橋梁裂縫控制探討
2015-04-10
目前對裂縫問題,是混凝土工程建設(shè)中存在的技術(shù)問題,基本都是從結(jié)構(gòu)裂縫的擴展開始引起的。從目前來看,設(shè)計上對裂縫有一定范圍,裂縫寬度不同,有結(jié)構(gòu)不同的控制標準,裂縫在一定范圍內(nèi)是允許的,如何把裂縫寬度控制在合理的范圍,使我們免遭經(jīng)濟損失。本文會給出一些合理化建議。
一、橋梁裂縫產(chǎn)生原因淺析
(一)荷載引起的裂縫
橋梁在常規(guī)靜及次應(yīng)力作用下產(chǎn)生的裂縫稱為荷載裂縫,可分為直接應(yīng)力裂縫和次應(yīng)力裂縫兩種。
1.直接應(yīng)力產(chǎn)生的原因有:
①設(shè)計階段:計算模型不合理;安全系數(shù)不夠;荷載計算失誤等。②施工階段:不加限制堆放施工機具、專業(yè)知識不牢固等。③使用階段:天氣原因,人為原因。
2.次應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的原因有:
①在設(shè)計外荷載作用下,結(jié)構(gòu)的實際工作狀態(tài)與計劃不符,從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致開裂。②橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常要開槽、鑿洞、設(shè)置牛腿等,受力構(gòu)件挖孔之后,力流會產(chǎn)生繞射現(xiàn)象,在孔洞附近密集,產(chǎn)生巨大的應(yīng)力集中。在實際工程中,次應(yīng)力裂縫是產(chǎn)生荷載裂縫的常見原因。
(二)溫度引起的裂縫
1.年溫差。一年四季溫度不斷變化,對橋梁結(jié)構(gòu)的影響主要是導(dǎo)致橋梁的縱向位移產(chǎn)生。
2.日照。橋面板、主梁或橋墩側(cè)面受太陽曝曬后,溫度會大大高于其它部位,導(dǎo)致局部的拉應(yīng)力較大,出現(xiàn)裂縫。
3.突然降溫。突降大雨、冷空氣侵襲導(dǎo)致橋梁混凝土結(jié)構(gòu)外表面溫度突然下降,造成應(yīng)力變化而出現(xiàn)裂縫。
4.水化熱。水泥的水化放熱,導(dǎo)致溫度升高,致使混凝土表面出現(xiàn)裂縫。
(三)收縮引起的裂縫
塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因,另外還有自生收縮和炭化收縮二種情形。
1.塑性收縮。混凝土澆筑后4～5小時左右,此時水泥的水化反應(yīng)劇烈,分子鏈逐漸形成,出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)現(xiàn)象,混凝土發(fā)生失水收縮,塑性收縮產(chǎn)生的量級一般很大,若骨料在下沉過程中受到鋼筋的阻擋,便可形成沿鋼筋方向的裂縫。
2.縮水收縮(干縮)。由于縮水表快內(nèi)慢,產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮,致使表面混凝土承受拉力,當承受的拉力超過其抗拉強度時,即會產(chǎn)生收縮裂縫。
3.基礎(chǔ)變形引起的裂縫。由于基礎(chǔ)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,超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。
4.鋼筋銹蝕引起的裂縫。鋼筋周圍的混凝土堿度降低,使鋼筋周圍的氯離子含量增大,使鋼筋中的鐵離子氧化反應(yīng),氧化后體積比原狀體積增加2～4倍,從而對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力,導(dǎo)致保護層混凝土開裂、剝離,同時沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫,并有銹跡滲透到混凝土表面。
5.凍脹引起的裂縫。環(huán)境溫度低于零度時,吸水飽和的混凝土?xí)霈F(xiàn)冰凍現(xiàn)象,使混凝土的膨脹力加大,混凝土的強度降低,最終引起裂縫出現(xiàn)。
6.施工材料質(zhì)量引起的裂縫。配置混凝土用的材料如果質(zhì)量不合格,亦會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。
7.施工工藝質(zhì)量引起的裂縫。施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣,易產(chǎn)生縱向、橫向、斜向、豎向、水平、淺表、深進和貫穿等各種形式的裂縫。
二、保證混凝土質(zhì)量及控制裂縫的措施
橋梁產(chǎn)生裂縫的主要原因可以歸納為以下三個大的方面:溫度、沉縮及抗拉,在施工過程中用一些措施控制裂縫的產(chǎn)生。
(一)施工的質(zhì)量保證措施。選擇合適的水泥和嚴格控制好水泥用量;嚴格控制骨料級配和含泥量;選擇適當?shù)耐饧觿┖秃线m的配合比。在混凝土中摻加一定用量的外加劑,許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能;采用切實可行的施工工藝。簡化混凝土的泌水處理,能控制澆筑間隔不超初凝時間;增加適當?shù)念A(yù)埋件。在基礎(chǔ)面筋上可加設(shè)鐵絲網(wǎng)或小直徑的鋼筋網(wǎng),用于提高混凝土的表面抗裂性;改進施工技術(shù),加強技術(shù)管理。
(二)施工的溫度控制措施。為了防止裂縫,減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手?？刂茰囟葢?yīng)力的措施有以下幾種:
1.拌合混凝土?xí)r用水將碎石冷卻從而降低混凝土的澆筑溫度;2.夏天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,利用澆筑層面做好散熱;3.在混凝土中埋設(shè)水管,通入冷水進行內(nèi)部的降溫;4.嚴格控制混凝土的入模溫度。橋梁的大體積混凝土澆筑最宜選在春秋季節(jié)施工,澆筑混凝土?xí)r最好不要讓混凝土在太陽下直接爆曬;5.控制好拆模時間,氣溫驟降時進行表面保溫,避免混凝土表面產(chǎn)生急劇的溫度梯度;6.加強混凝土的測溫工作。
(三)加強混凝土的早期養(yǎng)護
從溫度應(yīng)力觀點出發(fā),保溫應(yīng)達到下述要求:防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面產(chǎn)生梯度;防止混凝土超冷,應(yīng)設(shè)法使混凝土施工期間的最低溫度不低于使用期的穩(wěn)定溫度;防止老混凝土面的過冷,以減少新老混凝土間的約束。
通過以上分析,我們要想最大程度的控制橋梁裂縫帶來的危害,就要充分的了解橋梁施工,施工過程中的相關(guān)知識,以及注重后期的保養(yǎng),同時還要加強施工過程中的管理,提高施工質(zhì)量,希望對以后橋梁施工提供一點幫助。
