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桥梁施工评职论文探讨混凝土施工中的裂缝

来源:职称论文发表咨询网作者:qifan时间:2013-07-31 10:30

  摘 要:我国正处于交通基础建设的快速发展时期,各地兴建了大量的混凝土桥梁,取得了很多宝贵的实践经验,施工方案和机械化施工水平明显提升,完成了一座座举世瞩目的大桥。下文混凝土桥梁施工中一些问题的浅谈。

  关键词:混凝土,桥梁,裂缝,核心期刊论文发表网

  桥梁是一个较复杂的问题,它涉及管理、设计、施工等各个方面,某一个环节稍有疏忽均可能导致裂缝的出现,引起钢筋的钢蚀,影响整座桥梁结构的耐久性,造成很大的经济损失。在混凝土的施工中,为了提高模板的周转率,往往要求新浇筑,混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应知适当考虑拆模时间,以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模,在表面此起很大的拉应力,出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期,由于水化热的散发,表面引起相当大的拉应力,此时表面温度亦较气温为高,此时拆除模板,表面温度骤降,必然引起温度梯度,从而在表面附加一拉应力,与水化热应力迭加,再加上混凝土干缩,表面的拉应力达到很大的数值,就有导致裂缝的危险,应该采取以下控制温度的措施。

  1.水泥的采用

  理论研究表明大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。于是,我们对于桥梁中的大体积混凝土应该选择低热或者中热的水泥品种。而水泥释放温度的大水及速度取决于水泥内矿物成分的不同。水泥矿物中发热速率最快和发热量最大的是铝酸三钙(C3A),其他成分依次为硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)和铁铝酸四钙(C4AF)另外,水泥越细发热速率越快,但是不影响最终发热量。因此我们在大体积混凝土施工中应尽量使用矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥。我们应该充分利用混凝土的后期强度,以减少水泥的用量。因为大体积混凝土施工期限长,不可能28d向混凝土施工加设计荷载,因此将试验混凝土标准强度的龄期向后推迟至56d或者90d是合理的。这是基于这一点,国内外很多专家均提出类似的建议。这样充分利用后期强度则可以每m3混凝土减少水泥40kg~70kg左右,混凝土的温度相应降低4℃~7℃。

  2.混凝土的出机温度

  对混凝土出机温度影响大的石子和水的温度,砂的温度次之,水泥的温度影响最小。气温较高时,为防止阳光直接照射,砂石堆应设遮阳棚,并喷冷水降温。拦合用水可加冰使水温度控制在5℃,混凝土出机温度应控制在18℃~20℃为宜。

  在温度较高的情况下进行施工,我们一定要注意降低混凝土浇筑时的温度。可以在施工现场对堆在露天的砂石用冷水降温。在搅拌过程中向混凝土中添加冰水。以上这些措施都可以有效的降低混凝土的入模温度。在混凝土的内部通人冷却循环水,采用循环法保护,以便加快混凝土内部热量散发。混凝土表面应该覆盖一些织物进行保温、保湿养护,这样不但可以降低混凝土内外温差,防止表面产生裂缝,还可以防止混凝土骤然降温产生湿度裂缝。为了及时掌握混凝土内部温度升与表面温度变化值,可以在混凝土内埋设一定量的测温点,从而可以更好的了解混凝土的温度化情况,一旦内外温差超过允许值257℃,好及时采取措施。

  3.施工材料质量引起的裂缝

  冬季施工时,采用电气加热法、暖栅法、地下蓄热法、蒸汽加热法养护以及在混凝土拌和水中掺入防冻剂。但不宜使用氯盐,可保证混凝土在低温或负温条件下硬化,以减小混凝土产生冻胀裂缝的可能性。

  在桥梁下部结构的施工中,常采用对拉螺栓来固定模板。对拉螺栓下表常形成一道贯穿性的毛细孔,这种毛细孔在外部水压力作用下,将产生渗水现象,也即为发生冻胀裂缝提供了条件。因此,下部结构施工中,应尽量减少对拉螺栓的使用。

  严格控制混凝土原材料的质量,特别注意控制骨料的含泥量,含泥量的增加会大大降低混凝土的抗拉强度。应注意振捣,在施工条件的允许下宜进行二次振换捣,以提高混凝土的抗裂性,同时还可有效防止塑性裂缝。采用合理的养护措施,如采用冷却水管进行外蓄内散。合养护措施,实行信息化自动监控。

  为防止由于气候干燥、初期养护不好、混凝土冻胀以及大气温度湿度变化产生的裂缝,加强混凝土在凝结硬化过程中的自然养护、蓄热养护、采用引气剂使混凝土内部气泡均匀分布以及采用预留温度伸缩缝等措施。

  收缩引起的裂缝混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的,塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因,另外还有自身收缩和碳化收缩。收缩裂缝产生的主要原因是由于混凝土快速干燥,混凝土内水分的蒸发速率大于其泌水速率,在固体颗粒水面产生毛细管张力,混凝土自体收缩所产生的拉应力大于混凝土本身的抗拉强度而产生裂缝。收缩引起的裂缝是不规则斜裂缝,在钢筋以上,似龟纹,常开始出现在现浇混凝土后数周或数月之间。

  4.钢筋也可引发裂缝

  钢筋锈蚀引起的裂缝由于混凝土质量较差或保护层厚度不足,混凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土碱度降低,或由于氯化物介入,钢筋周围氯离子含量较高,均可引起钢筋表面氧化膜破坏,钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应,其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2~4倍,从而对周围混凝土产生膨胀应力,导致保护层混凝土开裂、剥离,沿钢筋纵向产生裂缝。钢筋锈蚀引起的裂缝要防止钢筋锈蚀,设计时应根据规范要求控制裂缝宽度,采用足够的保护层厚度;施工时应控制混凝土的水灰比,加强振捣,最大限度地保证混凝土自身密实、完好,保持高碱度和防止有害离子入侵,同时严格控制含氯盐的外加剂用量,沿海地区或其他存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。

  5.裂缝的预防措施

  5.1从设计方面控制裂缝:精心设计混凝土配合比:合理选择结构形式,降低结构约束程度;增配构造筋提高抗裂性能,配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.3~0.5%之间;避免结构突变产生应力集中,在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施;在易裂的边缘部位设置暗梁,提高该部位的配筋率,提高混凝土的极限拉伸;结构设计中应充分考虑施工时的气候特征,合理设置后浇缝,如不能预测施工时的具体条件,也可临时根据具体情况作设计变更。

  5.2从材料方面控制裂缝:采用降低水泥用量的方法来降低混凝土的绝对温升值;使用掺合料及外加剂;优先采用水化热低的矿渣水泥配制大体积混凝土,所用的水泥应进行水化热测定;采用中、粗砂或采用5~40mm颗粒级配的石子,控制含泥量小于1.%。

  5.3从施工方面控制裂缝:混凝土的浇筑方法可用分层连续浇筑或推移式连续浇筑,不得留施工缝;混凝土的拌制、运输必须满足连续浇筑施工以及尽量降低混凝土出罐温度等方面的要求;在混凝土浇筑过程中,应及时清除混凝土表面的泌水:混凝土浇筑完毕后,应及时按温控技术措施的要求进行保温养护;塑料薄膜、草袋可作为保温材料覆盖混凝土和模板,在寒冷季节可搭设挡风保温棚,覆盖层的厚度应根据温控指标的要求计算。对标高位于±0.0以下的部位,应及时回填土,±0.0以上的部位应及时加以覆盖,不宜长期暴露在风吹日晒的环境中。

  6.结语

  水泥混凝土桥面裂缝原因,不仅与设计、施工等路面形成前的环节有关,而且与路面形成后的使用、养护等联系紧密。因此,要消灭水泥混凝土路面开裂这一质量通病,延长水泥混凝土路面的使用周期,提高投资效益,需要设计、施工、养护管理各方主体各负其责,分头把关,按照行来规范标准,结合工程实际,严格履行各自职能,相信这一顽疾一定会得到根治。

  参考文献:

  [1]张启兆.混凝土桥梁裂缝成因探析[J];现代商贸工业;2010年03期

  [2]雷笑;叶见曙;王毅;吴文清.基于长期观测的混凝土箱梁温度与应变分析[J];江苏大学学报(自然科学版);2010年02期


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