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公路桥梁施工过程中裂缝产生原因及策略探讨


所属栏目:公路工程类论文
发布时间:2013-01-12 10:44:08  更新时间:2013-01-12 10:10:04

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摘要:公路桥梁在国家经济发展中发挥着巨大作用,然而公路桥梁施工过程中很容易出现裂缝。本文从多方面分析公路桥梁施工过程裂缝产生的原因,并提出了能够降低裂缝危害的可行办法。

关键词:公路桥梁施工;裂缝

随着交通运输业的迅速发展,公路桥梁的建设如火如荼,建设质量问题一直是关注的重点。公路桥梁施工过程中很容易出现裂缝,裂缝是施工常见病和多发病,一直是很难解决的问题。要想控制桥梁公路施工裂缝的产生,就必须对裂缝种类、形成原因进行分类分析总结,从中寻找可行的控制办法,从根本上保证施工质量。

一、裂缝的种类和形成原因

(一)收缩形成裂缝

混凝土收缩造成的裂缝是最常见的。塑性收缩、缩水收缩、炭化收缩、自生收缩等造成混凝土的体积变化,产生收缩裂缝。

塑性收缩。混凝土浇筑4H~5H,此时水泥水化反映最激烈,水分急剧蒸发,混凝土失水收缩,同时骨料下沉,混凝土尚未硬化,产生塑性收缩。塑性收缩能产生1%的量级。

缩水收缩。缩水收缩发生在混凝土结硬之后,表层水分蒸发,混凝土体积下降,内部水分蒸发较慢,产生内外不均匀收缩,表面收缩受到内部收缩的约束,造成表面混凝土承受拉力,当拉力超过承受程度时,产生裂缝。

引起混凝土收缩裂缝的主要因素有:水泥的标号、品种和用量,标号越低,用量越大,磨细程度越大,收缩就越厉害,收缩时间也越长。骨料品种,骨料颗粒越大收缩越小,含水量越大,收缩越大,石英、长石的吸水性较小,板岩、砂岩的吸水性较大。振捣时间和方式,机械振捣收缩性较小,振捣时间越长越容易发生收缩。外掺剂,保水性越好收缩越小。

(二)荷载形成裂缝

公路桥梁在动荷载、静荷载以及次应力的影响下形成荷载裂缝。荷载裂缝主要由以下几种:弯曲裂缝,主要出现在弯矩最大截面的受拉区域,对于受弯构建来说,负弯矩裂主要出现在悬臂梁板或者连续梁板的支座附近,扭曲裂缝,产生扭曲裂缝后,扭矩由钢筋承担,混凝土层剥落。局部应力裂缝,主要在构件角隅处和墩台支柱处等容易受到较大局部压力的部位。

荷载裂缝的产生原因主要是设计阶段和施工阶段对结构计算不正确。设计阶段对实际工作状态的次应力考虑不足,受力假设和实际受力不符合,很难通过模拟计算准确计算出转角处的受力情况。施工过程中不按照设计图纸进行施工,擅自更改施工顺序,随意堆砌施工工具等。

(三)温度变化形成裂缝

混凝土本身热胀冷缩,当内外环境温度发生变化时,混凝土会发生变形,但是如果混凝土变形遭到约束,则就会在结构内部产生应力,应力超过抗拉程度时,就会产生裂缝,也就是温度裂缝。温度裂缝区别于其他裂缝的特征是裂缝会随着温度变化而变化。温度裂缝的形成主要是水化热和养护措施。厚度超过2米的混凝土浇水之后,水泥水化放热,造成内部高温,内外温差太大,表面出现温度裂缝。蒸汽养护过程中混凝土忽冷忽热也容易出现裂缝。另外年温差、日照、突然降温等也会造成温度裂缝。

(四)施工材料和施工工艺的质量形成裂缝

混凝土主要由水泥、骨料、外掺剂、砂、水以及拌组成。配置混凝土采取的材料质量不合格,极容易发生结构裂缝。砂石的颗粒太小,空隙率大,水泥和水的用量就会加大,影响混凝土的强度,如果砂石是特细砂,后果更严重。拌、水、外掺剂中杂质(氯化物)含量较高时,对钢筋的腐蚀性较大,水中的碱也可能对碱骨料有影响。

施工工艺中混凝土的结构浇筑、构件的起模、堆放、拼装等,如果施工工艺不合理,就会造成横向的、纵向的、水平的、斜向的、竖向的各种裂缝,尤其是细长薄壁结构的构件更容易出现裂缝。比较常见的由于施工工艺造成的裂缝有:混凝土保护层过厚造成与受力钢筋方向垂直的裂缝;振捣不均匀出现钢筋锈蚀裂缝;水灰比过大造成混凝土体积上出现不规则裂缝;混凝土浇筑过快造成塑性收缩裂缝等。

(五)冻胀形成裂缝

气温低于零度,饱和的混凝土出现冰冻,混凝土中的水分变成冰,体积胀大9%,产生膨胀应力,混凝土强度降低出现裂缝。某些情况下混凝土的长度能损失30%~50%。

需要注意的是,公路桥梁施工过程中出现的裂缝,往往不是由一种因素引起的,有几种主要因素共同作用形成。在实际裂缝分析中,要注意综合分析。

二、公路桥梁减少施工裂缝的措施

重视混凝土在高蒸发条件下的质量变化,预防为主。施工过程严格按照施工规范进行,根据现场温度情况,结合混凝土搅拌物的物理特征,适当调整混凝土比例,加大水灰比,添加高效减水剂。桥梁工程中多用的水泥是硅酸盐水泥,混凝土蒸发收缩较快,容易产生裂缝,可以掺入适当的缓凝剂。如果水的温度在30度以上,可以加入适量冰块降低水温。

注意表面养护。浇筑混凝土之前,要注意对钢模板外侧进行洒水降温,确保表面光滑,不易粘膜。浇筑完成后,由于混凝土水化热,钢板温度较高,可以在钢板外壁用草袋覆盖,然后进行洒水降温。拆模后立刻用草袋进行洒水养护,确保混凝土表面湿润,不因失水速度过快造成裂缝。

进行施工工艺控制。首先是施工材料的控制,要对钢筋、水泥、碎石等原材料进行严格的抽样检查,确保原材料符合施工要求。对混凝土的混合比例,可以采用对比试验,在不同的条件下进行含水量检验,及时调整混合比例。然后是混凝土的搅拌和浇筑。搅拌时间不少于一两分钟,运输时间较短, 及时修补裂缝。公路桥梁施工规范规定,表面裂缝小于0.15mm深度小于10mm的裂缝可以不用处理,这种规格的缝隙主要是由于混凝土表面干缩引起的无害缝隙,不对混凝土整体产生破坏性影响。但是当缝隙超过以上要求,就必须及时进行缝隙修补。缝隙修补多采用1:2的水泥砂浆,先凿出裂缝未到发展位置,用砂浆磨平,这种方法比较简单,但是外观不美,能看出明显的修补痕迹。另一种方法是灌浆法,填充裂缝和承受压力,将裂缝两边的混凝土粘在一起,有一定的抗形变能力。目前灌浆法主要采用环氧树脂进行修补。

三、结语:

裂缝是不可避免的,如何采取施工方法来控制大的裂缝的产生,是工程技术人员需要深入考虑的问题。

参考文献:

[1]郑春海.浅析公路桥梁施工中混凝土裂缝的成因及防治措施[J].现代企业文化,2010,12.

[2]王阳.公路桥梁施工中混凝土裂缝修补[J].辽宁建材,2005,04.

[3]董伟江.高速公路桥梁施工中混凝土裂缝产生的原因及防治措施[J].交通世界,2011,09.



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