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浅谈桥梁工程中箱梁混凝土裂缝控制措施

 【摘要】如今连续箱梁结构形式现已普遍应用于公路桥梁中,但箱梁混凝土开裂问题也日益凸现。本文将围绕桥梁工程中箱梁混凝土裂缝控制进行研究。 

  【关键字】桥梁工程箱梁混凝土裂缝控制措施 

  中图分类号:U445文献标识码: A 文章编号: 

  一、裂缝的表现形式 

  大体积混凝土裂缝的表现形式通常有表面裂缝(一般宽度小于0.2ram)、贯穿裂缝和深层裂缝三种。表面裂缝通常缝较窄.主要是影响结构物的外观质量.对抗渗性、强度和整体性没有多大影响;贯穿裂缝和深层裂缝通常缝宽较大.也比表面裂缝的危害大得多。随着裂缝的不断扩大会使结构物内部的钢筋产生腐蚀、结构物的整体性受到破坏.从而严重降低结构物的承载能力、耐久性及抗渗能力.最终导致结构物使用寿命、使用质量严重降低甚至垮塌,威胁到人民的生命、财产安全。必须予以高度重视。 

  二、箱梁混凝土裂缝种类成因 

  1、温度裂缝 

  箱梁混凝土浇筑后的硬化过程中,水泥水化将产生大量的水化热,由于箱粱体积较大所以大量的水化热不易散发,导致内部温度急剧上升,而表面散热较快造成箱粱内外出现较大温差,该温差造成内外热胀冷缩程度不同使混凝士结构内外出现一定的拉应力,当该拉应力超过混凝土抗拉强度极限时混凝土表面则会产生裂缝,该种裂缝多出现在混凝土施工中后期,尤其是拆模时由于内外温差太大,混凝土表面温度急剧下降产生收缩,该收缩收到内部混凝土的约束而产生很大的拉应力导致裂缝的产生,该种裂缝一般在表面较浅范围内。多出现于腹板及端鄄较厚部位;箱梁中腹板大截面与翼板小截面间的温度差也可引起应力差而造成温度裂缝;同时混凝土内水化热量大小与水泥用量与水泥品种有关,水泥用量越大或水化热越高的水泥内部温度则越高,导致的温度应力越大,温度裂缝产生的可能性也越大。 

  2、干缩裂缝 

  该种裂缝多出现在箱梁养护后一段时间或浇筑后一周左右,浇筑完成后混凝土表面受外界条件影响水分损失较快,变形较大,而内部则水分损失较慢,温度变化较小,变形较小,表面较大的干缩变形将受到混凝土内部约束而产生较大的拉应力导致裂缝的形成,因此混凝土内相对湿度越低则水泥浆体千缩越大,千缩裂缝越容易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状,裂缝一旦出现则会影响混凝土的抗渗性能。导致钢筋锈蚀,影响桥梁的耐久性. 

  3、塑性收缩 

  裂缝该种裂缝是指在混凝土凝结之前表面失水较快而产生的收缩,其易出现于千热或大风天气,由于混凝土征终凝前强度较小,当其收到高温或大风影响时表面会失水过快造成毛细管内产生较大负压使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土强度尚无法抵抗该收缩因而造成龟裂,该种裂缝一般中间宽、两端细,且长短不一,成互不连贯状态,最容易出现在箱梁暴露在外的桥面部位,尤其是覆盖不及时则最容易产生该种裂缝。箱梁为后张法预应力混凝土结构。具有大体积、大跨度、高强度等特点,采用c50性能混凝士具有如下特点:水泥标号高,掺人大量的粉煤灰等掺和料·水胶比小。水泥浆体积含量较高,水泥水化快,水化结束得早,水泥石结构密实,总孔隙率降低,毛细孔细化,且强化了界面过渡区。高性能混凝土的以上特点使其水化热引起的温升高、时间早、千缩大,且主要发生在早期。因此混凝土温度变化是高性能混凝土早期开裂的主要原因。 

  三、裂缝的防治措施 

  1、优化配合比设计,合理选材,尽量减少水泥用量.严格控制水灰比.力求从源头上减少裂缝的产生。选用水化热低的水泥,优先选用矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥.以减少水化热引起的绝热温升而导致的裂缝:选用粒径大、强度高、级配好的骨料.尽量减小混合料的空隙率及比表面积.从而减少水泥的用量.降低水化热,减少于缩.减小混凝土裂缝的开展;通过掺加;'1"JJn剂(如减水剂.缓凝剂等)减小砂率、减小坍落度等都可以有效降低混凝土的绝热温升而导致的裂缝. 

  2、在结构物与基础或底模之间设置滑动层(如砂砾垫层、沥青油毡层等)。减轻结构物干缩时受到的约束作用.减少裂缝发生的机会。 

  3、由于水泥水化过程中放出大量的热量。且主要集中在浇筑后的7天左右。因此.在此期间加强养生,尽量减少由于混凝土结构物的内外部温差过大、内部水化热过高而产生的裂缝。常用方法有:覆盖法、暖棚法、蓄水法。 

  4、掺膨胀剂。在混凝土中掺人膨胀剂,其在硬化过程中产生体积膨胀.这部分膨胀可以部分或全部补偿硬化过程中冷缩和干缩.减少或避免混凝土的开裂。现在常用的膨胀剂有:UEA膨胀剂、FH复合膨胀剂、FN—M明矾石膨胀剂、PG硫铝酸盐型膨胀剂等等。其中UEA膨胀剂应用较为广泛.通常在混凝上中的掺入比率为10%一12%.其限制膨胀率约为0.02%一0.040k。掺入UEA膨胀剂,在最初14天潮湿养护中,可使混凝土体积微膨胀.补偿混凝土因早期失水而产生的收缩.从而达到减少或避免混凝土开裂的目的。 

  5、合理安排浇注时间。有意识地调控浇注温度。如夏季尽量避免中午高温时浇注、拌和水中掺加冰块等;冬季施工时一般以5.10℃为宜.温度过低时可采用对拌和水加热。对原材料覆盖保温等措施。 

  6、强制降温。对体积庞大的承台、基础等在混凝土内部预埋水管,通入冷却水,降低混凝土内部的最高温度。 

  7、采用合理的搅拌、浇注工艺。如在混合料中掺如一定比例的粉煤灰.调节拌合水温,掺入适量洁净块石等。 

  四、箱梁混凝裂缝的处理措施 

  根据裂缝宽度的不同,一般裂缝修补方法有:表面封闭施工法和开槽修补法 

  1、表面封闭施工法 

  (1)工艺流程:清洁表面→去除油污、灰尘、松动颗粒等→用水冲洗,充分润湿混凝土→适当干燥(潮湿无明水)→涂刷赛柏斯灰浆→表面覆盖保湿养护→表面打磨修饰;(2)技术要点:a、涂刷赛柏斯的基面要求毛糙、干净潮湿但无明水。因此在裂纹封闭前将混凝土表面用钢丝刷打磨干净,再用水彻底冲洗,使混凝土充分湿润,以便于赛柏斯材料中的活性化学物质以水为载体,在混凝土微孔及毛细孔中渗透,催化混凝土中未完全水化的水泥成分再水化,形成不溶于水的枝蔓状结晶,封堵裂纹;b、将赛柏斯材料的浓缩剂与水充分拌和,第一次涂刷的重量比例:赛柏斯:水=2:1,第二次涂刷的重量比例:赛柏斯:水=5:2;c、配料时要掌握好料、水的比例,一次不宜调多,要在20 分钟内用完,混合物变稠时要频繁搅动,中间不能加水;d、涂刷的范围为裂纹四边100mm 左右;e、分二次涂刷,二次涂刷的间隔时间为1~2 小时,第二次涂刷时如果基面已干,需再喷水加湿;f、涂刷赛柏斯材料后必须加以覆盖保湿养护有利于赛柏斯材料的渗透,养护过程中必须用干净水,在初凝后使用喷雾式洒水,一定要避免涂层被破坏。采用潮湿但不滴水的湿布包裹养护;g、养护3~4 天后,方可将未渗透的赛柏斯材料打磨,保证混凝土的平整。 

  2、开槽修补施工法 

  (1) 工艺流程:凿“V”形槽→用水冲洗,去除灰尘、松动颗料等→适当干燥(潮湿无明水)→填塞赛柏斯修补堵漏剂胶泥→表面覆盖保湿养护;(2) 技术要点:a、沿节段接缝的走向,在顶板顶面凿除宽约10mm,深度5~10mm 的“V”形槽,再用水将槽口彻底冲洗,并使混凝土充分湿润,待无明水后即可填塞赛柏斯胶泥;、b.将赛柏斯材料的修补堵漏剂与水调成半干状的胶泥。配料时要掌握好料、水的比例,一次不宜调多,要在20 分钟内用完;c、覆盖保湿养护3~4 天(采用湿土工布覆盖),有利于赛柏斯材料的结晶硬化,并与混凝土结合成为整体。 

  【参考文献】 

  [1]朱建法 浅析箱梁混凝土裂纹产生的原因和控制措施[期刊论文]-中国新技术新产品2009(16) 

  [2]徐哲文 钢筋砼箱梁裂缝成因分析与处治方法[期刊论文]-公路与汽运2008(4) 

  [3]周惠平 箱梁混凝土裂缝成因分析与处理[期刊论文]-价值工程2010,29(17) 

  [4]沈世成 丁雪芬悬臂现浇浆箱梁顶板裂缝产生的原因及预防措施[期刊论文]-交通世界(建养机械)2010(5) 

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