形成的原因和对应处理措施。
2 码头面层砼裂缝产生的原因
2.1 施工过程中混凝土收缩引起的裂缝
在码头施工过程中,混凝土的大量使用是不可避免的。混凝土是水泥胶体,该水泥胶体主要由水泥和水混合发生水化反应而成。其目的是将砂、碎石等建筑材料胶合起来,从而具有抗压的功能。
混凝土是一种非均质建筑材料,其具有的特性具有很敏感的抗拉性能;混凝土的敏感抗拉性容易导致混凝土变形,从而引起面层裂缝。
2.2 施工过程中人为因素导致的裂缝
首先,在施工过程中,施工工人对混凝土搅拌时间过短,这就导致搅拌出的混凝土不均匀,不均匀的混凝土对骨料的不能充分包裹,此外,搅拌时间短,可能会导致添加水分不能够充分的发生水化反应,造成混凝土质量不高。因此在收到一定负荷压力时,会发生裂缝。其次,混凝土搅拌时间太长而导致裂缝。在施工过程中,施工人员对混凝土搅拌时间过长,导致细骨料因磨损,同时,混凝土搅拌时间过长,导致自由水的蒸发,从而混凝土和易性更差。和易性差得混凝土使得浇筑工程不均匀,最终导致面层裂缝。
第三,码头施工过程中浇筑速度太快导致面层裂缝。在实际施工过程中,码头单位面积上需要的混凝土量较少,因此,如果在施工过程中,浇筑速度太快,而振捣、抹面工序跟不上,这就会引起混凝土中水分蒸发,工人为了水泥水化反应完全,会添加水量,这无意间导致水灰比发生变化,水量增大使得水泥中自由水不均匀,水泥在日后干化过程中,随着孔隙自由水的蒸发,空隙压力增大,从而导致裂缝发生。
第四,混凝土浇筑码头面层早期养护不当造成面层裂缝。码头面层较薄,面积较大,绿化率低,在阳光和风力的作用下,水分挥发较快。因此必须在降低混凝土内部自由水和吸附水的蒸发速度,否则会导致混凝土面层的裂缝的产生,但是实际工程中,由于技术人员赶工期和对混凝土质量控制标准的不统一,造成面层的养护不当,裂缝产生的较早而且比较严重。
3 码头面层砼裂缝处理及解决办法
3.1 混凝土收缩引起裂缝的处理方法
针对施工过程中混凝土收缩引起的裂缝,应有针对性的处理和预防措施。
首先,在施工过程中,为了增加混凝土的韧性,在混凝土中添加丝网或者添加防止混凝土拉伸引起裂缝的纤维,在该工程施工中,浇面层砼中掺入聚丙稀纤维,规格为19mm,添加量为0.9kg/m3,这种处理方法,可以减少混凝土的沉降收缩;同时可以提高混凝土的抗拉强度,增强混凝土的韧性。
其次,针对混凝土浇筑过程中的泌水现象,可以在混凝土浇注过程中,在工程中,对出现的泌水采用海绵进行吸水处理处理,目的是防止泌水过量产生。采用海绵处理完成后,采用塑料薄膜将砼表面覆盖,以免由于風化和温度升高引起水分蒸发。延缓混凝土表面水分挥发和内部毛细管中水分蒸发的间隔时间
第三,针对由于搅拌时间不标准,引起的水泥渗水和添加水后导致的骨料比较面积增大引起的吸附水增多现象,在施工前,应对施工人员进行培训,并且技术人员应即时检查;此外,为了保持面层湿润保养,避免过快由于干燥引起面层裂缝,在混凝土初凝后应用塑料薄膜将砼表面覆盖养生。等混凝土终凝后,改用粘垫覆盖,并洒水湿润养护。
3.2 施工人为因素导致裂缝的处理建议
施工原因导致的裂缝应从施工管理、监理方面进行严格控制:
3.2.1 严格控制混凝土搅拌时间,具有实验条件的,应进行施工前的实验,从而确定科学、具体的搅拌时间。该工程中搅拌时间不低于90秒。
3.2.2 控制混凝土的施工浇筑速度,加强施工技术人员的知识技能,将码头建筑过程中码头混凝土的浇筑、振捣、抹面三个过程恰当的配合好。同时禁止在施工过程中增添水量,确保正常水灰比;
3.2.3 对混凝土初期进行保湿措施,混凝土养护期间应重点加强混凝土的湿度和温度控制,加强早期混凝土的保湿过程。
3.2.4 对浇筑好的面层砼要求及时进行分缝处理,以便让面层砼有足够的伸缩余地。施工后,采用抹面机抹面,提高抹面的平均度,并把握节制好抹面机缘,以砼初凝后手压砼有印痕为宜
3.4 摊铺方法引起裂缝及处理方法
砼路面在摊铺过程中,依据标准和验收基层标高及平整度,避免基层的标高或者平整度不良而影响面层摊铺质量。工程中采用滑模摊铺机,摊铺机在施工导线的引导下前行,摊铺速度根据拌合能力而定,一般控制在1-2m/min,避免过多的停机待料,混凝土摊铺的适宜温度10度-32度。路面做好后,最好覆盖上草袋或者麻袋并进行洒水养生,覆盖养生期不能低于7天。
由于滑模摊铺机施工速度快,容易导致面层早期开裂,为了防止开裂,应即时进行锯缝,首次摊铺锯缝时间为施工后,施工温度和施工时间的乘积进行确定。锯缝必须顺直,锯缝后应即时冲洗缝内的锯屑。
对于产生的裂缝,应进行填缝工程,在施工过程中,应清楚缝内泥土、杂质,用钢丝刷将缝口刷一遍,吹出其中浮灰,确保缝内无水,其次,采用专用的工具将配套海绵条压入缝内,深度不低于3CM,将混合料采用长方形漏斗灌注入缝,高度以低于面层表面5mm为准。
3.5 配合比引起裂缝处理措施
混凝土的配合比和水灰比对强度起至关重要的作用。一般 都能做到依据水灰比与强度关系曲线进行计算和选配合理的配合 比,但关键是在实际施工中要按采用的配合比严格执行,坚决杜 绝上料不过秤。不经监理批准的配合比一律不得使用。本工程规定统一使用海螺水泥,不得随意使用矿渣水泥来浇筑面板,本工程砂的细度模数控制在2.8以上。
本工程含砂率控制在27~30%间。混凝土的试配强度比设计强度提高10%,即抗 压强度大于33Mpa,抗折强度大于5Mpa。
3.6 坍落度引起的裂缝预防措施
坍落度是指混凝土的塑化性能和可泵性能,影响混凝土坍落度主要有级配变化、含水量、横器的称量偏差,外加剂的用量容易被忽视的还有水泥的温度等。坍落度大容易引起面层裂缝。导致坍落度大的原因多样,因此,导致面层裂缝也是不可避免的,如何控制坍落度尽量避免面层裂缝是需要在施工过程中注意的。
坍落度大,浆体多会引起混凝土体积变化和收缩裂缝,也会削弱表层与下层混凝土的粘结,经过温度的变化,混凝土可能会产生裂缝、剥落。在该工程中,主要是依据工程要求,严格按照配合比过磅,计量、搅拌,严禁在施工中额外添加水源,避免导致坍落度大,保证本工程的坍落度控制在50mm -70 mm之间。
4 结论
码头面层出现裂缝是施工过程常出现的施工质量问题,不但影响施工的质量并且影响工程的使用寿命和美观程度,因此,如何在施工过程中注意面层裂缝出现的原因,并根据实际经验对码头面层裂缝进行有效处理是技术工程人员逐步探索的问题。
参考文献
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在工程施工中的运用
[摘 要]在实际工程施工中,根据现有的理论和实践经验总结出来的具体措施,可以控制和减少大体积砼温度裂缝的发生。由于各种客观条件的限制,采取哪些控制措施,要根据具体的实际情况决定取舍。[关键词] 大体积砼 裂缝 控制措施 运用
在现代工业与民用建筑中,超长、超厚的大体积砼基础已屡见不鲜,但其裂缝的产生时有发生。如何控制大体积砼裂缝的产生,是一项国际性的技术问题。根据现有的理论和实践经验,在实际工程中,也可以控制和减少大体积砼裂缝的发生。一 大体积砼结构温度、收缩裂缝产生的原因
大体积砼裂缝主要分为两大类:一类是荷载引起的裂缝(约占20%),一类是变形(温度、收缩、不均匀沉陷)引起的裂缝(约占80%)。由于荷载引起的裂缝通过常规的应力计算可以得到很好控制,这里着重探讨由于温度、收缩引起的变形裂缝。
在大体积砼浇筑后,由于其表面系数小,体积大,水泥的水化热量较高,水化热聚积在内部不易散发,砼内部温度将逐渐增高,而表面散热很快,形成较大的内外温差,内部产生压应力,外部产生拉应力。若在砼表面附近存在较大的温度梯度,就会引起较大的表面拉应力,由于此时的砼的龄期很短,抗拉强度很低,如果温差产生的拉应力超过此时砼的极限抗拉强度,就会在砼表面形成表面裂缝。这种裂缝一般多发生在砼浇灌后的升温阶段,如果此时砼的表面不能保持潮湿的养护条件,则砼表面由于水分蒸发较快而使初期的砼产生干缩,将加剧裂缝的产生。砼浇灌后,由于温升影响产生的表面裂缝也叫第一种裂缝。2 温升影响产生的第二种裂缝是收缩裂缝。它产生在砼的降温阶段,即当砼降温时,由于逐渐散热而产生收缩,再加上砼硬化过程中,由于砼内部拌合水的水化和蒸发,以及胶质体的胶凝等作用,促使砼硬化时收缩。这两种收缩,在收缩时受到基底或结构本身的约束,会产生很大的收缩应力(拉应力),如果产生的收缩应力超过当时的砼极限抗拉强度,就会在砼中产生收缩裂缝,这种裂缝有时会贯穿全断面而成为结构性裂缝。
大体积砼,升温阶段内外温差过大,会造成表面裂缝;降温速率过大,会造成贯穿性冷缩缝。表面裂缝虽不属于结构性裂缝,但在砼收缩时,由于表面裂缝处断面被削弱且存在应力集中,促使砼收缩裂缝的开展,所以大体积砼施工中既要防止表面裂缝的产生,又要防止收缩裂缝的出现。
因此,控制砼结构浇筑实体因水泥水化热引起的温升、砼浇筑块体里外温差及降温速度,防止砼实体出现有害的温度裂缝(包括砼收缩)是施工技术的关键问题。4 在长期的实践中,人们发现一些规律:
① 砼强度等级越高,越易出现裂缝。② 泵送砼比半干性砼易出现裂缝,因其用水量大,粗骨料粒径较小,水泥用量大。
③ 温差和收缩越大越容易开裂,裂缝越宽、越密; ④ 收缩和温度变化的速度越快,越容易开裂; ⑤ 基底对结构的约束作用越大,越容易开裂:
⑥ 温度梯度越大、承受均匀温差收缩的厚度越小,越容易开裂;
⑦ 在一般情况下,结构的几何尺寸越大,越容易开裂,但这也不是绝对的。二 在工程施工中控制温度、收缩裂缝的措施
实践证明,一方面,如果将砼内部与其表面的温差、温降速度控制在一定范围内,砼就不至于产生表面裂缝(我国规范确定的这个温差限值为25℃、温降速度为1.5℃/d);另 一方面,减小每次施工面积(设置后浇带),减小基底对结构的约束作用(设置可滑移垫层),加大加密配筋,均可增强砼结构对砼收缩的抵抗作用。前一方面是施工技术人员应解决的问题,后一方面主要由设计师根据实际情况决定。在工程施工中,温度、收缩裂缝控制的主要任务
降低砼内部最高温升,减少总降温差;提高砼表面温度,降低砼内外温差,减小温度梯度;延缓砼的降温速率,充分发挥砼的徐变特性;减少用水量,控制原材料质量。具体措施
2.1 选用中低热的水泥品种,从根本上减小水化热。选择中低热品种水泥(普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥),优先选用矿渣硅酸盐水泥。水泥越细,标号越高,其活性与强度随之增高,带来的副作用是砼自身收缩越大。能用低标号的水泥,尽量不用高标号水泥。
2.2 减少单位体积砼的水泥用量,也是减小水化热和砼收缩的根本途径。一般地,水泥量每增加10kg,水化热将升高1℃。可以通过以下措施减小单方砼水泥用量:
① 可以不采用泵送砼时,尽量不采用泵送。
② 在工期许可的情况下,经设计人员同意,充分利用砼后期强度,用R60或R90代R28作为设计强度。
③ 掺入一定比例的掺合料。砼中掺入磨细粉煤灰、矿渣粉、沸石粉、硅粉等掺合料,可以改善砼的工作性,提高可泵性,降低水化热,增加密实度,提高砼强度和耐久性,减少砼收缩。
④ 掺入高效减水剂,减少用水量,从而减少单方砼水泥用量。砼掺入减水剂,可以减少用水量,在保证水灰比不变的情况下,可以减少水泥用量,降低砼收缩。同时可减少砼中的自由水蒸发引起的收缩。
⑤ 控制粗细骨料质量。粗骨料粒径增大,可以减少用水量和水泥用量,从而可以减少砼的自身收缩。粗骨料必须是连续级配,针片状含量不超标,不仅能提高砼的可泵性,还可以减少砂率及细粉料含量,达到减少砼自身收缩的目的。但粗骨料最大粒径应满足结构钢筋净间距和砼泵送管径要求。细骨料级配合理,采用中砂比用细砂可降低用水量,从而降低砼的收缩值。粗细骨料含泥量必须控制在标准以内,含泥量增大,不仅增加砼收缩,还会降低砼抗拉强度,对砼抗裂十分有害。
2.3 降低砼的浇筑温度,减少总降温差。
① 降低进入搅拌机的温度。夏季在水箱内加冰块降低水温;粗骨料遮阳防晒,并洒冷水降温;细骨料遮阳防晒;散装水泥提前储备,避免新出厂水泥温度过高。
② 夏季,砼运输车加隔热套或对罐体喷淋冷水降温,砼泵送管道遮阳防晒。③ 砼浇灌作业面遮阳,减少砼冷量损失。
2.4 掺加缓凝剂,降低水化热峰值。掺加缓凝剂,能延缓水泥水化热的释放,延迟水化热的峰期,削减水化热的峰值。
2.5 掺UEA 膨胀剂。掺入UEA膨胀剂,在最初14d潮湿养护中,使砼体积微膨胀,补 偿砼早期失水收缩产生的收缩裂缝。
2.6 砼内部埋冷却水管进行强制降温。砼内部埋冷却水管进行强制降温,这也是有效的措施。一般地,这种方案较少采用,只有在砼厚度较大(≥2.5m),内部水化热温升偏高、内表温差和降温速率不易控制的情况下,才有必要采用。
2.7 采用二次振捣、二次抹压技术。砼入模振捣,在振捣时间界限以前,进行二次振 捣,以排除砼因泌水在粗骨料、水平钢筋下部产生的水分和空隙,提高砼与钢筋的握裹力。表面刮平抹压1~2h后,即在砼初凝前在砼表面进行二次抹压,消除砼干缩、沉缩和塑性收缩产生的表面裂缝,增加砼内部的密实度。但是,二次抹压时间必须掌握恰当,过早抹压没有效果;过晚抹压砼已进入初凝状态,失去塑性,消除不了砼表面已出现的裂缝。
2.8 加强养护。针对所施工的工程,按照施工季节、环境条件、施工方法,先进行热工计算。施工中及时掌握砼水化热升降规律,不同位置和深度的温度变化情况,随时调整养护措施。
①保湿养护:砼表面经过二次抹压后,立即覆盖塑料布,防止表面水分蒸发,保持砼处于潮湿状态下养护。特别是对于掺入UEA膨胀剂的砼,在最初14d内,必须潮湿养护,方能促使膨胀剂充分发挥膨胀作用。
②保温养护:砼表面蓄热保温,降低内外温差,减小温度梯度,延缓砼的降温速率。根据砼绝热温升计算,确定中心最高温度,按温控技术措施,确定养护材料及覆盖厚度和养护时间。保温养护的目的:减少砼表面热扩散,减小内外温差;延缓散热时间,控制降温速率,有利于砼强度增长和应力松弛,避免产生贯穿裂缝。养护一般不少于15d。
③在常温季节,砼终凝后也可采用蓄水养护的办法,替代前两种保湿保温养护办法。根据砼内外温差数据,及时调整蓄水高度,也能收到预期效果。浇水的水温与砼表面温度之差不超过15℃。
三 控制措施在工程施工中的运用
在实际工程施工中,由于各种客观条件的限制,往往不能按上述的措施面面都能做到,也并不要求面面都做到。采取哪些措施,这要根据实际情况决定取舍。
3.1 工程实例一 3.1.1 工程概况
##热轧板带工程轧机设备基础,其先施工的中心区基础底板,长为28m,宽为1 7.5m,厚1.9m、2.2m,砼量1100m,为大体积砼。砼强度等级为C30(P8)。由于本工程工期短,为抢工期,砼采用泵送浇灌。该时段,平均气温为15℃。为降低砼水化热及其峰值,一方面采用32.5级矿渣硅酸盐水泥,降低水化热;另一方面掺II级粉煤灰,减少水泥用量;再一方面掺缓凝型减水剂,既可减少水泥用量又可降低水化热峰值。由于条件的限制,本地只有细山砂。为改善细骨料的级配,按1:0.82内掺石粉。砼配合比为——水泥:(山砂+石粉):石子:粉煤灰(II级):减水剂(缓凝型):水=437:(356+292):1094:46:1.09:190。
3.2 工程实例二 3.2.1 工程概况
**热轧板厂新增卷取机和钢卷运输链系统设备基础,也属大体积砼基础。为防止收缩限制产生拉裂纹,先按小于30m的间距划分了后浇带。其中最大的一块是卷取机基础(-8.5m~-10.15m)底板,其长为25.5m,宽为18.5m,砼量约为1400m,砼强度等级为C25(P6)。砼在8月份浇灌,本地8月气温在25~30℃(计算取27℃)。水泥为32.5级散装普通硅酸盐水泥,细骨料为中粗山砂,粗骨料为级配矿渣。经测定水泥(罐装)、砂(棚内堆放)、矿渣(棚内堆放)、水的温度分别为:34℃、25℃、24.5℃、23℃,砂、矿渣的含水率分别为:1.5%、1%(拌前湿水为4%),混凝土拌制好后采用砼运输罐车运至浇筑部位,从搅拌至浇灌成型约需一小时。如果采用泵送混凝土,其配合比为——水泥:砂:矿渣:II级粉煤灰:水:减水剂=400:687:1120:48:175:3.2。四 结束语
由于道路桥梁施工材料有着特殊的存放要求,因此必须加强催施工现场的材料管理工作。首先在选择施工材料时,必须严格按照相关规定标准进行材料质量的检查,确保材料质量符合使用要求,禁止使用质量不达标的材料。符合材料质量标准的,运输到制定的地点进行存储。使用之前,再次检验材料质量,对于存在质量问题的材料坚决不能使用,并处罚相关责任人的法律责任。只有保证基本材料质量才能最终保证道路桥梁工程的质量。由于混凝土材料还需要进行一定比例的配比,因此在进行材料比例配置时,也需要严格按照工程标准进行,避免出现由于配置比例不合理而产生的裂缝问题。
2.2对荷载进行控制
荷载问题也是桥梁施工中容易出现裂缝原因之一,因此也需要采取相关措施处理。荷载裂缝问题不能及时进行处理也会导致桥梁施工出现问题,削弱桥梁的耐性。因此在进行施工过程中,避免发生桥梁结构突变的问题。众所周知,在施工过程中,有些问题及时提前做好充分的准备还容易发生问题,所以要做好几斤的补救措施,发现问题及时处理问题。
2.3加强温度的控制
若想有效控制混凝土的膨胀问题就需要合理降低混凝土的温度。进行混凝土配制时通过加入适量的水分在骨料中,可以有效解决这个问题。夏季施工,可以选择降低厚度进行散热。混凝土选用性能较好的,这样才能有效保证工程质量。
2.4加强监督管理
在进行施工方案设计之前,仔细考察实际的工地情况,在正式启动工程之前依据设计情况进行再次考量,确保设计方案适合实际的施工现场,同时在进行施工过程中也要进行实时考察。由于多种原因,导致现在我国的工程建设管理制度更加侧重于对施工中的项目的监督管理工作,比较忽视对前期设计工作的监管。对于现在的桥梁工程来说,积极提高设计质量做好设计阶段的监管工作,可以有效的提高工程的整体质量。其次,由于桥梁道路工程工程较大,涉及的范围广,使用的施工人员众多。但是由于施工人员多,因此也是施工中最不好展开的环节。因此为了确保工程的施工质量,必须加大对施工人员的专业技能以及自身素质的培养,在积极提高其专业技能的同时,积极灌输其安全生产,确保质量的工作理念。建筑施工单位可以进行有针对性的岗前培训,在施工过程中还可以通过相应的`奖惩制度,提高员工努力工作的积极性,同时还要不断进行技术难点以及突发情况的处理措施培训,提高其应急问题处理能力,保证整个工程的施工质量。
2.5加大养护措施
由于桥梁使用的频率过大,因此随着时间推移,容易出现细小裂缝,一旦不能进行及时的养护裂缝就会逐渐变宽、变深,以致最终的损坏,这十分不利于交通运输安全。因此,在道路桥梁施工完成之后,还需要进行定期的养护工作,发现问题及时进行解决,对于细小的裂纹进行及时修补,避免出现更大的损伤,延长道路桥梁的使用寿命,同时也可以确保人们交通出行的安全。
3结语
综上所述,桥梁施工是一项复杂且艰巨的过程,尤其是施工出现的裂缝问题,只有做好相关的解决错是,才能确保最后的质量安全。虽然产生裂缝的因素较多,但是随着不断的分析研究,这些问题会迎刃而解的,为我国的道路交通运输业提供有力保障,也为人们提供更更加快捷的生产生活方式。
参考文献:
[1]成治国.道路桥梁工程施工中的混凝土裂缝成因与防治措施[J].交通世界,.
使用泵送砼的水平结构表面裂缝产生原因及防治措施
笔者通过多年的`实践,结合水平结构容易产生裂缝的现象,从泵送砼的原材料、配合比、拌制、运送、泵送、浇筑及生产状况入手,从中分析产生裂缝的原因并找出解决问题的办法,取得了较好的成效.
作 者:王建伟 Wang Jianwei 作者单位:垣曲县建设局,山西,运城,044000刊 名:科学之友英文刊名:FRIEND OF SCIENCE AMATEURS年,卷(期):2009“”(14)分类号:U444.1关键词:水平结构 泵送砼 表面裂缝 防治措施
东莞钢材城件杂货码头项目建设规模为:建设1个5000吨级件杂货泊位,设计年通过能力163万吨,使用港口岸线150米。码头平面采用栈桥式布置,高桩梁板式结构。由1个工作平台和2座引桥组成,工作平台长度为150m,宽度为20m,引桥每座长12m,宽20m。码头面高程4.34m(珠江基面,下同),码头前沿停泊水域宽37m,设计底标高为-9.5m,回旋水域采用310m×250m椭圆形布置,码头平台通过2座引桥与陆域连接。工程建安投资1818.3万元,于2011年9月开工,2012年5月完工,施工时间为8个月。
2 混凝土收缩引起的裂缝
混凝土主要是由水泥和水发生水化反应而形成水泥胶体,将砂、石等材料胶合起来的一种非匀质材料,其功能主要是设计用来抗压。混凝土的材料的非均匀性,对混凝土抗拉甚为敏感,故抗拉强度的离散程度远大于抗压强度。混凝土裂缝绝大多数是由抗拉强度和极限拉伸不足而引起的。混凝土浇筑后,其裂缝有粘着裂缝和水泥石裂缝,粘着裂缝主要是在混凝土干燥硬化的水化过程中,由于水泥石、骨料的干缩系数不同,在水泥石与骨料间产生极为微细的分裂裂缝,当混凝土受温湿作用,产生内力时,粘着裂缝就慢慢扩大,深入附近的水泥石,而在混凝土面层产生网状连续的裂缝。
在没有外部荷载作用时,施工期码头面层出现裂缝主要是混凝土自身的收缩变形超过其拉伸极限而引起的,而影响该变形的因素有组成材料的性质、水灰比、外界约束、时间及环境温湿度等。混凝土的收缩分为硬化收缩、塑性收缩、失水干缩,当收缩变形得不到满足时,将引起变形应力(内应力)。工程上80%的裂缝是因变形而产生的,具体分以下几种情况:
1)硬化收缩混凝土的收缩过程实际上是水泥和水发生水化作用的过程,在此过程中,混凝土的收缩变形可正可负,普通硅酸盐水泥混凝土的收缩变形是正的,即缩小变形,而矿碴硅酸盐水泥及掺粉煤灰混凝土的收缩变形是负的,即膨胀变形,对抵抗裂缝的产生有利。
2)塑性收缩混凝土浇筑4~10h左右,水泥水化反应剧烈,水泥凝胶的晶体结构越来越多,出现泌水和水分急剧蒸发现象,引起失水收缩,这都发生在初凝过程,终凝以前。一般情况下,码头面层的顶面先干,内部后干,致使外部发生塑性收缩,而内部还未发生,这时就使面层顶部任一微小的单元体受到变形产生的拉应力作用。而此时混凝土处于凝结过程或硬化初期,抗拉强度极低,极易产生裂缝。
3)失水干缩混凝土中含有大量的空隙,粗细毛细孔。这些空隙、毛细孔中存在着以物理力学结合水方式存在的自由水及以物理化学方式结合的吸附水。当环境干燥,太阳直射时,自由水先期蒸发,并且在细孔及微细毛细孔中产生毛细压力,水泥石承受毛细压力后产生压缩变形。待毛细水蒸发后,进一步蒸发吸附水,首先蒸发晶格间的水分,其次蒸发分子层中的吸附水。因为砂、石的压缩率低,水泥石的压缩率高,所以这些水分的蒸发引起显著的水泥石压缩,产生混凝土干缩变形的主要部分,也即码头面层裂缝的主要原因。
处理及解决办法主要有:
1)在混凝土中加铺钢丝网或加一种防裂材料丙纶纤维,规格19mm,添加量为0.8~0.9kg/m3,这样可以减少混凝土的沉降收缩;同时可以提高混凝土的抗拉强度,增强混凝土的韧性。
2)在混凝土浇注过程中,对于局部表面出现的泌水,用海棉或其他工具及时析出。完成后马上用塑料薄膜将砼表面覆盖,防止水分蒸发。
3)经过多次压光抹面后,在混凝土初凝后,先用塑料薄膜将砼表面覆盖养生。等混凝土终凝后,改用粘垫覆盖,并洒水湿润养护。
3 施工人为因素引起裂缝处理办法
1)混凝土搅拌时间太短,则拌出的混凝土不均匀,水泥浆不能将骨料充分包裹,甚至本该与水泥结合的水成了自由水,而水泥得不到水化,这样既增大了内部孔隙率,又降低了混凝土的强度,同时表层水泥砂浆因未拌匀,受不均匀材料的胀缩作用会产生无规则网状裂缝。
2)混凝土搅拌时间太长,细骨料因磨损将增加表面积,在不增加用水量的情况下,和易性必然降低,而且在不停的搅拌中,水分会挥发,混凝土和易性更低。这就可能使得浇筑不均匀,或者发生塑性收缩,或者发生材料离析,导致面层裂缝。
3)浇筑速度太快,由于码头面层较薄,单位面积上需要的混凝土量较少,如果浇筑太快,振捣、抹面跟不上,混凝土中的水分蒸发变干,工人有时就会加水。一方面来不及全面振捣会使振捣不密实,混凝土沉陷、泌水;另一方面人为加水,改变水灰比,又无法充分拌和,会在混凝土内部产生不均匀的自由水,增加孔隙率,也就增大了混凝土的干缩,导致裂缝发生。
4)早期养护不当,因为码头面层较薄,面积较大,水分极易在阳光、风力作用下挥发。而早期混凝土抵抗变形的能力相对较弱,根据混凝土收缩的微观原理,必须降低其内部自由水和吸附水的蒸发速度,所以必须在混凝土结硬后就要进行恰当的养护。养护不当,水分挥发的越早、越快,则裂缝产生的越早、越快,现象就越严重。
5)施工原因引起的裂缝应从施工管理、监理方面进行严格控制,主要有针对性的做好几个方面:
a.严格控制混凝土搅拌时间,不能太短或太长,搅拌时间太短易造成水泥浆与骨料不能充分包裹,降低混凝土的强度;搅拌时间太长会造成细骨料磨损,减少和易性,造成浇筑不均匀;一般自落式搅拌机搅拌时间不少于2分钟,有条件情况下最好进行试拌,调整确定具体搅拌时间;
b.控制混凝土的浇筑速度,特别是气温较高时,浇筑、振捣、抹面三个环节要配合得当,不能脱节,同时禁止在施工过程是随意增减用水量,确保水灰比;
c.加强混凝土的早期养护,混凝土养护期间应重点加强混凝土的湿度和温度控制,尽量减少表面混凝土的暴露时间,及时对混凝土暴露面进行紧密覆盖(可采用蓬布、塑料布等进行覆盖),防止表面水分蒸发。暴露面保护层混凝土初凝前,应卷起覆盖物,用抹子搓压表面至少二遍,使之平整后再次覆盖,此时应注意覆盖物不要直接接触混凝土表面,直至混凝土终凝为止。
4 混凝土裂缝的处理材料和技术
4.1 水泥基渗透结晶型防水材料
水泥基渗透结晶防水材料是水泥、硅砂和多种特殊的活性化学物质组成的灰色粉末状无机材料。这种材料的作用机理是特有的活性化学物质利用水泥混凝上本身固有的化学特性和多孔性,以水为载体,借助于渗透作用,在混凝上微孔及毛细管中传输,再次发生水化作用,形成不溶性的结晶并与混凝上结合成为整体。由于结晶体填塞厂微扎及毛细管道,从而使混凝土致密,达到永久性防水,防潮和保护钢筋、增强混凝上结构强度的效果。这一材料已在水工混凝土建筑物防渗修补中逐渐得到应用,均取得良好效果。
4.2 新型灌浆材料
利用环氧树脂和聚氨酯在一定条件下制备出可以形成同步互穿聚合物网络结构的新型化学灌浆材料。该材料综合厂环氧树脂浆材和聚氨酯浆材的性能优点,浆材黏度低,凝结时间可调、强度高。水下混凝土灌浆试块的黏接抗拉强度可达1.05NPa,是一种性能优良,适用性强、适合水下灌浆的多功能新型灌浆材料。
4.3 混凝土裂缝注浆技术
自从坏氧树脂类高分子材料被用于混凝上建筑物裂缝修补工程后,至今它已经成为仅次于钢材和水泥的第三种材料被广泛应用。以往传统方法是靠人工控制将树脂浆液注入裂缝内。当环氧浆液黏度大,裂缝宽度较小时,这种修补方法并不一定十分成功。由日本引入一种“壁可”注浆技术,则是通过橡胶管的弹性收缩压力自动完成注浆,缓慢均匀地灌浆压力可将缝隙中的空气压人混凝土毛细管中,并通过混凝上的自然呼吸作用排出,有效地避免了气阻现象,从而保证了灌浆质量。在无人看管的情况下,注浆管靠内部压力可以持续很长时间自动注浆,需要人工操作的只是用泵将浆液压入到注射管内。
4.4 钢板及碳纤维补强加固新技术
碳纤维补强加固技术是利用高强度或高弹性模量的连续碳纤维,单向排列成束,用坏氧树脂浸渍形成碳纤维增强复合材料片材,将片材用专用环氧树脂胶黏贴在结构外表面受拉或有裂缝部位,固化后与原结构形成一整体,碳纤维即可与原结构共同受力。由于碳纤维分担了部分荷载,就降低了钢筋混凝土结构的应力,从而使结构得到补强加固。
5 结语
本文对混凝土裂缝成因与防治措施之间的关系进行了理论和实践上的初步探讨,混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键,在施工中应切实重视起来,最好采用混凝土养护剂养护措施。这就要求技术人员在具体施工中要多观察、多比较、多分析、多总结,根据工程的不同情况,采取不同的方法进行防止,混凝土的裂缝是完全可以避免的。
参考文献
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关键词:桥面砼裂缝成因;水泥混凝土;桥梁伸缩缝
中图分类号:U418.6
文献标识码:A
文章编号:1009-2374(2009)03-0039-02
一、桥面砼裂缝成因分析
(一)水泥混凝土自身的原因
水泥混凝土是脆性材料,抗拉强度只有抗压强度的1/10左右。桥面砼铺装层表面积很大,因此受气候(温度)的影响会热胀冷缩。为提高行车的舒适性,目前常采用桥面连续设计,用以克服过长的桥面连续板块所造成的受温度应力影响。
1.混凝土自身的收缩。混凝土收缩是指混凝土在空气中硬结时体积减小的现象。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(支承条件、钢筋等),将在混凝土中产生拉应力,使得混凝土开裂。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化,后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。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。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系,外界气温愈高,混凝土的浇筑温度也就会愈高;如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度的下降过快,会造成很大的温度应力,极其容易引发混凝土的开裂。
2.砼桥面设计不当。一般来说,混凝土的徐变是产生裂缝的直接原因。混凝土徐变是指混凝土在应力作用下,其应变随时间而持续增长的特性。影响混凝土徐变变形的因素主要有:水泥用量,水泥龄期与结构、强度,另外还有桥面的面积大小,厚度(一般不超过8cm),都可能影响徐变从而造成桥面裂缝。
3.桥梁伸缩缝安装不当。桥梁伸缩缝安装的原因,使得伸缩缝处应力过于集中,在该处容易产生裂缝。现有的桥梁伸缩缝材质使用年限短,因而造成该部分维修周期短,严重破坏了桥体连接处的完整性,对桥面形成侧压,造成裂缝。
(二)交通负荷造成的裂缝
混凝土桥面在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,归纳起来主要有直接应压力裂缝、次应压力裂缝两种。
1.直接应压力裂缝。直接应压力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。设计计算阶段,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相符合;荷载少算甚至漏项;内力与配筋计算错误;结构安全系数不够。结构设计时不考虑施工的可能性;设计断面不足;钢筋设置偏少或布置错误;结构刚度不足;构造处理不当:设计图纸交代不明等。而到了施工阶段,不加限制地堆放施工机具、材料;不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。在使用阶段,超出设计载荷的重型车辆过桥;受车辆、船舶的接触、撞击;还有一些诸如大风、大雪、地震、爆炸等自然灾害。
2.次应压力裂缝。次应压力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。在设计外荷载作用下,由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑,从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。同样,桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等,在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算,一般根据经验设置受力钢筋。大量数据表明,受力构件挖孔后,力流将产生绕射现象,在孔洞附近密集,产生巨大的应力集中。在长跨预应力连续梁中,经常在跨内根据截面内力需要截断钢束,设置锚头,而在锚固断面附近经常可以看到裂缝。因此,若处理不当,在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。
(三)外界温度和湿度
由于混凝土自身的原因,加上外界的温度和湿度的变化和不适应,很容易产生裂缝变形。桥梁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。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系,外界气温愈高。混凝土的浇筑温度也就会愈高;如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度的下降过快,会造成很大的温度应力,极其容易引发混凝土的开裂。
二、裂缝的预防
(一)混凝土的选料和配置
大量研究数据表明混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。于是,对于桥梁中的混凝土应该选择低热或者中热的水泥品种。而水泥释放温度的大小及速度取决于水泥内矿物成分的不同。水泥矿物中发热速率最快和发热量最大的是铝酸三钙(C3A),其他成分依次为硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)和铁铝酸四钙(C4AF)。另外,水泥越细发热速率越快,但是不影响最终的发热量。因此在桥梁混凝土施工中应尽量使用矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥。我们应该充分利用混凝土的后期强度,以减少水泥的用量。因为大体积混凝土施工期限长,不可能28d向混凝土施加设计荷载,因此将试验混凝土标准强度的龄期向后推迟至56d或者90d是合理的。这样充分利用后期强度则可以每m3混凝土减少水泥40Kg~70Kg左右,混凝土内部的温度相应降低4℃~7℃。另外,可以在混凝土中掺入一定量的粉煤灰,用以增加混凝土的密实度,提高抗渗能力,改善混凝土的工作度,降低最终收缩值。减少水泥用量。要降低大体积混凝土的水泥水化热引起的内部温升,防止结构出现温度裂缝,利用粉煤灰作混凝土的掺合料是最有效的方法之一。UFA膨胀剂作为外加剂,可以等量替换水泥,一方面保证混凝土的密实度,另一方面使混凝土内部产生压力,以抵消混凝土中产生的部分拉应力。减水缓凝剂,并应保证一定的坍落度。这样可以延缓水化热的峰值期并改善混凝土的和易性,降低水灰比以达到减少水化热的目的。
(二)加强早期养护,提高砼强度,降低气温对砼早期的不利影响
混凝土养护必须按本程序所列的规范、标准和实用建议的要求进行。养护期间所有的混凝土都要覆盖,需进行修整的表面在修好后继续覆盖养护,养护要保持混凝土在合适的湿度或合适的水份蒸发率,以保证混凝土具有很好的耐久性和强度及避免由于收缩而产生裂缝。混凝土养护至少为七天,浇注在养护期内不能受太阳直射、干风、过热、冷水和雨水的影响。混凝土养护可采用盖吸水材料保持一定湿度的方法。
(三)选择合理的连续桥面的长度,控制长宽比,在负弯矩增强抗拉钢筋
对于连续桥面来说,板中所受的弯矩就是正弯矩,板的下面受压;墙体上支撑的板所受的弯矩就是负弯矩,板的上面受压。在保证桥面平整顺畅及行车舒适的前提下,合理确
定伸缩缝宽度;改变传统的伸缩缝结构位置,将其从原桥梁端部移至距梁端60cm处,称之为“桥面滑动伸缩缝”。
(四)加强桥梁伸缩缝的施工,严格控制施工质量、平整度、减轻冲击荷载的影响
为满足桥面变形的要求,通常在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置上设置伸缩缝。要求伸缩缝在平行、垂直于桥梁轴线的两个方向,均能自由伸缩,牢固可靠,车辆行驶过时应平顺、无突跳与噪声;要能防止雨水和垃圾泥土渗入阻塞;安装、检查、养护、消除污物都要简易方便。在设置伸缩缝处,栏杆与桥面铺装都要断开。该施工通过严格控制施工质量、掌握施工日期和现场勘察,将桥面平整度控制到最佳状态,并可以最大限度的减轻缓冲由于交通冲击荷载造成对桥面的压强和破坏。
三、裂缝的治理
对于混凝土裂缝,应以预防为主,为此需要精心设计、审慎施工,但是由于目前采用的防止裂缝的安全系数较小,且实际情况又复杂多变,所以实际工程中还是难免出现裂缝。对于表面裂缝因为其对结构应压力、耐久性和安全基本没有影响,一般不予以处理。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,直至看不见裂缝为止,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0.5cm以上时,对于裂缝宽度小于0.5cm时应采取化学灌浆。化学灌浆材料一般使用环氧-糠醛丙酮系等浆材。当然,桥梁从竣工到投入使用,涉及设计、施工、监理、管理等多个部门的协调。因此设计疏漏、施工低劣、监理不力,均可能使混凝土桥梁出现裂缝。因此,严格按照国家建设部门有关规范、技术标准进行设计、施工和监理,是保证结构安全耐用的前提和基础。在运营管理过程中,进一步加强巡查和管理,及时发现和处理问题,也是相当重要的一个环节。
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