桥梁工程中大体积混凝土裂缝问题分析论文(共12篇)
1.1水化热因素
混凝土中含有较多的水泥成分,水泥会产出生水化热反应,而且会释放较多的热量,这增加了混凝土出现温差裂缝的概率。通过实验发现,1g水泥在水化热反应中会释放出500J的热量,在大体积混凝土施工中,由于混凝土材料的使用量比较大,所以产生的热量比较多,混凝土可能会出现内外温差过高的问题。在对混凝土进行搅拌时,会使混凝土的温度不断升高,如果施工人员没有做好散热工作,会导致混凝土内部出现较大的压应力,而混凝土外部又会出现较大的拉应力,当这一应力超过混凝土的承载能力后,就会出现混凝土裂缝现象。
1.2混凝土收缩
混凝土在存放的过程中,如果存储方式不当,没有在密闭的环境下保管,会出现体积缩减的情况,这也被称为混凝土收缩。混凝土在外力的影响下,会出现形变现象,而且会使混凝土内部产生较大的应力,当应力过大时,会导致混凝土出现较多的裂缝。混凝土收缩包括塑性收缩、干燥收缩以及温度收缩,在控制的过程中,需要结合收缩原因。如果是干燥收缩,则需要做好养护工作,要对混凝土定时浇水,避免其水份过度蒸发,从而引起干裂现象。
1.3大气温度与湿度的变化
混凝土在施工的过程中,会受到外界环境的影响,其中影响最大的就是温度与湿度这两个因素。大体积混凝土结构在施工作业期间受温度的影响非常明显,所以为了防止混凝土受到温度的影响而产生裂缝,一定要对浇筑中的各个环节的温度进行严格的控制,但是最主要的影响因素还是外界的温度,外界的温度高,在进行混凝土浇筑时温度也就会很高,但是当外界的温度下降时,由于混凝土内部存在着明显的温度梯度,所以外界温度如果出现急剧下降的情况,混凝土结构的内部就会出现很大的.温度应力,所以也非常容易导致混凝土结构产生裂缝。此外外界温度的变化对混凝土裂缝也会产生非常大的影响,如果外界的温度出现了明显的下降情况,混凝土也会产生裂缝现象。
2大体积混凝土裂缝的控制
2.1大体积混凝土中水泥的品种及用量
水泥水化过程中释放了大量的热量是大体积混凝土产生裂缝的主要原因,因而低热或者中热的水泥品种应为首选。水泥内矿物成份的不同决定了水泥释放温度的大小及速度。铝酸三钙在水泥矿物中发热速率最快且发热量最大,其次为硅酸三钙、硅酸二钙和铁铝酸四钙。另外,水泥越细发热速率越快,但是不影响最终发热量。因此我们在大体积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。正是基于这一点,国内外很多专家均提出类似的建议。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℃。
2.2掺加外加料和外加剂
为了改善混凝土的工作度,增加混凝土的密实度,提高抗渗能力,减少水泥用量,降低最终收缩值,我们会在大体积混凝土中掺入一定量的粉煤灰。利用粉煤灰作混凝土的掺合料能有效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。外加剂可以从以下几个方面来选择:UFA膨胀剂,它可以等量替换水泥,并且使混凝土产生适度的膨胀。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。
2.3大体积混凝土的骨料控制
为了有效减小混凝土结构当中的孔隙率和表面积,要选择粒径将对较大,强度也能够满足施工要求的骨料,这样就可以减少一部分水泥的使用,减少水化反应当中释放的热量,从而减少了收缩,也减少了混凝土裂缝的产生。
2.4大体积混凝土的裂缝检查与处理
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。对结构应力、耐久性和安全基本没有影响的表面裂缝一般不作处理。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层钢筋后再继续浇筑新混凝土。对比较严重的裂缝可以采用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。化学灌浆材料一般使用环氧-糠醛丙酮系等浆材。
结束语
通过分析发现,桥梁裂缝问题主要是因为混凝土比较容易出现水化热现象,会出现温差裂缝,而且有的施工人员缺乏质量意识,在大体积混凝土施工中,没有做好质量控制工作。桥梁工程出现较多的裂缝问题,会影响桥梁的安全性,还会影响桥梁功能的发挥,所以,施工单位必须采取有效的措施对施工质量进行控制。
参考文献
[1]姚霖.桥梁工程中大体积混凝土裂缝的原因分析[J].门窗,2014(9).
[2]黄建春.浅析混凝土桥梁裂缝类型与控制措施[J].科技信息,2009(6).
[3]朱登霞.桥梁设计中结构耐久性问题探讨[J].今日科苑,2009(8).
关键词:桥梁工程,大体积混凝土,水化热,裂缝
0 引言
随着桥梁技术的突飞猛进, 大体积混凝土在桥梁结构中应用的越来越多。我国普通混凝土配合比设计规范规定:混凝土结构物中实体最小尺寸不小于1m的部位所用的混凝土即为大体积混凝土;美国则规定为:任何现浇混凝土, 只要有可能产生温度影响的混凝土均称为大体积混凝土。目前, 国内外对机械荷载引起的开裂问题研究得较为透彻。而对温度荷载引起得有关裂缝的研究尚不充分。我们应对此加以重视, 防止危害结构的裂缝产生。另外对于大体积混凝土内温度应力与裂缝控制也多集中在水利工程中的大坝、高层建筑的深基础底板。而对于桥梁中大体积混凝土的裂缝的研究并未得到足够的重视。
1 大体积混凝土裂缝产生的主要原因
大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的, 各类裂缝产生的主要影响因素如下:
1.1 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/m~550kg/m3来计算, 每立方米混凝土将释放出17500KJ~27500的热量, 从而使混凝土内部温度升高 (可达70℃左右, 甚至更高) 。尤其对大体积混凝土来讲, 这种现象更加严重因为混凝土内部和表面的散热条件不同, 故混凝土中心温度很高, 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。
1.2 混凝土的收缩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。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。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。
1.3 外界气温湿度变化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。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度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差梯度。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。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响, 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。
1.4 其他因素的影响结构物基础的不均匀沉降也会产生裂缝, 这种裂缝会随着基础沉降而不断的增大, 待地基下沉稳定后, 将不会变化。
超荷载使用或未达到设计过早加荷载导致结构出现裂缝, 这种裂缝称之为荷载裂缝。混凝土配合比不良会造成混凝土塑性沉降裂缝, 一般是混凝土配合比中, 粗骨料级配不连续、数量不够, 砂率及水灰比不当所造成的裂缝。
2 大体积混凝土施工质量控制措施
2.1 大体积混凝土配合比设计 (1) 原材料选用。
由于水泥的用量直接影响着水化热的多少及混凝土温生, 大体积混凝土应选用水化热较低的水泥, 如低热矿渣硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥等, 并尽可能减少水泥用量。细骨料宜采用2区中砂, 因为使用中砂比用细砂可减少水及水泥的用量。在可泵送情况下粗骨料, 选用粒径5—20mm连续级配石子, 以减少混凝土收缩变形。使用掺合料, 应用添加粉煤灰技术。在混凝土中掺用的粉煤灰不仅能够节约水泥, 降低水化热, 增加混凝土和易性, 而且能够大幅度提高混凝土后期强度, 推移温升峰值出现时间。 (2) 外加剂的使用。采用减水剂, 如缓凝高效减水剂;采用膨胀剂, 如广泛使用u型膨胀剂无水硫铝酸钙或硫酸铝。试验表明, 在混凝土添加了膨胀剂之后混凝土内部产生的膨胀应力, 可以抵消一部分混凝土的收缩应力, 这样, 相应地提高混凝土抗裂强度。
2.2 温控措施及施工现场控制 (1) 温度预测分析。
根据现场混凝土配合比和施工中的气温气候情况及各种养护方案, 采用计算机仿真技术对混凝土施工期温度场和温差进行计算机模拟动态预测, 提供结构沿厚度方向的温度分布及随混凝土龄期变化情况, 制定混凝土在施工期内不产生温度裂缝的温控标准, 进行保温养护优化选择。 (2) 混凝土浇筑方案。采用延缓温差梯度和降温梯度的措施, 在浇筑前经详细计算安排分块、分层浇筑次序、流向、浇筑厚度、宽度、长度、前后浇筑的搭接时间;控制混凝土入温度并加强振捣, 严格控制振捣时间, 移动距离和插入深度, 保证振捣密实, 严防漏振和过振, 确保混凝土均匀密实;做好现场协调组织管理, 要有充足的人力、物力、保证施工按计划顺利进行, 保证混凝土供应, 确保不留冷缝;浇筑后对大体积混凝土表面较厚的水泥浆进行必要的处理, 一般浇筑后3~4h内初步用木长刮尺刮平, 初凝前用铁滚筒碾压2遍, 再用木抹子搓平压实, 以控制表面龟裂;混凝土浇灌完后, 立即采取有效的保温措施并按规定覆盖养护。 (3) 混凝土温度监测。在混凝土内部、外部设置温度测点, 设置保温材料温度测点及养护水温度测点, 现场温度监测数据由数据采集仪自动采集并进行整理分析。每一测点的温度值、各测位中心测点与表层测点的温差值, 作为研究调整控温措施的依据, 防止混凝土出现温度裂缝。 (4) 为反映温控效果可在少数混凝土层中埋设应变计进行温度应力检测, 应变计沿水平方向布置检测水平方向应力分量。 (5) 通水冷却。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。
2.3 构造设计上对大体积混凝土采取防裂措施:
(1) 设计合理的结构形式, 可以减少工程数量, 减低水化热。如可根据悬索桥锚碇受力特点, 设计挖空非关键受力部分混凝土体积, 利用土方压重方案, 来减少混凝土结构体积。 (2) 充分利用混凝土在基坑有侧限条件, 在混凝土中掺加微膨胀剂, 使其在基坑约束下形成一定的预压力, 补偿混凝土内部温度收缩产生的拉应力, 从而有效的避免混凝土裂缝的产生。 (3) 大体积混凝土体积庞大, 施工周期一般较长, 依据结构受力情况可合理地确定混凝土评定验收龄期, 打破正常标准28d的评定验收龄期, 改为60d或更多天, 评定验收龄期充分考虑混凝土的后期强度, 从而减低设计标号, 达到减少混凝土水泥用量减低水化热的目的。 (4) 由于边界存在约束才会产生温度应力, 采用改善边界约束的构造设计, 如遇有约束强的岩石类地基、较厚的混凝土垫层等时, 可在接触面上设滑动层来减少温度应力。在外约束的接触面上全部设滑动层, 则可大大减弱外约束。 (5) 还应重视合理有益作用, 可采取增配构造钢筋。配筋应尽可能采用小直径、小间距, 全截面含筋率控制在0.3%~0.5%之间。在混凝土表面增设金属扩张网等有效措施, 有效地提高混凝土抗裂性能。
3 结束语
在控制大体积混凝土温度裂缝时既要控制混凝土的内外温差又要防止混凝土表面温度的突然变化。重视温度监测, 实际施工中应随时监测混凝土内部温度和内外温差的变化趋势, 并据此来调整温控措施, 确保混凝土不开裂。影响大体积混凝土开裂的因素很多, 应从造成裂缝的各种原因着手, 采取全面防治措施, 并根据工程具体情况确定防裂重点。
参考文献
[1]高粱.桥梁工程大体积混凝土裂缝的产生原因及控制方法.河南科技.2007第5期.
关键词:桥梁工程 大体积混凝土 水化热 裂缝
0 引言
随着桥梁技术的突飞猛进,大体积混凝土在桥梁结构中应用的越来越多。我国普通混凝土配合比设计规范规定:混凝土结构物中实体最小尺寸不小于1m的部位所用的混凝土即为大体积混凝土;美国则规定为:任何现浇混凝土,只要有可能产生温度影响的混凝土均称为大体积混凝土。目前,国内外对机械荷载引起的开裂问题研究得较为透彻。而对温度荷载引起得有关裂缝的研究尚不充分。我们应对此加以重视,防止危害结构的裂缝产生。另外对于大体积混凝土内温度应力与裂缝控制也多集中在水利工程中的大坝、高层建筑的深基础底板。而对于桥梁中大体积混凝土的裂缝的研究并未得到足够的重视。
1 大体积混凝土裂缝产生的主要原因
大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的,各类裂缝产生的主要影响因素如下:
1.1 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/m~550kg/m3来计算,每立方米混凝土将释放出17500KJ~27500的热量,从而使混凝土内部温度升高(可达70℃左右,甚至更高)。尤其对大体积混凝土来讲,这种现象更加严重因为混凝土内部和表面的散热条件不同,故混凝土中心温度很高,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。
1.2 混凝土的收缩 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。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。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。
1.3 外界气温湿度变化的影响 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。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度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差梯度。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。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响,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。
1.4 其他因素的影响 结构物基础的不均匀沉降也会产生裂缝,这种裂缝会随着基础沉降而不断的增大,待地基下沉稳定后,将不会变化。
超荷载使用或未达到设计过早加荷载导致结构出现裂缝,这种裂缝称之为荷载裂缝。混凝土配合比不良会造成混凝土塑性沉降裂缝,一般是混凝土配合比中,粗骨料级配不连续、数量不够,砂率及水灰比不当所造成的裂缝。
2 大体积混凝土施工质量控制措施
2.1 大体积混凝土配合比设计 ①原材料选用。由于水泥的用量直接影响着水化热的多少及混凝土温生,大体积混凝土应选用水化热较低的水泥,如低热矿渣硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥等,并尽可能减少水泥用量。细骨料宜采用2区中砂,因为使用中砂比用细砂可减少水及水泥的用量。在可泵送情况下粗骨料,选用粒径5—20mm连续级配石子,以减少混凝土收缩变形。使用掺合料,应用添加粉煤灰技术。在混凝土中掺用的粉煤灰不仅能够节约水泥,降低水化热,增加混凝土和易性,而且能够大幅度提高混凝土后期强度,推移温升峰值出现时间。②外加剂的使用。采用减水剂,如缓凝高效减水剂;采用膨胀剂,如广泛使用u型膨胀剂无水硫铝酸钙或硫酸铝。试验表明,在混凝土添加了膨胀剂之后混凝土内部产生的膨胀应力,可以抵消一部分混凝土的收缩应力,这样,相应地提高混凝土抗裂强度。
2.2 温控措施及施工现场控制 ①温度预测分析。根据现场混凝土配合比和施工中的气温气候情况及各种养护方案,采用计算机仿真技术对混凝土施工期温度场和温差进行计算机模拟动态预测,提供结构沿厚度方向的温度分布及随混凝土龄期变化情况,制定混凝土在施工期内不产生温度裂缝的温控标准,进行保温养护优化选择。②混凝土浇筑方案。采用延缓温差梯度和降温梯度的措施,在浇筑前经详细计算安排分块、分层浇筑次序、流向、浇筑厚度、宽度、长度、前后浇筑的搭接时间;控制混凝土入温度并加强振捣,严格控制振捣时间,移动距离和插入深度,保证振捣密实,严防漏振和过振,确保混凝土均匀密实;做好现场协调组织管理,要有充足的人力、物力、保证施工按计划顺利进行,保证混凝土供应,确保不留冷缝;浇筑后对大体积混凝土表面较厚的水泥浆进行必要的处理,一般浇筑后3~4h内初步用木长刮尺刮平,初凝前用铁滚筒碾压2遍,再用木抹子搓平压实,以控制表面龟裂;混凝土浇灌完后,立即采取有效的保温措施并按规定覆盖养护。③混凝土温度监测。在混凝土内部、外部设置温度测点,设置保温材料温度测点及养护水温度测点,现场温度监测数据由数据采集仪自动采集并进行整理分析。每一测点的温度值、各测位中心测点与表层测点的温差值,作为研究调整控温措施的依据,防止混凝土出现温度裂缝。④为反映温控效果可在少数混凝土层中埋设应变计进行温度应力检测,应变计沿水平方向布置检测水平方向应力分量。⑤通水冷却。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。
2.3 构造设计上对大体积混凝土采取防裂措施:①设计合理的结构形式,可以减少工程数量,减低水化热。如可根据悬索桥锚碇受力特点,设计挖空非关键受力部分混凝土体积,利用土方压重方案,来减少混凝土结构体积。②充分利用混凝土在基坑有侧限条件,在混凝土中掺加微膨胀剂,使其在基坑约束下形成一定的预压力,补偿混凝土内部温度收缩产生的拉应力,从而有效的避免混凝土裂缝的产生。③大体积混凝土体积庞大,施工周期一般较长,依据结构受力情况可合理地确定混凝土评定验收龄期,打破正常标准28d的评定验收龄期,改为60d或更多天,评定验收龄期充分考虑混凝土的后期强度,从而减低设计标号,达到减少混凝土水泥用量减低水化热的目的。④由于边界存在约束才会产生温度应力,采用改善边界约束的构造设计,如遇有约束强的岩石类地基、较厚的混凝土垫层等时,可在接触面上设滑动层来减少温度应力。在外约束的接触面上全部设滑动层,则可大大减弱外约束。⑤还应重视合理有益作用,可采取增配构造钢筋。配筋应尽可能采用小直径、小间距,全截面含筋率控制在0.3%~0.5%之间。在混凝土表面增设金属扩张网等有效措施,有效地提高混凝土抗裂性能。
3 结束语
在控制大体积混凝土温度裂缝时既要控制混凝土的内外温差又要防止混凝土表面温度的突然变化。重视温度监测,实际施工中应随时监测混凝土内部温度和内外温差的变化趋势,并据此来调整温控措施,确保混凝土不开裂。影响大体积混凝土开裂的因素很多,应从造成裂缝的各种原因着手,采取全面防治措施,并根据工程具体情况确定防裂重点。
参考文献:
[1]高粱.桥梁工程大体积混凝土裂缝的产生原因及控制方法.河南科技. 2007第5期.
关键词:桥梁工程;大体积混凝土;施工;质量控制
1桥梁工程大体积混凝土施工概述
在桥梁工程施工过程中影响质量的因素有很多,但是最为关键影响就是大体积混凝土的施工质量。因此,应当高度重视大体积混凝土在桥梁施工中的质量,一方面应当注重对常规混凝土塌落度、强度、养护等条件的控制,另一方面还应当对混凝土内外温差、入模温度等因素的控制,以确保温度上升过程中变化均匀,预防温差变化过大导致的混凝土质量问题。
2大体积混凝土施工中质量控制
2.1原材料质量控制
2.1.1混凝土原材料。水泥、骨料、粉煤灰、添加剂是大体积混凝土施工中主要的原材料,因此要想保证大体积混凝土施工质量,必须要从这些原材料入手。选择原材料过程中应注意选择低水化热的水泥品类,以确保质量需要;骨料选择应当以无杂质、光滑度高为标准;同时还要使用一定数量的粉煤灰来降低混凝土水化热,代替水泥使用;添加剂的使用要确保匹配水泥标号。2.1.2混凝土的拌和与运输。大体积混凝土施工对于混凝土的使用数量、运输时间、温度控制、拌和质量有着极为严格的要求,且在浇筑施工开始后,不能间歇作业,必须一次完成,这就需要在混凝土搅拌过程中必须做好各个方面的协调,加强对搅拌质量的监管,搅拌站管理人员应当充分协调,严格控制相关问题发生。首先,应当控制好混凝土的温度。温度因素在大体积混凝土浇筑中影响最为关键,浇筑作业要严格控制入模温度,确保施工质量。其次,应当根据大体积混凝土进行浇筑的施工面积合理预算严格控制运输时间和车辆数目,除了正常工程车辆外,为了应对施工过程中的突发状况和特殊需求,还需要配备应急车辆。因为混凝土施工一旦供应不及时极易导致产生混凝土冷缝,对混凝土施工质量产生严重影响,所以必须要保障车辆运输及时。再次,对于通过罐车运送拌和好的混凝土过程中,不能添加任何材料进入搅拌好的混凝土,并严格按照规定时间,确保混凝土在初凝前进入浇筑现场,使用应当合理预估出入模振捣的时间,浇筑作业使用的混凝土质量。最后,应当提高搅拌站管理人员管理水平,确保协调能力的提高,确保第一时间发现问题第一时间解决问题,最终实现浇筑施工质量的优秀。
2.2大体积混凝土施工质量控制
2.2.1施工准备工作的加强。桥梁工程因为本身体积较大,所以在施工面积角度来说混凝土使用量较多。影响浇筑过程质量的因素也较为广泛,因此应当控制好施工前的质量。首先,应当配备专业素质水平高的测温工作人员和专业的测温设备,除此之外还要确定好合适的测温点材料和测温点位置,在工程特殊需要时,测温工作应当交由专业机构开展。其次,在开工之前,质检人员应当抽样试验所需的原材料,对原材料是否符合材料标准的规范要求进行检查。再次,在施工之前,监理人员还应当结合根据桥梁工程的具体特点,制定涵盖施工工艺、人员分工、进度安排、应急预案、质量控制等在内的大体积混凝土施工过程方案,以动态的监督监控施工的全过程。2.2.2加强混凝土浇筑施工质量控制。(1)对浇筑流程进行优化。在桥梁工程大体积混凝土施工中,应当对浇筑流程进行不断优化,确保所以工序安全、稳定、高效、科学进行施工,不断提高浇筑流程科学性和合理性,确保浇筑设备和材料实现高效率。另外,还应当对振捣施工时间进行严格控制,为了优化浇筑流程,质检工作人员在整个施工过程中要履职尽责严格控制。(2)对混凝土浇筑和振捣施工工艺加强质量监督。一方面,施工人员在桥梁工程在大体积混凝土施工过程中,应当注重混凝土浇筑和振捣施工工艺的质量控制。为了预防混凝土在施工过程中出现塌落度损失,应当严格控制对角施工。为了预防塌落度损失,大体积混弄土施工过程中,施工管理人员应当时刻提醒和监督工作人员,一是注意观察运输车,避免塌落,二是分层浇筑施工中,必要要在明显位置作出每层浇筑的标记符号,以对每层浇筑的厚度进行更好的掌握,确保各层厚度一致。另一方面,施工人员在进行振捣施工时,应当进行分层振捣,并对底板混凝土振捣进行密切关注,并且从底层开始逐层向上均匀实施振捣施工。除此之外,为了提高振捣施工内部的密实程度,应当先对坑洼处振捣然后再对高处进行振捣,确保高低接触处混凝土不会出现脱节塌陷。
2.3严格控制伸缩缝留置和处理
对于控制混凝土内外的温差以及施工组织的材料供应来说,大体积混凝土施工中的伸缩缝对其有很大的好处,其不但能使混凝土体积不断减少,而且还能使混凝土的水化热情况降低,进而使混凝土内部温度不断减少,提高了混凝土的质量。伸缩缝的处理应当待先期混凝土施工强度和时间达标后进行,浇筑前,应当恰当处理伸缩缝,先将结合面处进行凿毛处理,然后再对钢筋进行必要的修理,浇水润湿,在伸缩缝处用加膨胀剂处理的高一标号混凝土进行封闭,然后按时养护浇水,使伸缩缝与先期混凝土同时达到强度。有必要时,还要在伸缩缝处使用卷材防水层进行处理。
2.4混凝土养护期间的质量控制
在完成桥梁工程大体积混凝土施工后,应当高度重视对混凝土养护工作的加强,以防止出现混凝土的裂纹现象。在施工结束后,工作人员应当持续观察温度的变化,在选择混凝土测温点和测温过程中,测温位置应当具有代表性,且应当将所有的测温点编好序号,以便及时的掌握和控制混凝土温度,对混凝土外部环境间和内部与外部之间温度差进行有效的控制,确保控制在25℃以内,一旦稳定发生变化偏离正常值,就必须要采取必要的养护方法进行干预,确保将混凝土内外层温度差控制在合理的范围内。
3结语
综上所述,大体积混凝土的施工质量问题在整个的桥梁工程施工过程中对于施工质量的影响最大。所以,注重从多角度和整体性上关注大体积混凝土系统的施工要素控制意义重大,因为大体积混凝土施工是一项庞大的系统工程,牵涉面广、施工程序多、影响因素广、参与工种复杂等特点都会影响其施工质量。这就需要施工工作对大体积混凝土施工的关键部位进行熟悉掌握,严格控制大体积混凝土的各工序施工质量。除此之外,相关的监理单位和工作人员还要对施工质量进行严格的监督,发现问题立即整改,使整个桥梁工程的施工质量得到保障。
参考文献
[1]杨兴龙.大体积承台裂缝控制计算分析与设计措施[J].山西交通科技,2013(1):69-71.[2]陈良锋.大体积承台砼施工质量控制之关键[J].企业技术开发,2012(31):30-33.[3]于飞.基于路桥施工成本的路桥施工质量管理策略探讨[J].黑龙江科技信息,2015(34):42
施工人员的技术水平对桥梁工程施工质量有着直接的影响,有的施工单位,施工人员技术水平比较低,在混凝土施工中,缺乏工作经验,导致混凝土构件表面出现了较多的裂缝,有的桥梁出现了混凝土构件脱落问题,极大地影响了桥梁的美观性。混凝土振捣是一项重要的工作,如果振捣的次数不够,会影响混凝土的密实度,容易造成蜂窝、麻面等现象[1]。另外,混凝土运输也是一项重要的工作,在运输的过程中,如果运输方式选择不当,也会造成混凝土材料的损耗。在对混凝土进行搅拌时,如果时间过长,会出现离析等现象,搅拌技术不佳也是造成混凝土裂缝的重要原因。桥梁工程需要应用大量的混凝土与钢筋材料,当钢筋遇水后,会出现锈蚀现象,也容易导致混凝土体积增大,会出现荷载裂缝。在混凝土浇筑的过程中,如果速度过快,也会影响浇筑的效果,混凝土硬化后要进行及时养护,否则容易出现收缩裂缝。
1.2温差
桥梁工程中需要应用大量的混凝土,所以比较容易出现大体积混凝土裂缝问题,由于混凝土的特性比较特殊,其比较容易受到温度的影响,在内部出现较大的温差后,会出现较多的裂缝。如果施工人员没有做好防护措施,在混凝土硬化后,很容易由于不均匀收缩问题而导致温差裂缝。混凝土浇筑前,施工人员需要做好准备工作,要利用模板对混凝土构件进行隔离,混凝土中含有大量的水泥,水泥在搅拌时会出现水化热现象,施工人员一定要做好热量释放工作,如果混凝土内部聚集了大量的热量,则会出现温差裂缝。一般情况下,在混凝土浇筑1d内,所有的构件都会出现温度上升现象,在静置一段时间后,温度会慢慢下降,混凝土构件的温度会慢慢冷却,这一过程混凝土内部会出现收缩,外部模板的阻力会对混凝土构件产生一定的牵引力,牵引力过大则会造成混凝土裂缝[2]。在冬季施工时,由于外部环境的温度比较低,所以,热量散发比较慢,增加了温差裂缝出现的概率。
1.3荷载变化
桥梁混凝土裂缝与外观缺陷分析
文中结合鄂州樊口大桥建设,对混凝土构件和PC梁裂缝及外观质量进行了探讨,分析了桥梁混凝土裂缝的类型、开裂机理及其成因,研究了桥梁混凝土外观缺陷的成因及其防治措施.
作 者:金东 张才平童晓鹏 作者单位:湖北省鄂州市公路管理处,湖北,鄂州,436000 刊 名:中国水运(下半月) 英文刊名:CHINA WATER TRANSPORT 年,卷(期):2010 10(1) 分类号:U448.33 关键词:桥梁 混凝土 裂缝 外观缺限当前, 对于机械荷载造成的桥梁裂缝问题而言, 国内外的研究探讨较为成熟, 然而对温度荷载所导致的开裂问题分析研究还不够充分, 加之, 在我国, 桥梁中大体积混凝土裂缝问题还没有获得充分的重视, 而大体积混凝土的开裂仅在高层建筑深基础底板以及水利工程大坝等方面有所体现。基于此背景, 笔者认为应对桥梁中大体积混凝土的裂缝问题予以重视, 进而对其成因、控制措施进行探讨能够在最大程度上防范危害桥梁结构的裂缝产生。
1 桥梁工程中大体积混凝土裂缝的成因分析
1.1 外界气温变化的影响。
针对于大体积混凝土施工而言, 其裂缝的形成在很大程度上取决于外界气温的变化情况。而各种温度的集合就是混凝土内部的温度, 这些温度包括水泥水化热的温度、混凝土结构散热温度及其浇筑的温度。而同外界气温有直接关系的是浇筑温度, 浇筑温度会随着外界气温的增温而升高, 倘若外界温度降低, 又会在一定程度上加大大体积混凝土的内外温差梯度。假如外界气温下降过快, 则产生较大的温度应力, 很容易造成混凝土开裂。
1.2 水泥水化热的影响。
在混凝土浇筑后的七天左右, 水泥水化过程中散发大量的热量, 通常水泥放出的热量为500J/g。倘若以240-480kg/m3计算, 混凝土将释放出热量为1.75*104-2.75*104KJ/M3, 致使混凝土内部温度迅速升高, 可达70℃, 加之混凝土内部同表面的散热不一, 就会产生温度梯度, 从而使表面产生较大的拉应力, 倘若拉应力超过混凝土极限抗拉强度, 将出现裂缝。
1.3 混凝土的收缩。
混凝土的收缩, 易言之, 可理解为混凝土在大气中硬结时所发生的体积变化的一种现象。在没有外力影响的情况下, 混凝土所出现的变形倘若受到诸如钢筋或者支持条件等的影响的情况下, 其就会形成拉应力, 造成混凝土裂缝的产生。混凝土硬化初期及后期的收缩是有区别的, 前者是在其硬化过程中出现的体积变化, 而后者则是其内部水分的蒸发造成的干缩变形。
2 桥梁工程中大体积混凝土裂缝控制措施
2.1 大体积混凝土配合比设计。
(1) 原材料的选用。大体积混凝土应选用具有较低水化热的水泥, 可选用中热硅酸盐水泥, 并最大程度上降低水泥用量。细骨料最好采用中砂, 粗骨料如果可泵送, 则选用5mm-20mm粒径的连续级配石子, 从而降低混凝土的收缩变形。同时, 在混凝土中添加粉煤灰一方面可以节约水泥用量, 减少水化热;另一方面能在最大程度上加强混凝土后期强度。 (2) 外加剂的使用。采用缓凝高效减水剂以及膨胀剂。通过试验证明在混凝土中添加膨胀剂后期内部将形成膨胀应力, 能够将部分混凝土的收缩应力进行抵消, 从而加强了混凝土抗裂强度。
2.2 温度控制措施和施工现场控制。
(1) 按照施工过程中气温情况以及混凝土配合比, 通过计算机仿真技术动态预测混凝土施工中的温差, 提供结构沿厚度方向的温度分布以及随混凝土龄期变化状况, 从而制定混凝土施工期间不产生温度裂缝的温控标准, 进而做保温养护优化选择。 (2) 优化混凝土浇筑方案。一方面, 加强并严格控制混凝土振捣及其时间, 确保振捣密实, 杜绝漏振、过振, 保证混凝土密实均匀;另一方面, 加强施工现场的组织、协调管理, 保证足够的人财物以及混凝土的供应。浇筑后应将大体积混凝土表面相对厚实的水泥浆做一些必要的处理, 通常情况下, 是继浇筑3-4h采用木长刮尺刮平, 同时为防止表面龟裂, 可在混凝土初凝前通过铁滚筒进行碾压1-2遍, 然后采用木抹子予以搓平压实;混凝土浇筑完毕后, 应及时采取保温措施并进行混凝土养护工作。
2.3 在构造设计上对大体积混凝土应采取的防裂措施。
一方面, 倘若混凝土结构形式得到合理的设计不仅能够降低水泥水化热而且能够在一定程度上降低项目的数量。鉴于大体积混凝土具有较长的施工时间, 根据混凝土结构受力状况对其龄期进行合理的评定与验收, 在混凝土评定验收龄期应对其后期强度进行充分的考虑, 在一定程度上减少设计的标号, 从而降低水泥的用量, 而混凝土水泥用量的减少能够实现水泥水化热降低的目的, 因而可以有效地防范大体积混凝土裂缝的产生。另一方面, 温度应力之所以能够产生是因为边界存在约束, 因此可采取优化边界约束的构造设计, 倘若遇到具有较强约束的岩石类地基的情况时, 为减少温度应力, 能够在接触面上布设滑动层。在外约束的接触面上整体布设滑动层能够大幅度地减弱外约束。并且, 鉴于混凝土在基坑具备侧限条件, 因此可对其进行充分的利用, 可在混凝土当中掺和一定量的膨胀剂, 进而能够限于基坑的约束而产生预压力, 对混凝土由于温度收缩形成的预压力有一定的补偿作用, 能在最大程度上防止混凝土开裂。同时, 为加强混凝土抗裂性能, 还可以通过在混凝土表面增加布设金属扩张网等合理措施。
摘要:随着我国桥梁技术的迅速发展, 大体积混凝土被越来越多地应用于桥梁结构中。本文基于桥梁工程大体积混凝土裂缝成因分析, 提出了减少混凝土温度应力和预防其形成裂缝的施工现场控制措施以及构造设计上对大体积混凝土采取的有效防裂措施, 旨在与同行从业人员进行交流。
关键词:桥梁工程,大体积混凝土,裂缝成因,措施
参考文献
[1]吴良群.桥梁工程中大体积混凝土裂缝的诸多因素及防治措施[J].广东建材, 2011, 08:81-82.
[2]靳战峰, 么卫良.市政桥梁中大体积混凝土裂缝的原因与防治[A].土木建筑学术文库 (第11卷) [C].2009:2.
【关键词】大体积混凝土;裂缝;防治
大体积混凝土是指最小断面尺寸大于800mm,同时水化热产生的内部最高温度与大气温差超过25℃,施工时必须采取相应的技术措施妥善处理水化热引起的混凝土内外温差,需合理解决温度应力并严格控制裂缝开展的一种混凝土结构。大体积混凝土工程结构较厚、体形较大、钢筋较密,且混凝土用量较多,施工条件较为复杂,施工技术要求高,需连续浇筑,内外温差和温度应力较大;此外,还需满足强度、刚度、整体性和耐久性要求。大体积混凝土在现代工程建设中占有重要地位,越来越多地应用到高层建筑、水利水电工程、桥梁工程、水工构(建)筑物以及现代工业生产等许多工程领域。
0.工程概况
本工程主楼地上十七层,地下二层,采用框架—剪力墙结构。基础为钢筋混凝土平板式筏形基础,筏板厚度为l500mm,筏板长48.9m、宽为57.3m。筏板混凝土强度等级为C50,抗渗等级为P8。筏板实体最小尺寸大干1m,属于大体积混凝土构件。
1.大体积混凝土温度裂缝的形成原因
现阶段的理论与实践研究表明,引起混凝土产生温度裂缝的原因:水泥在水化过程中产生大量热量及水化热,该热量聚积在内部不易散发,内部温度显著升高,外表散热快,形成较大的内、外温差,当混凝土内部温度与表面温度之差达到一定程度,产生的温度拉应力超过混凝土的抗拉强度时即产生混凝土裂缝。
2.大体积混凝土浇筑材料的选择和施工工艺
水泥用量的控制是一个关键因素,这是产生水化热的主要原因。应在不降低强度等级的前提下,减少水泥用量来降低水化热。经实验室试验后得出结论,对于工程中每m 的混凝土,每增加或减少10kg水泥,产生的水化热可致使大体积混凝土的核心温度在原来的基础上上升或下降1℃。不同品种的水泥其硬化过程中产生的水化热不同,为控制水化热的温升,减少温度应力,采用矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥等水化热较低的水泥。
施工过程中,在混凝土中掺入适量的聚丙烯纤维,并掺人适量的I级粉煤灰。掺人适量的粉煤灰既可降低混凝土中的水化热,节约水泥,又可使泵送施工流畅,和易性好,一举多得。
混凝土出机温度和浇筑温度也是影响混凝土内部温升的一个重要方面。混凝土出机温度是由原材料本身所含热量决定的,据混凝土配合比及原材料的比热容可知,石子的比热容虽小但其质量大,水在水灰比中的占有量相对水泥用量较少但其比热容是最大的,所以石子、水在拌制混凝土时的原始温度是影响混凝土初始温度的主要因素。拌合物中的砂对于混凝土的初始温度影响弱于石子、水,水泥对混凝土的初始温度影响最小。施工现场应及时与商品混凝土供应企业沟通并解决好这一问题。在实际混凝土搅拌时采用编织布遮盖砂、石避免太阳直射,并合理安排浇筑进度,尽量减少混凝土搅拌车在现场的等待时间,以达到降低混凝土出机温度的目的。
混凝土入模温度指混凝土经搅拌、运输、泵送到浇筑地点时的温度,因此应用湿麻袋将泵管遮盖,并指定专人每隔1h浇水散热1次来降低混凝土人模温度。
3.防治裂缝的措施
3.1优选原材料
3.1.1水泥
由于温差主要是由水化热产生的,所以为了减小温差就要尽量降低水化热,为了降低水化热,要尽量采取早期水化热低的水泥。由于水泥的水化热是矿物成分与细度的函数,要降低水泥的水化热,主要是选择适宜的矿物组成和调整水泥的细度模数。硅酸盐水泥的矿物组成主要有C3S、C2S、C3A和C4AF。试验表明:水泥中铝酸三钙(C3A)和硅酸三钙(C3S)含量高,水化热较高,所以,为了减少水泥的水化热,必须降低熟料中C3A和C3S的含量。在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。另外,在不影响水泥活性的情况下,要尽量使水泥的细度适当减小,因为水泥的细度会影响水化热的放热速率。
3.1.2掺加粉煤灰
为了减少水泥用量,降低水化热并提高和易性,可以将部分水泥用粉煤灰代替。掺人粉煤灰主要有以下作用:①由于粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物,其中二氧化硅含量40%~60%,三氧化二铝含量179/6~35,这些硅铝氧化物能够与水泥的水化产物进行二次反应,是其活性的来源,可以取代部分水泥,从而减少水泥用量,降低混凝土的热胀;②由于粉煤灰颗粒较细,能够参加二次反应的界面相应增加,在混凝土中分散更加均匀;③粉煤灰的火山灰反应进一步改善了混凝土内部的孔结构,使混凝土中总的孔隙率降低,孔结构进一步的细化,分布更加合理,使硬化后的混凝土更加致密,相应收缩值也减少。
3.2采用科学合理的施工方法
3.2.1采用合理的设计措施
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 之间。③避免结构突变产生应力集中。在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。④在易裂的边缘部位设置暗梁,提高该部位的配筋率,提高混凝土的极限抗拉强度。⑤在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征,合理设置后浇缝,在正常施工条件下,后浇缝间距20~30m,保留时间一般不小于60d。如不能预测施工时的具体条件,也可临时根据具体情况作设计变更。
3.2.2采用切实可行的施工工艺
①加强原材料的检验、试验工作。施工中严格按照施工方案及技术交底的要求指导施工,明确分工,责任到人。加强计量监测工作,定时检查并做好详细记录。认真对待混凝土浇筑过程中可能出现的冷缝,并采取措施加以杜绝。在变截面施工前,一定要加强预测,并保证预测的科学性。②切实落实施工方案。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”的施工方法。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,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。
3.3后期养护
混凝土浇筑完毕后,应及时洒水养护以保持混凝土表面经常湿润,这样既减少外界高温倒罐,又防止干缩裂缝的发生,促进混凝土强度的稳定增长。一般在浇筑完毕后l2~18h内立即开始养护,连续养护时间不少于28d或设计龄期。
总之,在大体积混凝土施工中,只要合理选择原材料,掺加合适的外加剂,制定合理的施工工艺,加强施工过程中的测温、养护工作,大体积混凝土裂缝是可以控制的。
【参考文献】
[1]冯乃谦.实用混凝土大全[M].北京:科学出版社,2001.
【关键词】建筑;大体积;混凝土;施工
大体积混凝土施工因为结构厚、体形大、钢筋密、混凝土量大等特点,在浇筑混凝土后,水泥水化热易导致温度变化,再跟混凝土收缩及其它因素的作用下,易出现温度应力与收缩应力,最终导致混凝土开裂。所以,在建筑工程大体积混凝土施工中,一定要严格控制好施工要素,避免出现温度变形裂缝,确保建筑工程的质量。
1.工程实例概况
本工程地上38屋,地下有2层,总建筑面积56488m2,属超高层综合楼工程,采用内简外框密肋梁楼板结构。由笔者公司承建。底板为超厚大体积混凝土,塔楼和裙楼部分底板厚度分别为2.9m和1.5m,采用后浇带分隔,总体积为661lm3。底板设计采用C35混凝土,本工程地下室混凝土浇筑为大体积混凝土施工,施工质量会对地下室连续施工造成直接影响,因此,大体积混凝土必须满足相关施工技术要求,以保证大体积混凝土施工质量。
2.大体积混凝土施工控制
大体积混凝土对于技术的要求比较高,需要严格控制材料和技术等方面的技术,确保基础底板大体积混凝土的顺利施工。
2.1材料控制
(1)水泥
因为普通水泥的水化热较高,尤其在运用到大体积混凝土中后,很多水泥水化热难以挥发,因为混凝土内部和表面存在温差,易产生表面拉应力,就会产生温度裂缝,所以,应该采用水化热比较低的矿渣硅酸盐水泥,再掺加合适的外加剂来改善混凝土的性能,提高混凝土的抗渗能力。
(2)粗骨料
采用碎石,粒径5~25mm,含泥量不大于1。选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土,和易性较好,抗压强度较高,同时可以减少用水量及水泥用量,从而使水泥水化热减少,降低混凝土温升。
(3)细骨料
使用中砂,要求粒径超过0.5mm,含泥量小于等于5。拌制混凝土采用较大粒径的中、粗砂,如采用细砂拌制的混凝土可减少10%左右的用水量,同时还要减少水泥用量,以便减少水泥水化热,降低混凝土温升,并可减少混凝土收缩。
(4)粉煤灰
本工程混凝土主要采用泵送的浇筑方式,为了改善混凝土的和易性,掺加适量的粉煤灰。根据规范要求,决定使用矿渣硅酸盐水泥,在拌制大体积粉煤灰混凝土时,其粉煤灰取代水泥的最大限量为25%。粉煤灰的掺量控制在10以内,不应减少配合比中的水泥用量。
(5)外加剂
本工程确定采用“山峰牌”(减水剂),每立方米混凝土2kg,减水剂可降低水化热峰值,对混凝土收缩有补偿功能,可提高混凝土的抗裂性。
2.2混凝土配合比
混凝土采用搅拌站供应的商品混凝土,因此要求混凝土搅拌站根据现场提出的技术要求,提前做好混凝土试配。
粉煤灰采用外掺法时仅在砂料中扣除同体积的砂量。另外应考虑到水泥的供应情况,以满足施工的要求。
运输本工程商品混凝土,混凝土坍落度应控制在16~18cm范围之内,混凝土严禁在中途加水,为防止坍落度损失,现场应配备适量与商品混凝土相同的减水剂,视具体情况掺加适量的减水剂。
2.3混凝土输送
试验人员根据砂石的含水情况及时对施工配合比作相应调整,混凝土的拌制时间控制为60s,试验人员对混凝土坍落度和拌合温度必须严格控制。泵送现场实测混凝土坍落并保持在160 mm~180 mm之间;浇筑温度在6.7℃~8.6℃之间,混凝土工作性能良好。
2.4 大体积混凝土的浇筑
(1)浇筑
本工程地下室底板设后浇缝将塔楼和裙楼分开,其中塔楼部分面积最大,为42mx38m=1596m2。厚2.9m,底板的纵横长度均超过厚度的3倍。故混凝土采用斜而分层法浇筑。使用2台输送泵。浇筑时遵循“从东往西,一次浇筑,一个坡度,薄层覆盖,一次到顶”,这种自然流向形成斜坡混凝土的浇筑方法,比较适合泵送工艺,输送管道无需常常拆洗和接长,可提高泵送效率,保证上、下层浇筑间隔不超过初凝时间。
(2)振捣
根据混凝土泵送时自然形成坡度的实际情况。在每个浇筑带的前、后布置2道振动器(图1),分别布置在混凝土的卸料点和坡角处,其目的是解决混凝土上部和下部的密实。
图1混凝土浇筑及振捣示意图
(3)泌水处理
因为底板结构较厚,泵送混凝土流动性较高,在浇筑和振捣时,上涌的泌水和浮浆会顺着混凝土坡面下流至坑底。所以,施工前应在基坑四周基础垫层下留设4个集水坑并配置潜水泵,以便泌水顺着混凝土垫层流向集水坑,再通过集水坑内的潜水泵向坑外排出。
当混凝土大坡面脚接近頂端模板时,改变混凝土的浇筑和抽水方法,从侧模端头开始下料和浇筑,形成与原浇筑方向相反的斜坡,并逐渐推进,与原斜坡相交成一个集水坑,将泵拾高,抽出逐步缩小水潭中的泌水。
(4)表面处理
因为泵送混凝土表面水泥浆较厚,故在浇筑后2—8h初步按标高用长刮尺刮平,再用木槎板反复搓压数遍,使其表面密实,初凝前再用铁滚筒碾压数遍,并用铁槎板压光,以便有效控制混凝土表面龟裂,避免混凝土表面水分散发,促进了养护。
(5)混凝土的养护
基础底板混凝土采用内降外保的养护工艺,当混凝土表面温度骤降时,启用内部降温系统。在混凝土终凝前开始收平表面,并及时用塑料薄膜覆盖,再加盖双层草袋;为了避免混凝土因失水过快而干缩裂缝,塑料薄膜无法覆盖处用三层湿草袋覆盖并经常保持湿润。
2.5 混凝上的测温
大体积混凝土温度控制是施工中的一个重要环节。
(1)温度计的选择
根据现场实际情况和施工单位的设备条件,决定采用接触式玻璃温度计进行测温,电子温度计抽检复核。
(2)测温点的布置
根据塔楼底板与裙楼底板厚度不同的情况,我们以后浇缝分界。把温控重点放在塔楼底板,相应布置的测温点较密集。裙楼底板也布置了一定数量的测温点,整个底板共设测温点l5个。
测温管用 50铁管加工而成。混凝土浇筑前按测温点位置。将测温管用拉结条与钢筋骨架焊接并预埋,底部焊上铁板,上口高出浇筑面20cm并用木塞塞紧,防止水分浸泡。测温管底部埋入深度按深层(2.5m)、中层(1.5m)、浅层(0.5m)共3个位置设置。
(3)测温
施工前根据施工配合比中各种材料的构成和拟定采取的保温措施,计算得混凝土浇筑温度T=20℃,内部温升高峰期(T=3d)水化热绝热温升T=43.5℃,相同龄期(3d)混凝土内部的中心温度Tmax=64.68℃,表面温度Tb=754.4℃。
在混凝土施工时,每隔4h测量一次原材料、拌和物、冷却水的温度和环境气温,浇筑温度则每隔lh~2h测一次。混凝土浇筑后5d内,每2h测一次,以后每日早中晚各测一次,连续30d,并按要求如实填写测温记录表。
参考文献
[1]张衡,周俊.关于大体积混凝土施工的注意事项[J].科技资讯.2012,(03).
[2]林治安.某地标性建筑工程大体积混凝土施工技术[J].广东科技.2011,(06).
市场经济的稳步提升, 就会伴随着基本建设工作的需求量增加, 那么道路桥梁作为我国运输的主要方式, 对其建设的技术及方式方法也逐渐的完善中, 在其建设的过程中, 混凝土中作为主要的构成材料, 将是构建道桥的主要因素, 影响极大。道桥的建设期中将会封闭一部分的交通, 所以工期不能过长。这就会使其在建设工程中存在着一些弊端及质量通病, 缩短其规定的使用年限。
2 质量通病对于道桥的影响
基本建设施工的特点是复杂性、庞大性、固定性等, 就会出现各种质量通病, 那么对道桥的影响产生在以下几个方面:首先, 使用寿命缩短, 由于质量通病的影响, 在桥体没有毒达到使用寿命的时期, 就会出现桥体裂缝现象, 桥面某些部位松散并起皮等, 影响力桥梁的整体耐久性能。其次, 使桥梁的运输效益减少, 一旦受通病的影响, 桥体的承载能力就会降低, 与预期的收益成本降低, 形成资源的大面积浪费现象。最后, 会引发危险事故发生, 质量的好坏直接影响着人们的安全问题, 是潜在的危险体, 因此引发的交通事故给国家及个人都会带来不可估量的损失。
3 道路桥梁中比较普遍的病害
3.1 路基产生病害的原因
路基作为道路的主要承载主体, 其质量的好坏直接影响着整个道路的安全与否。那么对于路基中存在的病害的主要原因要着重的进行分析研究, 及时的避免带来灾难。路基的排水性能不良是路基病害的主要因素, 排水方面不畅通, 将会是大量的水堆积到路面上来, 长此以往, 路基就会进水松软, 整体强度降低, 在车辆的多次碾压过程中, 就会出现凹陷的现象, 威胁着使用者的生命安全。另一方面, 路基的边坡会发生滑坡的现象, 那么就会使整个基础的稳定性不存在, 一旦失稳, 后果不堪设想。
3.2 沥青路面产生病害的原因
在我国的道路建设工程中, 由于沥青具有较多的优势并满足道路的基本要求, 所以施工单位一般会采用其作为主要的路面材料。但是另一方面, 其所产生的病害是不容忽视的, 其主要的形式体现在几个方面, 分别是裂缝、坑槽、车辙 (推移) 和泛油等。影响沥青路面的因素包括沥青自身的质量好坏、是否满足设计要求以及是否达到规定的气候温度条件等, 一旦质量、温度、要求都没有满足, 路面就会出现破损现象。产生的裂缝一般以纵向裂缝为主, 一般是与形成的方向保持平行的方向, 其长度、宽度等都无法预计混合料摊铺时纵向施工搭接不好, 冷接缝结合不紧密, 加上沥青的老化使沥青劲度增高, 应力松弛性能降低, 最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝。横向裂缝沿道路的横向开裂, 与道路中心线基本垂直, 长度有贯穿整个路幅的, 也有横穿部分路幅的, 贯穿缝沿路面一般分布均匀。
3.3 桥梁病害的原因
由于桥梁工程基本都是混凝土施工, 因此其产生的病害如裂缝比较繁多, 也比较复杂, , 有时多种因素互相影响, 但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要因素。混凝土桥梁由于开裂而影响工程质量甚至倒塌, 桥梁结构应具有足够的强度, 以承受作用于其上的重力和附加力。混凝土桥梁在静、动荷载及次应力下产生荷载裂缝, 主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。混凝土具有热胀冷缩性质, 混凝土浇筑初期, 水泥水化热聚集在内部不易散发, 内部温度显著升高, 而拆模后表面温度降低很快, 造成了温度陡降, 内外巨大的温差造成内部和外部热胀冷缩的程度不同, 就在混凝十表面产生膨胀应力。
4 采取措施进行预防道路桥梁施工质量通病
4.1 对路基病害的防治方法
路基病害中, 地基不均匀沉降多出现在道路桥梁建设完工以后, 应该是以防为主。施工单位向操作者作好技术交底, 使路基填方及沟槽回填土的虚铺厚度按照机型不超过有关规定。确立合理的工程布局和结构类型, 并在需要的部分设置沉降缝。减少路桥过渡段路堤的自重作用, 避免因自重过大而产生较大的压缩沉降, 在处理后的地基拱上设置横向泄水管或排水盲沟。控制填土质量, 减少因填料自重和车辆荷载作用下压实度增加而产生的沉降。运用换填法、浅层处治法、碎石桩等对软弱地基进行特殊化处治, 减少桥路过渡段的不均匀沉降, 有效控制桥头跳车。
4.2 对路面病害的防治方法
结合路面使用的材料, 根据其自身特点和已经产生的路面病害, 通过掌握的实际情况严格控制城市道路沥青路面设计、施工各项指标, 严把质量关, 科学合理地安排工期。强化施工管理, 提高工序控制的科学性。在软基路段, 桥头下挖路段和填挖路段交换频繁的路基上必须深挖进行补强设计并增加相应的预算, 解决基层耐冲刷和弯沉均匀性问题, 合理地设计性能优良且适宜摊铺的集料级配。并采用摊铺机进行摊铺, 待基层整平压实后, 严格进行养生, 防止基层出现干缩或温缩裂缝, 增加路基强度和稳定性。设置桥头搭板和枕梁, 使柔性路堤产生的较大沉降逐渐过渡到桥台地段, 起到匀顺纵坡的作用。
4.3 对于桥梁病害的防止办法
由于桥梁工程基本都是混凝土施工, 因此其产生的病害———裂缝比较繁多, 也比较复杂, 当确定为结构受力变形而造成混凝土梁裂缝时, 检查梁体底模及支架体系下伏地基是否在缓慢下沉, 还是模板或支架刚度不够有轻微变形, 必要时预加荷载试压, 或采用换填等措施强化处理地基。加强施工质量管理, 控制混凝土入模时的温度, 分层浇筑以及设计合理的养护措施, 腹板内预应力管道较密集的地方更要做到不漏振、不欠振, 保证混凝土浇注密实。严格控制施工工艺, 特别是保证预应力束的张拉效果。桥梁开裂通常用表面处理法、灌浆法、填充法和结构补强法来进行有效处理。
结束语
综合以上道桥质量通病带来的影响来看, 应该积极的采取一定的措施进行处理, 以保证国家及集体的财产安全不受影响。面对我国的迅猛发展, 在对于道桥的建设过程中, 一定会寻求新的施工方法积极有效的进行通病的预防与医治。在建设中, 但凡出现问题, 要仔细的研究其产生的原因, 并做处理, 保证其使用年限满足设计的要求。最终使我国的道桥发展事业迈上新的台阶。
参考文献
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关键词:桥梁工程,大体积混凝土,混凝土裂缝,施工技术,温控措施
0 引言
做好桥梁工程大体积混凝土施工工作是整个桥梁建设的关键, 在施工中要从大体积混凝土裂缝的防范出发, 在做好技术重点和细节工作的基础上, 以有效的温控措施确保桥梁工程大体积混凝土有害裂缝的防治。
1 大体积混凝土结构裂缝产生的原因
1.1 水泥的水化热导致的温度裂缝
水泥在水化时会产生大量的热量, 如果混凝土的体积较大, 热量很难散发出去, 混凝土内部的温度就会快速升高。混凝土在浇筑3~5 d后温度会达到高温峰值, 当混凝土内部温度与表面温度差距过大时, 就会产生温度应力和温度变形。当这种温度应力大于混凝土内外的约束力时, 就会形成混凝土温度裂缝。
1.2 约束条件产生的裂缝
在桥梁工程中大体积混凝土通常与地基浇筑在一起, 当温度变化时, 在下部地基的约束下, 会产生外部的约束力。混凝土早期的弹性模量较小, 混凝土的徐变度和应力松弛度却很大, 因此, 压应力也较小。但当温度下降时, 拉应力会随之上升, 当这种拉应力超过混凝土的抗拉强度时, 裂缝便会产生。
1.3 施工环境气温变化引起的裂缝
浇筑混凝土时的温度很容易受到外界气温的影响, 当外界气温较高时, 混凝土的浇筑温度也会上升, 而当温度下降较快时, 混凝土内外部的温度差距就会增加, 进而产生混凝土裂缝。
1.4 收缩变形
混凝土在浇筑以后, 因为混凝土当中的水分较大, 在混凝土干燥时, 其中有大量的水分会被蒸发掉, 产生干燥收缩。而大体积混凝土表面要比中心干燥得快, 因此, 表面便会产生收缩裂缝。
2 桥梁工程大体积混凝土施工中温度控制措施
2.1 施工阶段技术控制
施工中要严格控制混凝土的塌落度, 可通过调整砂率和掺用减水剂的方法, 来解决塌落度的问题。施工现场不能随意加水来增加混凝土的塌落度。大体积混凝土在施工前, 必须对物料、机具、技术和其他设备进行充分准备, 在大体积混凝土分层浇筑时, 要预防泌水层的产生, 分层浇筑混凝土时要控制间隔的时间, 应该以上层混凝土表面温度降到大气平均温度为宜。分层浇筑时, 上层钢筋的绑扎, 应该在下层混凝土强度和混凝土表面温度达到要求时和稳定时进行施工。此外, 室外温度差在规定范围内才可以进行施工。对大体积混凝土一般采用冷却水管降温的方法, 根据混凝土内部的温度调整冷却水管的进水流量及温度, 对大体积混凝土进行降温处理。
2.2 混凝土的温度控制措施
在大体积混凝土施工中, 对混凝土出机温度影响最大的是粗集料和水的温度, 砂的温度影响次之, 水泥的温度影响最小。因此, 降低混凝土出机温度的主要措施在于降低粗集料的温度。在夏季施工时, 环境温度较高, 为了避免因太阳直射而使石子温度过高, 可以使用蓬布对材料进行覆盖。混凝土在泵送和运输过程中应注意避免吸收额外热量产生温度上升。
2.3 温度监测控制
桥梁工程大体积混凝土施工过程中应该展开对温度的监测控制。温测布置要有代表性, 应该分别从浇筑高度的底部、中部和表面来进行布置。垂直测点的距离可控制在80 cm左右;平面的温测点可布置在中间和边缘, 测点距离可取5 m左右;采用预留孔洞的方法来测量混凝土内部温度, 一个测温孔布置一个测点, 测温仪器可选择半导体液晶显示温度计。在测温过程中如果温度差超过25℃, 应该及时减少覆盖降低温度, 同理, 对于温度过快下降的还要进行保温处理。
3 结语
在桥梁建筑工程行业, 大体积混凝土是对横截面在1 m2以上的混凝土构件的习惯性称谓, 是当前桥梁工程中出现比较频繁的混凝土构件, 对大体积混凝土施工技术的掌握和应用水平已经成为评价桥梁建筑施工企业一项重要的参考。在桥梁沉降、水化热累积、施工环境变化、约束条件波动等因素的制约下, 大体积混凝土会在施工中表现出各种类型的裂缝, 不但影响了混凝土结构的设计功能, 还会给桥梁工程带来安全上的隐患, 最终限制了公路交通的能力, 形成了一系列质量和安全问题, 阻碍了桥梁设计目标的完成和交通的安全。做好桥梁工程大体积混凝土的施工工作要基于施工技术的强化和温度的有效控制, 要在施工中从大体积混凝土裂缝的防范出发, 做好技术重点和细节的工作, 以有效的温控措施确保桥梁工程大体积混凝土有害裂缝的防治。桥梁工程大体积混凝土裂缝的防治应该从混凝土裂缝产生的原因分析入手, 以施工技术为中心, 抓住桥梁工程大体积混凝土施工技术的要点, 探寻桥梁工程大体积混凝土施工过程中温度控制的技术措施, 以技术的角度对桥梁工程大体积混凝土进行重新解构, 从细节上达到技术性防治桥梁工程大体积混凝土裂缝的目标。
参考文献
[1]李军政, 胡照星.桥梁工程中大体积混凝土裂缝的原因与控制[J].科技信息, 2009 (5) .
[2]邹春德.桥梁工程中大体积混凝土裂缝的原因与控制[J].科协论坛 (下半月) , 2008 (4) .
近年来, 我国基础建设得到迅猛发展, 各地兴建了大量的混凝土建筑。混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”, 特别是大体积混凝土裂缝, 更是困扰着工程管理人员。因此, 必须十分重视结构的裂缝问题, 正确分析裂缝的产生机理, 区分裂缝的性质及认识裂缝的危害程度;以便找到适合的防治措施。
1 大体积混凝土裂缝产生原因分析
混凝土具有热胀冷缩性质, 特别是大体积混凝土, 因其体积较大, 热胀冷缩性质表现的更明显。当混凝土结构外部环境或内部温度发生变化时, 结构将会发生变形, 若变形遭到约束, 则在结构内将产生应力, 当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中, 温度应力可以达到甚至超出活载应力。引起大体积混凝土温度变化主要因素有:
1.1 水化热。
一般出现在施工过程中以及养护阶段。大体积混凝土在浇筑和初期养护阶段, 由于水泥水化过程中会产生大量热量, 致使内部温度很高。所以要采取措施控制内外温差不超过25℃, 但往往由于管理不善, 保温措施不力, 导致内外温差太大, 致使表面出现裂缝。施工中应根据实际情况, 尽量选择水化热低的水泥品种, 限制水泥单位用量, 降低骨料入模温度, 减小内外温差, 并缓慢降温, 必要时可采用循环冷却系统进行内部散热, 或采用薄层连续浇筑以加快散热。
1.2 蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当, 混凝土骤冷骤热, 内外温度不均, 易出现裂缝。
1.3 骤然降温。
突降大雨、冷空气侵袭、日落等可导致结构外表面温度突然下降, 但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度。日照和骤然降温内力计算时可采用设计规范或参考实际资料进行, 混凝土弹性模量不考虑折减。
1.4 年温差。
一年中四季温度不断变化, 但变化相对缓慢, 对桥梁结构的影响主要是导致桥梁的纵向位移, 一般可通过桥面伸缩缝、支座位移或设置柔性墩等构造措施相协调, 只有结构的位移受到限制时才会引起温度裂缝, 例如拱桥、刚架桥等。我国年温差一般以一月和七月月平均温度的作为变化幅度。考虑到混凝土的蠕变特性, 年温差内力计算时混凝土弹性模量应考虑折减。
1.5 日照。
桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后, 温度明显高于其它部位, 温度梯度呈非线形分布。由于受到自身约束作用, 导致局部拉应力较大, 出现裂缝。日照和下述骤然降温是导致结构温度裂缝的最常见原因。
2 桥梁工程大体积混凝土裂缝的防治
以上分析了大体积混凝土裂缝产生的原因, 主要是由于大体积混凝土内外温差过大造成的。因此, 如何如控制混凝土结构温度的变化是解决大体积混凝土裂缝的关键。以下从设计、施工和养护的角度分析如何预防大体积混凝土开裂。
2.1 优化大体积混凝土的设计虽然大体积混凝土不布置钢筋
或者布筋较少, 我们还是可以在裂缝易发生部位如孔洞周围以及转角处布置一些斜筋, 从而让钢筋代替混凝土承担拉应力, 这样可以有效的控制裂缝的。为了避免裂缝的出现, 在设计中利用中低强度底水泥充分利用混凝土的后期强度。在工程结构设计中要特别注意降低结构的约束度。对于混凝土中钢筋保护层的厚度应当尽量取较小值, 因为保护层的厚度愈大愈容易发生裂缝。
2.2 大体积混凝土中水泥的品种及用量研究表明大体积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, 我们对于桥梁中的大体积混凝土应该选择低热或者中热的水泥品种。我们在大体积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。
2.3 掺加外加料和外加剂在大体积混凝土中掺入一定量的粉
煤灰后, 可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之一。
2.4 大体积混凝土的骨料控制在骨料的选择上应该选取粒径大强度高级配好的骨料。
这样可以获得较小的空隙率及表面积, 从而减少水泥的用量, 降低水化热, 减少干缩, 减小了混凝土裂缝的扩展。
2.5 大体积混凝土的养护在温度较高的情况下进行施工, 我们
在混凝土的内部通入冷却循环水, 采用循环法保温养护, 以便加快混凝土内部的热量散发。混凝土表面应该覆盖一些织物进行保温、保湿养护, 这样不但可以降低混凝土内外温差, 防止表面产生裂缝, 还可以防止混凝土骤然降温产生贯穿裂缝, 并且还可以使水泥顺利水化, 防止产生湿度裂缝。为了及时掌握混凝土内部温升与表面温度变化值, 可以在混凝土内埋设一定量的测温点, 从而可以更好的了解混凝土的温度变化情况, 一旦内外温差超过允许值25℃, 好及时采取措施。
混凝土浇筑温度在冬季施工时一般以5℃~10℃为宜, 在浇筑混凝土以前还应该对基础及新混凝土接触的冷壁用蒸汽预热, 对原材料应视气温高低进行加热。加热石料时应避免过热和过分干燥, 最高温度不应超过75℃。另外还要注意运输中的保温、浇筑过程中减少热量的损失以及保温养护。
3 工程实例
津汕高速公路大高至鲁冀界段第二合同段大寨河大桥大体积混凝土施工中的主要控制措施:
根据气象预报, 拟浇筑三天后的平均气温。为防止因混凝土内外温差超过25℃而开裂, 经研究、比较, 在不降低水泥用量、掺粉煤灰及选用矿渣水泥的条件下, 采用以下保温、保湿等保养方法。
3.1 充分利用混凝土后期强度, 征得设计单位同意, 掺入缓凝剂, 使混凝土的水化热温度相应降低4℃~7℃。
3.2 优化混凝土配合比, 做好粗细骨料的做配, 掺入适量的优质粘火灰, 掺入按水泥用量0.25%的缓凝型减水剂, 降低水化热。
3.3 由于是夏季施工, 在施工现场对堆在露天的砂石用布覆盖, 以减少阳光对其的辐射, 同时对浇筑前的砂石用冷水降温。
在搅拌过程中向混凝土中添加冰水。以上这些措施都可以有效的降低混凝土的入模温度。
3.4 保温保湿养生, 内散外蓄, 采用混凝土浇捣后覆盖二层草包一层塑料薄膜, 初凝后不断浇水, 保温保湿养生14天。
3.5 采用高压水泵将冷却水送到环形喷水管, 喷淋到顶部混凝
土的内外壁表面, 水流自上而下, 水流除湿润混凝土表面外, 还带走大量热量, 使得被太阳晒热了的混凝土表面温度下降, 混凝土表面残余水, 又因水分蒸发带走一部分的热量。加强对混凝土的保养, 不断观察混凝土保湿状况, 定时浇水保湿。
4 结束语
以上主要从温度影响方面叙述了大体积混凝土裂缝产生的原因及防治办法, 其他的裂缝产生原因就不一一赘述。综上所述, 虽然大体积混凝土很容易产生裂缝, 但是我们在设计过程中考虑充分, 施工过程中采用适当的混合料、外加剂和严格的施工质量控制, 以及在后期养护阶段加强养护, 尽量降低大体积混凝土内外温差等一系列办法, 可以将温度对裂缝的影响降至最低, 以保证桥梁结构的耐久性和安全性。
参考文献
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