摘要:本文主要依据笔者从事道路桥梁建设行业的工作经验,就桥梁施工过程中混凝土梁产生的各种裂缝进行了分析,探讨其原因和特征,从原材料和施工工艺两方面阐述了混凝土梁裂缝的控制方法,以期合理有效控制裂缝,消除隐患,提高工程质量。
关键词:裂缝的原因;裂缝的控制
1.概述
伴随着现代工业技术的快速发展,在现代工程建设中混凝土的使用也越来越重要, 现如今, 混凝土的裂缝现象较为普遍, 在桥梁工程中裂缝几乎无所不在。然而桥梁施工过程中,涉及混凝土梁的工序很多,而在混凝土梁施工时经常会出现裂缝。裂缝的出现往往会影响工程质量,混凝土梁的裂缝问题经常困扰着我们桥梁施工工程技术人员。下文对混凝土梁产生裂缝的原因作了分析,并提出了部分控制措施,供广大桥梁施工工程技术人员参考。
2.混凝土梁裂缝产生的原因
混凝土中产生裂缝有多种原因, 主要是荷载、温度、湿度、收缩、以及施工工艺的变化, 混凝土的脆性和不均匀性, 以及结构不合理, 原材料不合格(如碱骨料反应), 模板变形, 基础不均匀沉降等。
2.1荷载引起的裂缝
荷载裂缝产生的原因在于施工过程中,在已经施工完成的梁上,不加限制地堆放施工机具、材料;不了解结构的受力特点,不按设计图纸施工,擅自更改施工顺序,如不按施工图顺序架梁,造成盖梁出现裂缝等等。
2.2温度引起的裂缝
水泥水化是一个放热的化学反应过程,其间产生一定的水化热。混凝土是热的不良导体,特别是大体积混凝土梁,其产生的大量水化热不容易散发,导致内部温度不断上升,而混凝土外部散热快,使混凝土内外产生温度差,特别是昼夜温差大时,内外温差更大,内部混凝土热胀变形产生压力,外部混凝土冷缩变形产生拉力,由于此时混凝土抗拉强度较低,当混凝土内部应力超过其抗拉强度时,混凝土便产生裂缝。这种裂缝的特点是裂缝出现在混凝土浇筑后的3-5d,初期出现的裂缝很细,随着时间的发展继续扩大,甚至达到贯穿的情况。
2.3收缩引起的裂缝
混凝土浇筑后仍处于塑性状态时,由于表面水分蒸发过快而产生的裂缝。这类裂缝多在表面出现,形状不规则,长短不一,呈龟裂状。此类裂缝的主要原因是混凝土浇筑后表面没有被覆盖,特别是梁顶面混凝土面积较大,在炎热或大风天气条件下混凝土表面水分蒸发过快,以及混凝土本身的高水化热等造成混凝土产生急剧收缩,而此时混凝土强度低,不能抵抗这种变形力而导致开裂,从混凝土中蒸发水分的速度越快,收缩裂缝越易产生。而混凝土搅拌站为了满足施工现场的可泵性、流动性,其出机混凝土坍落度和砂率较大,加之夏季高温中为降低坍落度损失,以及大体积混凝土中均掺缓凝剂,早期强度较低,所以水分特别容易散失,表面容易形成裂缝。
2.4施工工艺引起的裂缝
在混凝土梁的浇筑、起吊、运输、堆放及安装过程中,若施工工艺不合理,很容易产生各种裂缝,特别是薄壁箱梁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异,比较典型常见的有:1)混凝土搅拌、运输时间过长,使水分蒸发过多,引起混凝土坍落度过低,使得在混凝土表面出现不规则的收缩裂缝。2)施工前对承重支架预压不足或支架刚度不足,浇筑混凝土后支架不均匀下沉,导致混凝土出现裂缝。3)混凝土初期养护时急剧干燥,使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝。4)用泵送混凝土施工时,为保证混凝土的流动性,增加水和水泥用量,或因其他原因加大了水灰比,导致混凝土凝结硬化时收缩量增加,使得混凝土出现不规则裂缝。5)混凝土分层浇筑时,容易在新旧混凝土之间出现裂缝。如混凝土分层浇筑时,先浇混凝土面凿毛、清洗不到位,新旧混凝土之间粘结力小,在施工缝处容易出现裂纹;或者后浇混凝土养护不到位,导致后浇混凝土收缩过大而引起分层处出现裂缝。6)混凝土早期受冻,使构件表面出现裂纹。7)养护不到位,混凝土养护不覆盖,不能保持经常性湿润或拆模过早导致梁体出现裂缝。8)预应力是现代桥梁的生命线,梁体预应力施工时,管道坐标定位不准,张拉时欠张拉或超张拉,很容易导致梁体出现裂缝,且一旦出现,后果很严重。
3.混凝土梁裂缝的控制
3.1材料选择
不可否认,在桥梁建设当中,施工工艺的规范性及标准化是避免混凝土裂缝出现的有效方式,但要对混凝土裂缝这一问题进行有效的控制,还需要从施工材料的选择 入 手,对施工所用的各种原材料,如钢筋、砂土、水泥、碎以及水等材料进行标准且严格的抽样检验,合理控制混凝土的配比问题;施工过程中遇高温或是雨天之后,应当对砂土及碎石等材料进行相应的含水量的检验,以便于调控好施工的配合比,为施工质量提供基础性保障。
3.2桥梁设计
在进行桥梁设计的时候,应当对桥梁所在地区的气候环境及地质状况进行详细的了解,在此基础上依照桥梁搭建所在地的气候特点及地质的现状进行桥梁的设计,避免因对各种环境因素的考虑不当而造成混凝土裂缝的出现;另外,桥梁设计者在进行桥梁设计的时候,应当充分考虑到温度、空气适度及项目建设时间内环境对施工材料等影响,考虑到可能出现的各种混凝土裂缝现象,并在设计中将相应的解决方案进行直接的体现,为具体的施工提供依据。
3.3施工工艺
在进行桥梁的建设施工的过程中,应对所有混凝土浇筑结构、构建的制作、起模、拼装、运输及吊装等各个环节的施工工艺进行规范管理及控制;具体来看,施工中应注意混凝土振捣、混凝土配比、混凝土保护层厚度等每一个细节的施工工艺,从而避免因施工工艺不规范而造成混凝土裂缝问题的出现。(1)混凝土振捣。在进行混凝土的分层浇筑时,每一层的厚度都应当控制在振动棒的1.25倍之下,在振捣上一层的时候,振捣棒应当插入到下一层约5cm左右,以便于消除两层之间所存在的接缝,而在上层混凝土振捣直线必须保证下层混凝土还未初凝;振捣要均匀,通常情况下可采用行列式的次序进行移动,不能够混用,以避免发生漏振的问题。如此一来就可以保证混凝土振捣的密实及均匀,避免显著下垂现象的出现,进而控制裂缝的出现。(2)混凝土配比。混凝土的配比是造成裂缝出现的原因。混凝土中水泥、砂土、水等各种配合物从质量及数量的控制上都能够对混凝土的配比产生影响。当砂石的粒径较小、空隙率较大的时候,水及水泥的用量会有所提升,这时,混凝土的强度会受到一定的影响;若砂石中云母含量较高的时候,会降低水泥与骨料的粘结力,是混凝土的强度降低;而如果砂石当中有机质以及轻物质过多的话,则会延迟水泥的硬化程度,对混凝土早期的强度产生影响。所以,施工中,应当严格控制混凝土的配比,对各种配合物的质量进行科学的前期抽样检查,从而保证混凝土的强度。(3)混凝土保护层厚度。混凝土保护层的主要作用是对钢筋进行保护,避免其直接裸露在空气当中,通常情况下,混凝土保护层的厚度是纵向钢筋外缘至混凝土表面之间最小的距离,而在具体的施工过程中,应依照混凝土结构中各部分构件的耐久性要求及其对受力钢筋的有效锚固要求等进行适当的调整。
4.结语
总之,在混凝土梁的施工过程中,只要控制好原材料质量、按规范施工、合理组织好生产,就能有效的对裂缝进行控制,消除隐患,提高工程质量。同时在实践中的应用效果也是比较好的, 具体施工中要靠我们多观察,多比较, 出现问题后多分析, 多总结, 结合多种预防处理措施, 混凝土的裂缝是完全可以避免的。