摘要:桥梁施工中存在的桥梁砼裂缝,不仅影响了桥梁自身的美观,更影响到桥梁工程的稳定性和耐久性,使得桥梁工程的安全使用寿命下降。针对这种现状,本文结合实际工作经验,着重分析和阐述了桥梁施工中砼裂缝产生的原因和相应处理措施。
关键字:桥梁施工;砼裂缝;原因;处理
1.引言
随着社会的不断发展,桥梁工程的应用也越来越广泛,在桥梁施工中常会遇到砼不同程度的开裂,一但控制不好,会造成较大的经济损失,同时也延误了正常的建设工期。因此,对桥梁施工中砼裂缝产生的原因及处理进行分析,有利于对砼裂缝进行预防和控制,进而保证桥梁工程质量和工程进度的顺利达成。
2.桥梁施工中砼裂缝的分类
2.1按宽度进行分类
桥梁施工中砼裂缝按照宽度可以分为宏观裂缝和微观裂缝两个大类。微观裂缝通常是指肉眼看不见,但是砼内部却固有存在的一种裂缝,它并不是连贯的,一般将其的宽度定义在0.05毫米以下,通常对于砼本身所固有的微观裂缝,只要荷载没有超过设计所规定的标准,则将其视为无害的;宏观裂缝的宽度在0.05毫米以上,通常我们认为宽度小于0.2或0.3毫米的裂缝是无害的,但是必须是以此裂缝不再扩展作为前提。
2.2按照产生原因进行分类
(1)内部原因:砼裂缝产生的内部原因主要有:原材料不安定因素产生的裂缝、塑性收缩产生的裂缝、水泥浆化学减缩产生的裂缝和碳化收缩产生的裂缝等等。
(2)外部原因:砼裂缝产生的外部原因主要有:因约束条件产生的裂缝、气温突变引起的裂缝、结构两侧的温差较大引起的裂缝、地下结构因填土不及时引起的裂缝和冰冻引起的裂缝等等。
3.桥梁施工中常见砼裂缝产生的原因及预防措施
3.1干缩裂缝
干缩裂缝多出现在桥梁混凝土养护结束以后的一段时间或者是混凝土浇筑完成后的一周内。干缩裂缝通常在砼结构表面出现,且宽度较细,多在0.05到0.2毫米之间,它的走向并没有规律性,纵横交错,在板和梁等构件上多是沿着短方向进行分布,整体结构主要是结构的截面处容易发生。干缩裂缝不仅会损害薄壁结构的抗渗性和耐久性,还会使大体积混凝土表面裂缝发展成更为严重的裂缝,严重影响了桥梁结构承载能力和耐久性。
3.1.1产生的原因
①由于砼浇筑后,因养护措施不当和受到风吹日晒,使砼表面的水分较快散失,体积也有较大的收缩,而内部的湿度变化较小,且收缩小,使得表面收缩剧变受到内部混凝土的约束,出现了拉应力引起的裂缝。②砼构件因长期在露天堆放,干湿度变化较大,进而引起裂缝的产生。③混凝土的配置过程中,使用了含泥量较大的粉砂,导致砼的收缩大,且抗拉力的强度降低。④因对混凝土振捣过度,导致其表面形成了水泥含量较大的砂浆层,也使得砼构件的收缩量增大。
3.1.2处理的措施
①加强对砼结构构件早期的养护,并对养护的时间进行适当的延长。在冬季进行桥梁施工时,还需要延长砼结构的保温覆盖时间,并涂刷上养护剂进行养护。②对于长时间在露天堆放的砼构件,可以用草袋和草帘进行覆盖,避免直接暴晒,并对其进行适当的洒水,以保持湿润。③对混凝土搅拌和施工的配合比应进行严格控制,砼结构的用水量一定不能超过配合比所设定的用水含量。④在桥梁施工中,应选择合适的水泥用量和品种,通常水泥需水量越大,混凝土的干燥收缩性也越大,不同水泥混凝土的干燥收缩度也不尽相同,应尽量选择中低热水泥和粉煤灰水泥。⑤因砼结构的干缩受水灰比的影响很大,同时水灰比例越大,干缩性也越大,所以应在砼结构的配合比设计方面尽量控制好水灰比,并掺加适当的减水剂。⑥在桥梁施工中,对砼表面进行不少于三次的收面,以防止裂缝的产生。⑦应在砼结构中设置合适的收缩缝。
3.2由于应力产生的裂缝
应力产生的裂缝主要是由于违章施工和不当施工所引起的砼开裂。
3.2.1产生的原因
主要是违章施工和不当施工所导致的砼裂缝,如主要砼结构部位的模板刚度不够,或者施工时拆模过早,砼强度没有没有达到要求,使得构件在自重或施工荷载作用下产生内应力导致砼开裂。
3.2.2处理的措施
①由于预应力施工,锚下钢筋布筋不合理、张拉应力控制不当、砼强度未达到规范要求,均易造成砼开裂,所以应加强施工管理,并进行精心的组织和施工,在桥梁的施工过程中实施严格的监督和检查。②模板应支撑牢固,并保证有足够的刚度和强度。③拆模时间应按照设计规定执行,避免过早的拆模,因砼结构表面开裂的关键阶段通常发生在混凝土浇筑后的一天或者是两天之内,为此,过早的拆模是非常危险的。④各部分荷载悬殊的砼结构,应适当的增设构造钢筋以加强砼结构的强度,以避免应力集中而产生的裂缝。
3.3由于配合比设计不当
3.3.1产生原因
配合比设计不当主要有水灰比过大、水泥用量超标等,也是桥梁施工中砼裂缝产生的主要因素之一。
3.3.2处理的措施
处理的措施应从材料和设计方面入手,减少水泥用量、优化配合比、掺加粉煤灰和减水剂等等。主要可以归纳为:①使用化学外加剂,例如超塑剂、引气剂和减水剂等,以保证预先确定的水胶比和所需的工作性,并减少水泥浆的用量。目前,在桥梁施工中,引气剂的作用已经越来越受到了重视,加气混凝土的拉应变力,相比普通混凝土大了20%左右,而且在混凝土硬化后,弹性模量也得到了降低,使形成的砼结构约束应力也较小,进而降低了砼裂缝的发生。②使用矿物掺和料以取代水泥的用量,例如使用火山灰、高炉矿渣、硅灰、粉煤灰、石粉等。因优质的粉煤灰不但需水量小,而且还有减水的作用,可以降低混凝土的单位水泥用量和用水量,同时还可以适当的减少混凝土自身体积收缩,有利于防止砼结构的开裂。③使用大粒径的集料,并尽可能使用粒径大、形状和级配好的粗集料。因为,粒径越大,骨料的表面积和孔隙率就越少,水泥用量和水泥浆的用量也会相应减少。另一方面,用砂量不适宜太多,最好使用无粘土而且级配好的中粗砂。④应使用低流动性的混凝土,如果施工技术满足,应尽量使用低坍落度的混凝土材料,低坍落度的混凝土不仅用水量少,还能有利于温度的降低,并减少干缩变形。同时,还需要注意在耐久性和强度满足要求的情况下,应使用水泥用量取少的配合比。 3.4由于砼徐变产生的裂缝
砼徐变产生的裂缝在桥梁施工中也经常出现,产生的裂缝形式主要为斜向裂缝和竖向裂缝这两种。
3.4.1产生的原因
砼构件截面通常预压应力较小,甚至没有预压应力,当受到变形约束时,在徐变的作用下,产生出拉应力,进而造成砼裂缝的出现。
3.4.2徐变裂缝的处理措施
①在板和梁等构件上,应在预埋件的钢板上加焊插筋,并伸入到受拉区。②在砼构件的端部设置足够的非预应力纵向构造钢筋或者采取附加锚固的措施。③在支承节点可使用微动连接,并在预留孔内设置橡胶垫圈。④对梁端头截面应增加高度,并适当降低预应力筋的锚固位置,以减少非预压区。
3.5温度裂缝
温度裂缝通常发生在桥梁施工过程的中后期,缝的宽度受温度变化影响较为明显。
3.5.1产生的原因
因为砼结构内部和表面的散热条件不一样,导致其中心温度较高,而表面温度低,形成了温度的梯度,进而产生了温度应力和温度变形。通常温度应力和温差成正比,当温度应力超过砼结构自身的内外约束力时,就产生了裂缝。
3.5.2处理措施
①砼结构内部温度和砼厚度、水泥品种、水泥用量等相关。所以应考虑选用粉煤灰水泥、火山灰水泥、矿渣水泥和复合水泥,对于桥梁施工中体积较大的砼结构,应优先考虑中热水泥甚至低热水泥的使用。②应充分利用砼结构的后期强度,以减少水泥的用量。根据实际工程证明,每立方米砼结构的水泥用量增减10千克,其水化热将使得混凝土的温度相应增减1摄氏度左右。为此,在桥梁施工中,应更好地对水化热所造成的温度升高进行控制,以减少温度应力。同时,掺加粉煤灰对降低砼结构的温度和水化热都有良好的效果。③在砼结构中可掺加一定量的外加剂,能有助于改善混凝土拌合物的保水性、粘聚性和流动性。同时,由于外加剂的分散作用和减水作用,在提高砼强度并降低用水量的同时,还能够降低水化热,使热量的峰值的出现时间推迟,进而减少温度裂缝发生的可能。④对于桥梁工程中大体积的砼结构,应首先控制混凝土料的入模温度,并掌握好浇筑的时间,以及做好养护管理工作。通常在砼浇筑完成后,应首先对其表面进行跟踪测温,以确保砼结构内外的温度差不会超过25摄氏度,否则应立即采取措施对其进行改善,也可以在砼中预先埋设散热管,在砼浇筑完成后采用水循环进度砼内部降温,保证砼内外温差符合规范要求。
4.总结
总之,在砼施工中应充分审核图纸,从原材料检测到配合比设计,并严格执行规范,在施工中优化施工工艺,加强施工控制,通过各个环节的共同努力,提早预防砼裂缝的产生,使桥梁工程的质量得以真正提高,进而实现桥梁工程项目经济效益和社会效益的双丰收。
参考文献
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[2] 李广庆.浅谈砼裂缝的类型、预防及处理措施[J].青海科技,2011(4).