桥梁混凝土裂缝处理
在公路桥梁的建造和使用中,常常因出现裂缝而严重影响工程质量甚至
会出现桥梁垮塌的现象。所以克服和控制裂缝仍是亟待解决的问题。本文
通过对公路混凝土桥梁裂缝产生的原因进行分析,并提出了可行性的处理
方法。
关键词: 桥梁裂缝;混凝土;处理方法
混凝土因其取材广泛、价格低廉,抗压强度高、可浇注成各种形状,
并且耐火性好、不易风化、养护费用低,成为当今世界建筑结构中使用最
广泛的建筑材料。但混凝土最主要的缺点是:抗拉能力差,容易开裂。混
凝土裂缝不可避免,但它的危害程度是可以控制的。
1 混凝土裂缝特性及产生的原因
1.1 温度变化引起的裂缝 混凝土具有热胀冷缩的性质,当外部环境或
结构内部温度发生变化,混凝土将发生变形,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。温度裂缝
的特征主要是表面裂缝的走向一般无规律性,深层或贯穿裂缝的走向一般
与主筋平行或接近平行;裂缝宽度大小不一,受温度变化的影响热细冷宽。表面温度裂缝常出现在现浇混凝土1d-2d之间,深层温度裂缝与贯穿温度
裂缝常开始出现在现浇混凝土21d后。引起温度变化主要原因有:①表面
温度裂缝多由于温差较大引起的。如大体积混凝土(厚度超过2m)浇筑
之后由于水泥水化放热,致使内部温度很高,内外温差太大,导致表面出
现裂缝。在冬季施工中,过早除掉保温层,或受寒潮袭击,都导致混凝土
因早期强度低而产生裂缝。此外当预制构件采用蒸汽养护时,由于降温过
快或构件急于出池,急带揭盖,均使混凝土表面收缩,产生裂缝。②深层
贯穿裂缝多由于结构降温差值大,受外界的约束而引起的。如现浇桥台混
凝土或大体积刚性扩大基础,浇筑在坚硬的地基上,未采取隔离等放松约
束措施或收缩缝间距过大。在混凝土浇筑时,温度很高,加上水泥水化热
的温度升高很大,使温度更高。当混凝土冷却收缩大拉应力,进而产生降
温收缩裂缝;这类裂缝有时成贯穿状。
1.2 地基基础变形引起的裂缝 由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位
移,使结构力,超出混凝土结构的抗拉能力,导致结构开裂。地基基础变
形引起的裂缝常出现在钢筋上方,结构变化处,常开始出现在现浇混凝土
10min到3h内。基础不均匀沉降的主要原因有:①由于混凝土在塑性状态
下其基础、支架等有不均匀沉降,使局部混凝土变形受约束而产生裂缝。
②由于重力作用使混凝土中较重颗料下沉而使水泥浆上浮,当这种下沉受
到钢筋、模板作用时就会产生裂缝。
1.3 钢筋锈蚀引起的裂缝 由于混凝土质量较差或保护层厚度不足,混
凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土碱度降低,或由于氯化物介入,钢筋周围氯离子含量较高,均可引起钢筋表面氧化膜
破坏,钢筋中铁离子与侵入到混凝土中氧气和水分发生锈蚀反应,其锈蚀
物氢氧化铁体积比原来增长约2倍~4倍,从而对周围混凝土产生膨胀应力,导致保护层混凝土开裂、剥离,沿钢筋纵向产生裂缝。
1.4 钢筋锈蚀引起的裂缝 由于混凝土质量较差或保护层厚度不足,混
凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土碱度降低,或由于氯化物介入,钢筋周围氯离子含量较高,均可引起钢筋表面氧化膜
破坏,钢筋中铁离子与侵入到混凝土中氧气和水分发生锈蚀反应,其锈蚀
物氢氧化铁体积比原来增长约2倍~4倍,从而对周围混凝土产生膨胀
应 力,导致保护层混凝土开裂、剥离,沿钢筋纵向产生裂缝。
2 对混凝土裂缝的处理建议
2.1 表面处理法 采用表面处理法进行修补,在混凝土表面沿裂缝涂抹
树脂保护膜。施工时先用钢丝刷除去混凝土表面的附着物,再用清水清洗,干燥后,用油灰状树脂填充混凝土表面的凹瘪部分后,再进行必要的涂抹。表面处理法包括表面涂抹和表面贴补法,表面涂抹适用范围是浆材难以灌
入的细而浅的裂缝,深度未达到钢筋表面的发丝裂缝,不漏水的裂缝,不
伸缩的裂缝以及不在活动的裂缝。表面贴补法适用于大面积漏水的防渗堵
漏。
2.2 填充法 用修补材料直接填充裂缝,一般用来修补较宽的裂缝
(0.3mm),作业简单,费用低。宽度小于0.3mm,深度较浅的裂缝以及小规
模裂缝的简易处理可采用取开V型槽,然后作填充处理。对于桥面板中间
带上下贯通的裂缝,其上部采用注入施工法进行处理。沿裂缝7~8cm宽度
的范围内,用砂轮机和钢丝刷去混凝土表面的游离石灰和灰尘等,并用洗
净剂清洗,然后加压注入具有渗透性和粘着性的环氧树脂,以此来填充混
凝土裂缝,提高桥面板的防水性,防止钢筋锈蚀及混凝土老化。
2.3 结构补强法 因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝
土耐久性降低、火灾造成裂缝等影响结构强度可采取结构补强法、锚固补
强法、预应力法等。此外,还可以采用灌浆法等。同时,要加强混凝土裂
缝处理效果的检查,包括修补材料试验;钻芯取样试验;压水试验;压气
试验等。
3 防止混凝土裂缝的主要控制技术
3.1 使用膨胀混凝土 膨胀混凝土以其化学能——膨胀能作功,发挥补
偿收缩的作用,贯穿于混凝土水化硬化的全过程。膨胀混凝土的膨胀源主
要是水化过程中生成钙钒石。
膨胀混凝土成功的关键是根据不同的约束状态要有足够的膨胀能。由于混凝土的膨胀反应贯穿于混凝土水化硬化的全过程,所以自收缩可以不考虑。
3.2 掺加合成纤维 由于钢纤维混凝土价格昂贵,近几年合成纤维逐步在工程中应用。它与钢纤维的区别在于:钢纤维的阻裂效应主要体现在阻止硬化混凝土破坏时的裂缝扩展上,使硬化混凝土在开裂后仍保持一定的抗拉强度,阻裂效应作用的结果是提高了硬化混凝土的变形能力,使混凝土基材在破坏后仍保持一定的延性。聚丙烯腈纤维和聚丙烯纤维属于合成纤维,阻裂效应主要体现在消除或减轻了早期混凝土中原生裂隙的发生和发展,使混凝土的塑性收缩减小。相对于大体积混凝土来说,合成纤维混凝土更适用于大面积混凝土结构中即它可用于阻止或尽量减少大面积混凝土结构中裂缝的出现。合成纤维的加入,对混凝土性能的影响是全面的、综合性的;其对早龄期混凝土体积稳定性的提高,进而降低混凝土早期收缩裂缝这一特点的应用价值最高。
4 施工措施的进一步优化
4.1 混凝土凝结时间要求必须严格执行 由于桥梁部件普遍由大体积混凝土组成,
混凝土的凝结时间对混凝土水化热的放热规律有着明显的影响。凝结时间过短,混凝土存在早强问题,明显加快水泥的水化速率,造成混凝土达到最高中心温度的时间缩短,峰值提高。
4.2 混凝土入模温度严格控制 在前期控制水泥温度的同时,进一步采取砂、石淋水,同时加冰的综合措施,控制混凝土入模温度不超过28℃(7~8月份高温季节不超过30℃)。
总之,只要采取适当的预防措施,很多裂缝是可以克服和控制的。希望通过本文的论述,能够帮助桥梁工程技术人员进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识,制定相应的质量预防措施,尽量避免工程中出现危害较大的裂缝。
一、常见的混凝土桥梁裂缝的成因
(一)材料选择不当形成裂缝
混凝土主要是由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格,可能导致结构出现裂缝。主要表现在以下几点:水泥安定性不合格、强度不足、水泥受潮或过期,导致混凝土强度不足,从而引起混凝土开裂;砂石粒径太小、级配不良、空隙率大,将导致水泥和用水量加大,影响混凝土的强度,使混凝土收缩加大;拌合水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。
(二)施工工艺质量导致的裂缝
在桥梁建设中,有相当一部分的钢筋混凝土桥梁的裂缝是由于施工方面的原因造成的,在混凝土结构构件制作、运输、安装过程中,施工工艺不合理、施工质量较低,容易产生各种形式的裂缝。在现场浇捣混凝土时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣棒抽撤过快,均会影响混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的产生;混凝土浇筑过快,混凝土流动性较低,在硬化前因混凝土沉实不足,硬化后沉实过大,容易在浇筑数小时后发生裂缝,即塑性收缩裂缝;此外,模板刚度不足,接缝处理不当,保护层厚度不够或钢筋被扰动,模板漏浆,支撑下沉,拆模过早,初期受冻,初期养护不够,硬化前受振动或加荷,养护混凝土时内外温差过大等,都是施工过程中容易导致裂缝的原因。
(三)温度变化引起的裂缝
目前温度裂缝产生主要原因是由温差造成的。混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或结构内部温度发生弯化,混凝土将发生变形,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,温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢,引起温度变化的主要因素有:年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。如由于年温差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;而日照和居然降温则是导致结构温度裂缝的最常见原因,主梁或桥墩面受太阳曝晒后,温度明显高于其它部位,温度梯度呈非线形分布。由于受到自身的约束作用,导致局部拉应力较大,出现裂缝。此外,在施工过程中大体积混凝土浇筑之后由于水泥水化放热,致使内部温度很高,内部温差太大,也容易致使表面出现裂缝。
二、混凝土桥梁裂缝的防治措施
(一)严格控制材料的选择
施工工艺的保证混凝土构件质量的关键。除施工的施工操作应严格按照施工技术规范的有关规定进行,对原材料(钢筋、水泥、砂、碎石、水等)都应进行严格的抽样检验,要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级,尽量避免采用早强高的水泥,在条件允许的情况下,尽可能采用普通水泥、火山灰水泥等收缩性较低的水泥,砂石粒径太小、级配不良、空隙率大,将导致水泥和拌和水用量加大,影响混凝土的强度,使混凝土收缩加大,砂石中含泥量高,不仅将造成水泥和拌和水用量加大,而且还降低混凝土强度和抗冻性、抗渗性。要正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法,对膨胀剂应充分考虑到不同品种、不同掺量所起到不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。此外,配合比设计人员应深入现场,监督施工现场的浇捣工艺、操作水平、构建截面等情况,合理选择好混凝土的设计坍落度,对混凝土配合比应进行对比试验,在高温下或雨后施工对砂、碎石应进行含水量实验,针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整施工配合比,协助现场搞好构件的养护工作确保混凝土的施工质量。
(二)加强施工质量的控制
对施工质量的控制主要表现在以下几个方面:第一,浇捣时,振捣捧要快插慢拔,根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间,避免过振或漏振,时间过短,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,粗骨料沉人底层,细骨料
留在上层,强度不均匀,上层易产生裂缝。应提倡采用二次振捣、二次抹面技术,以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。第二,混凝土的早期养护工作尤为重要,以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。混凝土灌注完,要立即罩上养护罩布,静养4 h后通气进行养护,养护期间主要是控制好构件的湿润养护,养护时间为14d~28d,
(三)温度的控制
对于这一类原因引起的裂缝,主要有以下控制措施:首先,改善骨科级配,采用于硬性混凝土,尽量选用低热或中热水泥,如矿渣水泥、粉煤灰水泥等,加添加剂等措施以减少混凝土跌水泥用量,降低水化热。其次,在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂,改善混凝土拌合物的流动性、保水性,降低水化热,推迟热峰的出现时间;高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升,降低浇筑混凝土的温度。再次,规定合理的拆模时问,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变化,施工中长期暴露的混凝土浇筑体表面或薄壁结构,在寒冷季节采用保温等措施。最后,加强混凝土养护,混凝土浇筑后,及时用湿润的草帘、麻片等覆盖,并注意洒水养护,适当延长养护时间,保证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节,混凝土表面应设置保温措施,以防止寒潮袭击。
在工程实践中,混凝土桥梁产生裂缝很常见,对易出现裂缝的部位,通过施工过程的严格控制,尽可能地避免开裂或减少裂缝的数量,减少裂缝的长度和宽度,通过对裂缝的妥善处理,使裂缝不至于对结构产生危害,保证结构的正常使用。
参考文献:
[1]路明.混凝土桥梁裂缝产生的原因及预防控制措施[J].山西建筑.2007(4)
[2]岳克勤.混凝土桥梁裂缝的成因及防治建议[J]. 科技资讯.2007(7)
[3]律百军.钢筋混凝土桥梁裂缝的分析与控制[J]. 山西建筑.2007(19)
[4]鲁海潮.桥梁混凝土裂缝的成因及防治探讨[J].交通科技.2007(3)
[5] 李 斌.浅析混凝土结构及其外观质量控制[J].企业科技与发展.
桥梁混凝土裂缝处理
在公路桥梁的建造和使用中,常常因出现裂缝而严重影响工程质量甚至
会出现桥梁垮塌的现象。所以克服和控制裂缝仍是亟待解决的问题。本文
通过对公路混凝土桥梁裂缝产生的原因进行分析,并提出了可行性的处理
方法。
关键词: 桥梁裂缝;混凝土;处理方法
混凝土因其取材广泛、价格低廉,抗压强度高、可浇注成各种形状,
并且耐火性好、不易风化、养护费用低,成为当今世界建筑结构中使用最
广泛的建筑材料。但混凝土最主要的缺点是:抗拉能力差,容易开裂。混
凝土裂缝不可避免,但它的危害程度是可以控制的。
1 混凝土裂缝特性及产生的原因
1.1 温度变化引起的裂缝 混凝土具有热胀冷缩的性质,当外部环境或
结构内部温度发生变化,混凝土将发生变形,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。温度裂缝
的特征主要是表面裂缝的走向一般无规律性,深层或贯穿裂缝的走向一般
与主筋平行或接近平行;裂缝宽度大小不一,受温度变化的影响热细冷宽。表面温度裂缝常出现在现浇混凝土1d-2d之间,深层温度裂缝与贯穿温度
裂缝常开始出现在现浇混凝土21d后。引起温度变化主要原因有:①表面
温度裂缝多由于温差较大引起的。如大体积混凝土(厚度超过2m)浇筑
之后由于水泥水化放热,致使内部温度很高,内外温差太大,导致表面出
现裂缝。在冬季施工中,过早除掉保温层,或受寒潮袭击,都导致混凝土
因早期强度低而产生裂缝。此外当预制构件采用蒸汽养护时,由于降温过
快或构件急于出池,急带揭盖,均使混凝土表面收缩,产生裂缝。②深层
贯穿裂缝多由于结构降温差值大,受外界的约束而引起的。如现浇桥台混
凝土或大体积刚性扩大基础,浇筑在坚硬的地基上,未采取隔离等放松约
束措施或收缩缝间距过大。在混凝土浇筑时,温度很高,加上水泥水化热
的温度升高很大,使温度更高。当混凝土冷却收缩大拉应力,进而产生降
温收缩裂缝;这类裂缝有时成贯穿状。
1.2 地基基础变形引起的裂缝 由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位
移,使结构力,超出混凝土结构的抗拉能力,导致结构开裂。地基基础变
形引起的裂缝常出现在钢筋上方,结构变化处,常开始出现在现浇混凝土
10min到3h内。基础不均匀沉降的主要原因有:①由于混凝土在塑性状态
下其基础、支架等有不均匀沉降,使局部混凝土变形受约束而产生裂缝。
②由于重力作用使混凝土中较重颗料下沉而使水泥浆上浮,当这种下沉受
到钢筋、模板作用时就会产生裂缝。
1.3 钢筋锈蚀引起的裂缝 由于混凝土质量较差或保护层厚度不足,混
凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土碱度降低,或由于氯化物介入,钢筋周围氯离子含量较高,均可引起钢筋表面氧化膜
破坏,钢筋中铁离子与侵入到混凝土中氧气和水分发生锈蚀反应,其锈蚀
物氢氧化铁体积比原来增长约2倍~4倍,从而对周围混凝土产生膨胀应力,导致保护层混凝土开裂、剥离,沿钢筋纵向产生裂缝。
1.4 钢筋锈蚀引起的裂缝 由于混凝土质量较差或保护层厚度不足,混
凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土碱度降低,或由于氯化物介入,钢筋周围氯离子含量较高,均可引起钢筋表面氧化膜
破坏,钢筋中铁离子与侵入到混凝土中氧气和水分发生锈蚀反应,其锈蚀
物氢氧化铁体积比原来增长约2倍~4倍,从而对周围混凝土产生膨胀
应 力,导致保护层混凝土开裂、剥离,沿钢筋纵向产生裂缝。
2 对混凝土裂缝的处理建议
2.1 表面处理法 采用表面处理法进行修补,在混凝土表面沿裂缝涂抹
树脂保护膜。施工时先用钢丝刷除去混凝土表面的附着物,再用清水清洗,干燥后,用油灰状树脂填充混凝土表面的凹瘪部分后,再进行必要的涂抹。表面处理法包括表面涂抹和表面贴补法,表面涂抹适用范围是浆材难以灌
入的细而浅的裂缝,深度未达到钢筋表面的发丝裂缝,不漏水的裂缝,不
伸缩的裂缝以及不在活动的裂缝。表面贴补法适用于大面积漏水的防渗堵
漏。
2.2 填充法 用修补材料直接填充裂缝,一般用来修补较宽的裂缝
(0.3mm),作业简单,费用低。宽度小于0.3mm,深度较浅的裂缝以及小规
模裂缝的简易处理可采用取开V型槽,然后作填充处理。对于桥面板中间
带上下贯通的裂缝,其上部采用注入施工法进行处理。沿裂缝7~8cm宽度
的范围内,用砂轮机和钢丝刷去混凝土表面的游离石灰和灰尘等,并用洗
净剂清洗,然后加压注入具有渗透性和粘着性的环氧树脂,以此来填充混
凝土裂缝,提高桥面板的防水性,防止钢筋锈蚀及混凝土老化。
2.3 结构补强法 因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝
土耐久性降低、火灾造成裂缝等影响结构强度可采取结构补强法、锚固补
强法、预应力法等。此外,还可以采用灌浆法等。同时,要加强混凝土裂
缝处理效果的检查,包括修补材料试验;钻芯取样试验;压水试验;压气
试验等。
3 防止混凝土裂缝的主要控制技术
3.1 使用膨胀混凝土 膨胀混凝土以其化学能——膨胀能作功,发挥补
偿收缩的作用,贯穿于混凝土水化硬化的全过程。膨胀混凝土的膨胀源主
要是水化过程中生成钙钒石。
膨胀混凝土成功的关键是根据不同的约束状态要有足够的膨胀能。由于混凝土的膨胀反应贯穿于混凝土水化硬化的全过程,所以自收缩可以不考虑。
3.2 掺加合成纤维 由于钢纤维混凝土价格昂贵,近几年合成纤维逐步在工程中应用。它与钢纤维的区别在于:钢纤维的阻裂效应主要体现在阻止硬化混凝土破坏时的裂缝扩展上,使硬化混凝土在开裂后仍保持一定的抗拉强度,阻裂效应作用的结果是提高了硬化混凝土的变形能力,使混凝土基材在破坏后仍保持一定的延性。聚丙烯腈纤维和聚丙烯纤维属于合成纤维,阻裂效应主要体现在消除或减轻了早期混凝土中原生裂隙的发生和发展,使混凝土的塑性收缩减小。相对于大体积混凝土来说,合成纤维混凝土更适用于大面积混凝土结构中即它可用于阻止或尽量减少大面积混凝土结构中裂缝的出现。合成纤维的加入,对混凝土性能的影响是全面的、综合性的;其对早龄期混凝土体积稳定性的提高,进而降低混凝土早期收缩裂缝这一特点的应用价值最高。
4 施工措施的进一步优化
4.1 混凝土凝结时间要求必须严格执行 由于桥梁部件普遍由大体积混凝土组成,
混凝土的凝结时间对混凝土水化热的放热规律有着明显的影响。凝结时间过短,混凝土存在早强问题,明显加快水泥的水化速率,造成混凝土达到最高中心温度的时间缩短,峰值提高。
4.2 混凝土入模温度严格控制 在前期控制水泥温度的同时,进一步采取砂、石淋水,同时加冰的综合措施,控制混凝土入模温度不超过28℃(7~8月份高温季节不超过30℃)。
总之,只要采取适当的预防措施,很多裂缝是可以克服和控制的。希望通过本文的论述,能够帮助桥梁工程技术人员进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识,制定相应的质量预防措施,尽量避免工程中出现危害较大的裂缝。
一、常见的混凝土桥梁裂缝的成因
(一)材料选择不当形成裂缝
混凝土主要是由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格,可能导致结构出现裂缝。主要表现在以下几点:水泥安定性不合格、强度不足、水泥受潮或过期,导致混凝土强度不足,从而引起混凝土开裂;砂石粒径太小、级配不良、空隙率大,将导致水泥和用水量加大,影响混凝土的强度,使混凝土收缩加大;拌合水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。
(二)施工工艺质量导致的裂缝
在桥梁建设中,有相当一部分的钢筋混凝土桥梁的裂缝是由于施工方面的原因造成的,在混凝土结构构件制作、运输、安装过程中,施工工艺不合理、施工质量较低,容易产生各种形式的裂缝。在现场浇捣混凝土时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣棒抽撤过快,均会影响混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的产生;混凝土浇筑过快,混凝土流动性较低,在硬化前因混凝土沉实不足,硬化后沉实过大,容易在浇筑数小时后发生裂缝,即塑性收缩裂缝;此外,模板刚度不足,接缝处理不当,保护层厚度不够或钢筋被扰动,模板漏浆,支撑下沉,拆模过早,初期受冻,初期养护不够,硬化前受振动或加荷,养护混凝土时内外温差过大等,都是施工过程中容易导致裂缝的原因。
(三)温度变化引起的裂缝
目前温度裂缝产生主要原因是由温差造成的。混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或结构内部温度发生弯化,混凝土将发生变形,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,温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢,引起温度变化的主要因素有:年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。如由于年温差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;而日照和居然降温则是导致结构温度裂缝的最常见原因,主梁或桥墩面受太阳曝晒后,温度明显高于其它部位,温度梯度呈非线形分布。由于受到自身的约束作用,导致局部拉应力较大,出现裂缝。此外,在施工过程中大体积混凝土浇筑之后由于水泥水化放热,致使内部温度很高,内部温差太大,也容易致使表面出现裂缝。
二、混凝土桥梁裂缝的防治措施
(一)严格控制材料的选择
施工工艺的保证混凝土构件质量的关键。除施工的施工操作应严格按照施工技术规范的有关规定进行,对原材料(钢筋、水泥、砂、碎石、水等)都应进行严格的抽样检验,要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级,尽量避免采用早强高的水泥,在条件允许的情况下,尽可能采用普通水泥、火山灰水泥等收缩性较低的水泥,砂石粒径太小、级配不良、空隙率大,将导致水泥和拌和水用量加大,影响混凝土的强度,使混凝土收缩加大,砂石中含泥量高,不仅将造成水泥和拌和水用量加大,而且还降低混凝土强度和抗冻性、抗渗性。要正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法,对膨胀剂应充分考虑到不同品种、不同掺量所起到不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。此外,配合比设计人员应深入现场,监督施工现场的浇捣工艺、操作水平、构建截面等情况,合理选择好混凝土的设计坍落度,对混凝土配合比应进行对比试验,在高温下或雨后施工对砂、碎石应进行含水量实验,针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整施工配合比,协助现场搞好构件的养护工作确保混凝土的施工质量。
(二)加强施工质量的控制
对施工质量的控制主要表现在以下几个方面:第一,浇捣时,振捣捧要快插慢拔,根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间,避免过振或漏振,时间过短,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,粗骨料沉人底层,细骨料
留在上层,强度不均匀,上层易产生裂缝。应提倡采用二次振捣、二次抹面技术,以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。第二,混凝土的早期养护工作尤为重要,以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。混凝土灌注完,要立即罩上养护罩布,静养4 h后通气进行养护,养护期间主要是控制好构件的湿润养护,养护时间为14d~28d,
(三)温度的控制
对于这一类原因引起的裂缝,主要有以下控制措施:首先,改善骨科级配,采用于硬性混凝土,尽量选用低热或中热水泥,如矿渣水泥、粉煤灰水泥等,加添加剂等措施以减少混凝土跌水泥用量,降低水化热。其次,在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂,改善混凝土拌合物的流动性、保水性,降低水化热,推迟热峰的出现时间;高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升,降低浇筑混凝土的温度。再次,规定合理的拆模时问,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变化,施工中长期暴露的混凝土浇筑体表面或薄壁结构,在寒冷季节采用保温等措施。最后,加强混凝土养护,混凝土浇筑后,及时用湿润的草帘、麻片等覆盖,并注意洒水养护,适当延长养护时间,保证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节,混凝土表面应设置保温措施,以防止寒潮袭击。
在工程实践中,混凝土桥梁产生裂缝很常见,对易出现裂缝的部位,通过施工过程的严格控制,尽可能地避免开裂或减少裂缝的数量,减少裂缝的长度和宽度,通过对裂缝的妥善处理,使裂缝不至于对结构产生危害,保证结构的正常使用。
参考文献:
[1]路明.混凝土桥梁裂缝产生的原因及预防控制措施[J].山西建筑.2007(4)
[2]岳克勤.混凝土桥梁裂缝的成因及防治建议[J]. 科技资讯.2007(7)
[3]律百军.钢筋混凝土桥梁裂缝的分析与控制[J]. 山西建筑.2007(19)
[4]鲁海潮.桥梁混凝土裂缝的成因及防治探讨[J].交通科技.2007(3)
[5] 李 斌.浅析混凝土结构及其外观质量控制[J].企业科技与发展.