橋梁混凝土裂縫的施工控制技術(shù)
1 前言
橋梁混凝土結(jié)構(gòu)工程的裂縫是一個帶有醬遍性且被工程界很為關(guān)注的問題。橋梁混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜而繁多,甚至多種因素相互影響,但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因。以下分析了橋梁混凝土裂縫的種類,產(chǎn)生的原因及相應(yīng)的處理措施。
2 裂縫的類型及產(chǎn)生的原因
2.1 從受力的角度劃分
可將裂縫分為結(jié)構(gòu)型裂縫和非結(jié)構(gòu)型裂縫。結(jié)構(gòu)型裂縫主要是由受力引起的,如各種結(jié)構(gòu)在主要荷載作用下,抗拉、抗震強(qiáng)度不足,預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在張拉,溫度收縮引起的次應(yīng)力,連續(xù)基礎(chǔ)不均勻沉降以及溫度應(yīng)力等。這類裂縫基本上是不允許出現(xiàn)的。非結(jié)構(gòu)型裂縫是非受力因素引起的,如施工不當(dāng)、氣候影響等,對這類裂縫。則視承載力的類型和結(jié)構(gòu)的型式,對結(jié)構(gòu)的寬度有所限制,裂縫超過0.15mm者必須處理。
2.2 從裂縫的成因劃分
可將裂縫分為溫度引起的裂縫、收縮引起的裂縫、鋼筋銹蝕引起的裂縫、沉降引起的裂縫、凍脹引起的裂縫、施工材料質(zhì)量引起的裂縫及施工裂縫等。
溫度變化引起的裂縫混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì),當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時。混凝土將發(fā)生變形,一旦變形受阻,則會在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時,即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中。溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超出活載應(yīng)力。
收縮引起的裂縫。收縮裂縫是混凝土因收縮而發(fā)生的體積變化,它主要包括塑性收縮裂縫和干縮裂縫。塑性收縮裂縫主要發(fā)生在初凝開始,進(jìn)行養(yǎng)護(hù)之前。此時水泥水化反應(yīng)劇烈,會出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā),混凝土失水收縮。收縮時,表層受到深層混凝土以及模板、鋼筋的制約,使由軟變硬中的塑態(tài)混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力,從而形成微裂縫。而干縮裂縫則多發(fā)生在混凝土硬化前后。此時混凝土表層水分散發(fā)快,內(nèi)部散發(fā)慢,因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮。表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束。致使表面混凝土承受拉力,當(dāng)表面混凝土受到的拉應(yīng)力超過其抗拉強(qiáng)度時,就會產(chǎn)生收縮裂縫。
沉降引起的裂縫。由于基礎(chǔ)產(chǎn)生豎向不均勻沉降或水平方向位移,使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力。當(dāng)其超過混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度時,結(jié)構(gòu)開裂。
鋼筋銹蝕引起的裂。由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足,混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕碳化至鋼筋表面,使鋼筋周圍混凝土堿度降低,或由于氯化物介入。鋼筋中鐵離子含量較高,均可引起鋼筋表面氧化膜破壞。鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng),其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2-4倍,從而對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力,導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開裂、剝離,沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫,并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕,使得鋼筋有效斷面面積減小,鋼筋與混凝土握裹力削弱。結(jié)構(gòu)承載力下降,并將誘發(fā)其他形式的裂縫,加劇鋼筋銹蝕,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。
凍脹引起的裂縫?;炷翗?gòu)件是非勻質(zhì)密實(shí)構(gòu)件,其內(nèi)部存在各種空隙,當(dāng)處于吸水飽和狀態(tài)的混凝土溫度低于0℃時,內(nèi)部水分凍結(jié),體積膨脹9%,使混凝土因膨脹而產(chǎn)生拉應(yīng)力導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。冬季施工時,對預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施,也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。溫度低于0℃和混凝土吸水飽和,是發(fā)生凍脹破壞的必要條件。另外,當(dāng)混凝土中骨料空隙多、吸水性強(qiáng),骨料中含泥土等雜質(zhì)過多;混凝土水灰比偏大、振搗不密實(shí);養(yǎng)護(hù)不足使混凝土早期受凍等,均可能導(dǎo)致混凝土凍脹裂縫。
施工材料質(zhì)量引起的裂縫。由于施工中配置混凝土所用材料不合格,可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。因此。在材料選擇時應(yīng)做到:優(yōu)選材質(zhì),提高混凝土的抗拉性能;應(yīng)用微膨脹外加劑,改善混凝土的收縮性能;選用有效的緩凝高效堿水劑和粉煤灰。提高大體積混凝土的和易性,減少水化、配合比設(shè)計(jì)時最大限度地增加粗骨料用量,減小水泥用量。
施工裂縫。施工裂縫比較普遍。上述幾種裂縫中實(shí)際上都包含有施工因素,除此之外。在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝、吊裝、預(yù)應(yīng)力張拉、管道抽拔、現(xiàn)澆橋面及支座安裝等過程中,若施工工藝不合理。都將導(dǎo)致混凝土構(gòu)件開裂。
3 裂縫防治措施
混凝土裂縫一般是由于混凝土內(nèi)部應(yīng)力和外部荷載以及溫差、干縮等多方面因素作用下形成的。對橋梁結(jié)構(gòu),一般裂縫寬度超過0.1mm.就會影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性、安全性,因而在設(shè)計(jì)和施工中宜采取可行、合理的措施對裂縫進(jìn)行有效控制。這主要應(yīng)把握好以下幾方面內(nèi)容:
設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量避免軟土地基上采用超靜定結(jié)構(gòu),對大型橋梁應(yīng)加強(qiáng)鉆探。防止出現(xiàn)軟弱下臥層。在施工上要加強(qiáng)基礎(chǔ)夯實(shí),做好模板、支架及各支撐處基礎(chǔ)和地基處理,防止產(chǎn)生沉降裂縫。
在橋梁結(jié)構(gòu)中。墩臺、臺基樁等水下結(jié)構(gòu),反復(fù)凍融會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疏松引起微裂縫。是比較容易出現(xiàn)裂縫的部位之一。在施工時,混凝土應(yīng)盡可能一次澆筑。不設(shè)施工縫,同時應(yīng)根據(jù)需要對構(gòu)件進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)并做抗凍強(qiáng)度驗(yàn)算。
墩身部位容易出現(xiàn)不規(guī)則縱向裂縫,且在陽光直射面較多的陽面。墩身易出現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋??刹扇p少水泥用量、降低混凝土的入模溫度和降低水泥水化熱的溫度、加快澆筑混凝土的散熱等方法來加以預(yù)防。
混凝土橋面、寬體橋臺都容易出現(xiàn)溫度裂縫,由于溫度裂縫屬于活裂縫。其裂縫寬度隨環(huán)境溫度的變化而變化。這類裂縫不宜修補(bǔ),應(yīng)以預(yù)防為主。在設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量限制連續(xù)澆筑長度,增加防收縮鋼筋;在施工中要分段澆筑。并同時采取一些其他措施盡可能地減小混凝土的收縮量。
進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工時。后張法采用抽拔管道成孔時,要嚴(yán)格控制抽拔時間。不宜太早,否則會使管壁拉裂,導(dǎo)致灌漿時串孔。先張梁板施工時。要防止成孔膠囊上浮,削弱上部端面過多,在反拱作用下引起板的表面裂縫。
加強(qiáng)混凝土的振搗和養(yǎng)護(hù),控制混凝土澆筑速度。比如在混凝土初凝前進(jìn)行二次澆搗,可有效消除因塑性沉降引起的內(nèi)分層,改善骨料的界面結(jié)構(gòu),提高混凝土的強(qiáng)度和抗裂能力。此外,因混凝土是一種水硬性材料,養(yǎng)護(hù)階段又離不開水,如采用“蓄水法”養(yǎng)護(hù),不僅能滿足強(qiáng)度增長需要,而且對溫度控制也十分有利。
4 混凝土裂縫的處理措施
4.1 表面處理法
包括表面涂抹和表面貼補(bǔ)法,表面涂抹法適用范圍是漿材難以灌人的細(xì)而淺的裂縫、深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫、不漏水的裂縫、不伸縮的裂縫以及不在活動的裂縫。表面貼補(bǔ)(木工膜或其他防水片)法適用于大面積漏水(蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫)的防滲堵漏。
4.2 填充法
用修補(bǔ)材料直接填充裂縫,一般用來修補(bǔ)較寬的裂縫(0.3mm),作業(yè)簡單,費(fèi)用低。寬度小于0.3mm,深度較淺的裂縫、以及小規(guī)模裂縫的簡易處理可采取開V型槽,然后作填充處理。
4.3 灌漿法
此法應(yīng)用范圍廣,從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用,處理效果好。
4.4 結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法
因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長時間不處理導(dǎo)致混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成裂縫等影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時,可采取結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法、錨固補(bǔ)強(qiáng)法、預(yù)應(yīng)力法等處理措施。
結(jié)束語
裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象。它的出現(xiàn)不僅會降低結(jié)構(gòu)物的抗?jié)B能力,影響結(jié)構(gòu)物的使用功能,而且會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響橋梁的承載能力,因此要對混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究、區(qū)別對待。采用合理的方法進(jìn)行處理,并在施工中采取各種有效的預(yù)防措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展,保證建筑物和構(gòu)件安全、穩(wěn)定地工作。
更多信息請?jiān)L問:公路監(jiān)理師頻道 公路監(jiān)理師論壇
?09年公路監(jiān)理考試輔導(dǎo)由申玉辰、王志義等老師聯(lián)合主講
?2009年公路監(jiān)理師考試必備指南
?2009年公路監(jiān)理工程師考試網(wǎng)上遠(yuǎn)程輔導(dǎo)招生簡章!
?老師輔導(dǎo)每天24小時不限時間隨時反復(fù)學(xué)習(xí)!
?09年公路監(jiān)理師將全部采用視頻教學(xué).
最新資訊
- 2016年公路監(jiān)理師《綜合知識》公路監(jiān)理之合同的法律特征考點(diǎn)2015-12-15
- 2016年公路監(jiān)理師《綜合知識》設(shè)備工程合同溝通管理概述考點(diǎn)2015-12-15
- 2016年公路監(jiān)理師《合同管理》合同形式種類考點(diǎn)2015-12-14
- 2016年公路監(jiān)理師《合同管理》工程延期的審批考點(diǎn)2015-12-14
- 2016年公路監(jiān)理師《道路與橋梁》邊溝設(shè)置考點(diǎn)2015-12-14
- 2016年公路監(jiān)理師《道路與橋梁》路基施工測量技術(shù)考點(diǎn)2015-12-14
- 2016年公路監(jiān)理師《道路與橋梁》路基冬期施工技術(shù)考點(diǎn)2015-12-11
- 2016年公路監(jiān)理師《監(jiān)理理論》施工企業(yè)資產(chǎn)概念和分類考點(diǎn)2015-12-11
- 2016年公路監(jiān)理師《監(jiān)理理論》控制措施考點(diǎn)2015-12-11
- 2016年公路監(jiān)理師《合同管理》路基路面應(yīng)滿足的基本要求考點(diǎn)2015-12-11