橋梁施工裂縫探析
2015-04-10
隨著現(xiàn)代橋梁工程施工工藝的飛速發(fā)展, 各種管理手段的不斷完善與加強(qiáng), 橋梁工程的內(nèi)在施工質(zhì)量已經(jīng)有了長(zhǎng)足的提高, 外觀質(zhì)量已成為反映施工企業(yè)技術(shù)水平的最重要的一面, 如何提高外觀質(zhì)量減少裂縫亦成為相關(guān)單位要解決的重點(diǎn)問題。本文盡可能對(duì)混凝土橋梁裂縫的種類和產(chǎn)生的原因作較全面的分析,以方便施工找出控制裂縫的可行辦法,達(dá)到防患于未然的作用。實(shí)際上,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。
一、橋梁施工裂縫產(chǎn)生的主要原因
(一)施工材料質(zhì)量引起的裂縫
水泥安定性不合格,水泥中游離的氧化鈣含量超標(biāo)。氧化鈣在凝結(jié)過(guò)程中水化很慢,在水泥混凝土凝結(jié)后仍然繼續(xù)起水化作用,可破壞已硬化的水泥石,使混凝土抗拉強(qiáng)度下降。水泥時(shí)強(qiáng)度不足,水泥受潮或過(guò)期,可能使混凝土強(qiáng)度不足,從而導(dǎo)致混凝土開裂。當(dāng)水泥含堿量較高(例如超過(guò)0.6%),同時(shí)又使用含有堿活性的骨料,可能導(dǎo)致堿骨料反應(yīng)。
砂石粒徑太小、級(jí)配不良、空隙率大,將導(dǎo)致水泥和拌合水用量加大,影響混凝土的強(qiáng)度,使混凝土收縮加大,如果使用超出規(guī)定的特細(xì)砂,后果更嚴(yán)重。
拌合水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時(shí)對(duì)鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或含堿泉水拌制混凝土,或采用含堿的外加劑,可能對(duì)堿骨料反應(yīng)有影響。
(二)施工工藝質(zhì)量引起的裂縫
在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過(guò)程中, 若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣, 容易產(chǎn)生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進(jìn)的和貫穿的各種裂縫, 特別是細(xì)長(zhǎng)薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)。裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生的原因而異, 比較典型常見的有: 混凝土保護(hù)層過(guò)厚, 或亂踩已綁扎的上層鋼筋, 使承受負(fù)彎矩的受力筋保護(hù)層加厚, 導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減小, 形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫?；炷琳駬v不密實(shí)、不均勻, 出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞, 導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其他荷載裂縫的起源點(diǎn)。混凝土澆筑過(guò)快, 混凝土流動(dòng)性較低, 在硬化前因混凝土沉實(shí)不足, 硬化后沉實(shí)過(guò)大, 容易在澆筑數(shù)小時(shí)后發(fā)生裂縫, 既塑性收縮裂縫?；炷翑嚢? 運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng), 使水分蒸發(fā)過(guò)多, 引起混凝土塌落度過(guò)低。使得在混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。混凝土初期養(yǎng)護(hù)時(shí)急劇干燥, 使得混凝土與大氣接觸的表面上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。用泵送混凝土施工時(shí), 為保證混凝土的流動(dòng)性, 增加水和水泥用量, 或因其他原因加大了水灰比, 導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化時(shí)收縮量增加, 使得混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則裂縫?；炷练謱踊蚍侄螡仓r(shí), 接頭部位處理不好, 易在新舊混凝土和施工縫之間出現(xiàn)裂縫。
(三)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, 混凝土將發(fā)生變形. 若變形遭到約束, 則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力. 當(dāng)應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)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)到甚至超出荷載應(yīng)力。
(四)鋼筋銹蝕引起的裂縫
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)層受侵蝕炭化至鋼筋表面, 使鋼筋周圍混凝土堿度降低, 或由于氯化物介入,鋼筋周圍氯離子含量較高, 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), 其銹蝕物氧化鐵體積比原來(lái)增長(zhǎng)約2 倍, 從而對(duì)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。
二、橋梁混凝土裂縫的施工防治措施
(一)材料的控制
施工工藝是保證混凝土構(gòu)件質(zhì)量的關(guān)鍵、除施工的施工操作應(yīng)嚴(yán)格按照施工技術(shù)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行, 對(duì)原材料(鋼筋、水泥、砂、碎石、水等)都應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的抽樣檢驗(yàn)。對(duì)混凝土配合比應(yīng)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn). 在高溫下或雨后施工對(duì)砂、碎石應(yīng)進(jìn)行含水量實(shí)驗(yàn), 及時(shí)調(diào)整施工配合比, 確?；炷恋氖┕べ|(zhì)量。
(二)溫度的控制
改善骨料級(jí)配, 采用干硬性混凝土、加添加劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;拌和混凝土?xí)r用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度, 利用澆筑層面散熱;在混凝土中埋設(shè)水管, 通入冷水降溫; 規(guī)定合理的拆模時(shí)問, 氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫, 以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度變化;施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑體表面或薄壁結(jié)構(gòu), 在寒冷季節(jié)采用保溫等措施。
合理地分縫分塊, 避免基礎(chǔ)過(guò)大起伏; 合理地安排施工工序, 避免過(guò)大的高差和側(cè)面長(zhǎng)期暴露。另外, 改善混凝土的性能, 提高抗裂能力. 防止表面干縮。特別是保證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫十分重要。應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫, 出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的。因此施工中應(yīng)以預(yù)防其貫穿性裂縫的發(fā)生為主。
(三)非結(jié)構(gòu)性裂縫防止措施
防止塑性沉降裂縫的措施有基礎(chǔ)處理、支架搭設(shè)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)、嚴(yán)格施工. 對(duì)支架進(jìn)行全面積預(yù)壓以消除非彈性變形; 砼中加減水劑減少砼泌水, 確保砼保護(hù)層厚度、砼施工時(shí)進(jìn)行二次抹面。防止塑性收縮裂縫的措施有加強(qiáng)早期砼養(yǎng)護(hù)以降低砼中水份蒸發(fā)速率. 方法是結(jié)構(gòu)外露面覆蓋麻袋、海綿等澆水濕治養(yǎng)護(hù)。防止溫差裂縫的措施有合理安排砼澆注順序及澆筑速度, 在砼澆注的過(guò)程中消除部分溫差。夏季施工時(shí)骨料要灑水降溫,冬季施工時(shí)砼表面應(yīng)覆蓋保溫。
