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, 橋梁工程的內在施工質量已經(jīng)有了長足的提高, 外觀質量已成為反映施工企業(yè)技術水平的最重要的一面, 如何提高外觀質量減少裂縫亦成為相關單位要解決的重點問題。本文盡可能對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,達到防患于未然的作用。實際上,混凝土結構裂縫的成因復雜而繁多,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。氧化鈣在凝結過程中水化很慢,在水泥混凝土凝結后仍然繼續(xù)起水化作用,可破壞已硬化的水泥石,使混凝土抗拉強度下降。水泥時強度不足,水泥受潮或過期,可能使混凝土強度不足,從而導致混凝土開裂。當水泥含堿量較高(例如超過0.6%),同時又使用含有堿活性的骨料,可能導致堿骨料反應。
砂石粒徑太小、級配不良、空隙率大,將導致水泥和拌合水用量加大,影響混凝土的強度,使混凝土收縮加大,如果使用超出規(guī)定的特細砂,后果更嚴重。
拌合水或外加劑中氯化物等雜質含量較高時對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,可能對堿骨料反應有影響。
(二)施工工藝質量引起的裂縫
在混凝土結構澆筑、構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中, 若施工工藝不合理、施工質量低劣, 容易產(chǎn)生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進的和貫穿的各種裂縫, 特別是細長薄壁結構更容易出現(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: 混凝土保護層過厚, 或亂踩已綁扎的上層鋼筋, 使承受負彎矩的受力筋保護層加厚, 導致構件的有效高度減小, 形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。混凝土振搗不密實、不均勻, 出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞, 導致鋼筋銹蝕或其他荷載裂縫的起源點。混凝土澆筑過快, 混凝土流動性較低, 在硬化前因混凝土沉實不足, 硬化后沉實過大, 容易在澆筑數(shù)小時后發(fā)生裂縫, 既塑性收縮裂縫?；炷翑嚢? 運輸時間過長, 使水分蒸發(fā)過多, 引起混凝土塌落度過低。使得在混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫?；炷脸跗陴B(yǎng)護時急劇干燥, 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, 為保證混凝土的流動性, 增加水和水泥用量, 或因其他原因加大了水灰比, 導致混凝土凝結硬化時收縮量增加, 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, 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當外部環(huán)境或結構內部溫度發(fā)生變化, 混凝土將發(fā)生變形. 若變形遭到約束, 則在結構內將產(chǎn)生應力. 當應力超過混凝土抗拉強度時即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中.溫度應力可以達到甚至超出荷載應力。
(四)鋼筋銹蝕引起的裂縫
由于混凝土質量較差或保護層厚度不足, 混凝土保護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, 其銹蝕物氧化鐵體積比原來增長約2 倍, 從而對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應力, 導致保護層混凝土開裂、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, 結構承載力下降, 并將誘發(fā)其他形式的裂縫, 加劇鋼筋銹蝕, 導致結構破壞。
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件質量的關鍵、除施工的施工操作應嚴格按照施工技術規(guī)范的有關規(guī)定進行, 對原材料(鋼筋、水泥、砂、碎石、水等)都應進行嚴格的抽樣檢驗。對混凝土配合比應進行對比試驗. 在高溫下或雨后施工對砂、碎石應進行含水量實驗, 及時調整施工配合比, 確?；炷恋氖┕べ|量。
(二)溫度的控制
改善骨料級配, 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;拌和混凝土時用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度, 利用澆筑層面散熱;在混凝土中埋設水管, 通入冷水降溫; 規(guī)定合理的拆模時問, 氣溫驟降時進行表面保溫, 以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度變化;施工中長期暴露的混凝土澆筑體表面或薄壁結構, 在寒冷季節(jié)采用保溫等措施。
合理地分縫分塊, 避免基礎過大起伏; 合理地安排施工工序, 避免過大的高差和側面長期暴露。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量對防止裂縫十分重要。應特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫, 出現(xiàn)后要恢復其結構的整體性是十分困難的。因此施工中應以預防其貫穿性裂縫的發(fā)生為主。
(三)非結構性裂縫防止措施
防止塑性沉降裂縫的措施有基礎處理、支架搭設進行科學設計、嚴格施工. 對支架進行全面積預壓以消除非彈性變形; 砼中加減水劑減少砼泌水, 確保砼保護層厚度、砼施工時進行二次抹面。防止塑性收縮裂縫的措施有加強早期砼養(yǎng)護以降低砼中水份蒸發(fā)速率. 方法是結構外露面覆蓋麻袋、海綿等澆水濕治養(yǎng)護。防止溫差裂縫的措施有合理安排砼澆注順序及澆筑速度, 在砼澆注的過程中消除部分溫差。夏季施工時骨料要灑水降溫,冬季施工時砼表面應覆蓋保溫。
