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摘要:在现实中,混凝土桥梁是最为常见的桥梁,因为混凝土桥梁具有一定的廉价性、可塑性以及易修补性。但是在最近几年里,对于因为混凝土出现裂缝从而导致桥梁垮塌事故的比比皆是.因此,有效的加强桥梁混凝土裂缝的控制对于混凝土桥梁来说有着非常重要的意义。
关键词:公路桥梁;混凝土;裂缝;控制
中图分类号: K928 文献标识码: A
引言
桥梁施工是高速公路工程建设中的重要组成部分,而混凝土是桥梁施工中运用得比较多的材料,它在施工实践中具有重要的作用。然而,由于受到多方面因素的影响,在高速公路桥梁施工中,混凝土往往会出现裂缝现象,这些裂缝的产生不仅会影响正常的施工进度,还会降低工程质量。本文探讨分析了混凝土裂缝产生的原因并提出相应的应对策略。
一、混凝土产生裂缝的原因
1、温度原因
我们所熟知的混凝土在一般情况下具有热胀冷缩的特征,并且混凝土会受到水泥出现的水化放热以及照射、周围不断变化的温度、大气温度的变化的影响,使得混凝土在一定程度上出现膨胀以及收缩的现象,混凝土在这个过程中会随之产生出一种应力。当这种应力大于混凝土自身所能够承载的强度以后,在混凝土的表面就会出现裂缝。这种裂缝问题与其他形式的裂缝有着一定的差异,因为这种因为温度变化而产生的裂缝随着温度的变化而出现合拢或者扩张。当混凝土处于一种逐渐凝固的状态时,由于混凝土表层的水分过快的蒸发,或者混凝土内部产生剧烈的水化热效应,这些都会使得混凝土的内部结构产生巨大变化,从而使得混凝土出现裂缝。
2、混凝土拉应力的变化方面
混凝土是由水泥、石子和水等组成的有机混合物之,尤其是有一定的化学和物理性质。在施工建设的过程中,混凝土会放出大量的热能和高温,混凝土的拉应力就会发生变化;同时,在后期的处理过程中,混凝土温度的变化也会出现拉应力的变化。通过以上的分析我们知道,混凝土的抗压力和拉伸力都有一定的极限,如果混凝土因为温度的原因出现拉应力超出混凝土的抗裂能力时,就会出现建筑过程中的裂缝,这是不可避免的。
3、钢筋锈蚀
在通常情况下,公路桥梁的基础机构会长时间的暴露在自然状态下,再加之周边环境因素的影响,并且高速公路桥梁的自身保护性能比较弱、缺乏良好的密实性以及缺乏完善的防腐设施。因此高速公路桥梁在具体施工中会时常受到外界的腐蚀,当桥梁一旦受到腐蚀的时候,桥梁内部结构的钢筋也会在不同程度上受到影响,这个时候钢筋的体积就会出现膨胀的情况,从而使得混凝土产生不同程度的裂缝。随着时间的推移,混凝土裂缝的程度会越来愈大,越来越恶劣,最后导致混凝土表层的保护层出现剥落的情况以及钢筋出现断裂的情况。
4、施工方面
施工存在的问题与不足是导致混凝土裂缝产生的重要原因,其中最常见的原因是由混凝土自身的收缩而引起的裂缝现象,主要包括塑性收缩、缩水收缩、自生收缩、碳化收缩四种情况。其中裂缝产生最主要的原因是塑性收缩,其形成机理为:在混凝土浇筑大约五个小时之后,水泥往往会发生最为激烈的水化反应,并逐渐形成一条分水链。在这时候,水分会被急剧的蒸发,骨料会不断的发生下沉现象,如果混凝土还没有硬化,就会出现塑性收缩现象。另外,在骨料下沉的过程中,还会受到诸如钢筋等物体的阻挡,进而形成沿钢筋布置方向收缩的裂缝。混凝土初步硬化之后,表面的水分会被蒸发,混凝土体积变小,出现缩水收缩现象。如果混凝土内外收缩不均匀,表面收缩过大,便会受到内部的制约,进而使得表面混凝土承受一定的拉力,当这个值超过一定范围的时候,就会产生收缩性裂缝。
二、高速公路桥梁施工中的混凝土裂缝控制策略
1、施工预防措施
当温度在25-30摄氏度时的高温环境下进行混凝土浇注施工必须充分重视高气温,高蒸发的特殊条件下,对混凝土的质量的影响。在施工过程中除严格按照国家有关技术标准和公路桥梁施工技术规范外,还应根据现场的实际情况及混凝土拌合物特征条件,采取行之有效的措施。
(1)对混凝土配合比设计,应考虑高温,高蒸发引起拌和物塌落度的损失,适当调整混凝士配合比增加用水量,加大水灰比,为避免混凝土下降可添加适量的高效减水剂。
(2)桥梁工程所用水泥,多用普通硅酸鹽水泥,普通硅配盐水泥水化热高,混凝土蒸发收缩凝固较快,使混凝土表面产生裂缝,为缓解混凝土急剧收缩可适当掺入缓凝剂。
(3)酷暑高温,混凝土拌合用水均在30摄氏度以上,为改善混凝土浇注后温度过高,可在水中加冰块降低混凝土拌合用水的温度,或者在夜间施工,避免高温烈日。
(4)砂、碎石等材料在混凝土中所占比例80%左右,因此在高温下必须采取遮阳洒水措施来降低砂、石料的使用温度。
2、优选材料
(1)水泥
在选用水泥品种时应兼顾水泥水化热和收缩作用,应尽量选用低水化热、低收缩的水泥,由于水泥矿物内发热速率最快且发热量最大的是铝酸三钙,并且水泥越细则其发热速率越快,但其不影响最终发热量,因此在选用水泥时应尽量选用矿渣硅酸盐水泥和火山灰水泥,同时应充分利用其后期强度以减少水泥用量,由于桥梁混凝固尤其是大体积混凝土施工工期较长,施工后不可能在28d内施加荷载,因此可将混凝土标准强度的龄期适当延长,即充分利用其后期强度。
(2)骨料
桥梁混凝土所采用的粗骨料应采用连续级配、粒径良好、低弹性模量的骨料,细骨料应控制其细度模数在2.7-3.1范围内,且应控制其含泥量最低,砂率最佳值为0.33,以免因砂率过高形成粗骨料多、细骨料少而增加收缩,宜导致开裂,同时应尽量降低砂石的吸水率以利于降低收缩。
(3)粉煤灰
在混凝土内掺加粉煤灰可减少水泥用量即水泥水化热量,并可改善混凝土和易性,利于增加其密实度,提高抗渗能力,并可降低混凝土的最终收缩值,混凝土内的粉煤灰主要起物理填充作用并可增强粉末效应,因此可增强密实度及减少沁水和离析现象,同时其尚可延缓水化热峰值出现时间及降低温度峰值。
(4)外加剂
在混凝土内掺加适量减水剂可改善混凝土的和易性,并可降低水灰比以减少水泥用量;掺加缓凝剂可延缓混凝土放热峰值出现时间而利于减少裂缝出现的概率;掺加膨胀剂来代替水泥并使混凝土产生适度膨胀,适度膨胀可抵消混凝土内部分拉应力而减少裂缝生成的可能性。
3、裂缝补修措施
(1)表面补修
顾名思义,其做法是在公路桥梁的表面涂浆,即在裂缝的表面涂上水泥浆,有时也可以使用环氧胶泥涂抹,若混凝土的裂缝继续开裂,则可在裂缝表面粘附一些玻璃纤维布以确保修补的完整性。该方法的优势非常明显,常处理表面裂缝和深度裂缝,并且对其结构承载力的影响非常小。
(2)灌浆法
一般而言,它主要是用真空压力装置将浆质料压进裂缝之中,并随时间的推移而不断硬化,混凝土与浆质料形成稳定的整体,从而避免裂缝的存在,且密封性能较好。浆质材料一般是水泥浆或环氧聚合物,当裂缝比较严重时,可用甲基丙烯酸酯及聚氨酯等作为浆质料。
(3)嵌缝法
它是一种比较有效的裂缝补修方法,在裂缝处开槽后填充一些止水材料,既可以封堵裂缝,又能保证裂缝外观平整;
(4)结构加固法
在公路桥梁建设工程中,有些裂缝可能会改变混凝土的结构性能,对公路桥梁的使用性能会产生严重的影响,这种方法可以增加混凝土结构的预应力、加固支点以及混凝土补强。结合裂缝产生的原因,选择合适的补修措施,对整个工程的建设具有非常重大的意义。
结束语
高速公路与桥梁是进行物流运输的重要工具,随着生产生活活动以及车辆地不断增加,高速公路与桥梁所需要承受的荷载也越来越高。混凝土裂缝的出现不仅会减少工程的使用年限也会给人民的安全带来威胁,有效地对裂缝进行控制是保证我国继续向前发展的重要举措。
参考文献
[1]曾秀飞.高速公路桥梁施工中混凝土裂缝成因及防治措施[J].中国科技博览,2012(2).
[2]陈剑.桥梁工程施工中混凝土裂缝控制[J].中国科技博览,2012.
[3]陈剑.桥梁工程施工中混凝土裂缝控制[J].中国科技博览,2012(3).
关键词:公路桥梁;混凝土;裂缝;控制
中图分类号: K928 文献标识码: A
引言
桥梁施工是高速公路工程建设中的重要组成部分,而混凝土是桥梁施工中运用得比较多的材料,它在施工实践中具有重要的作用。然而,由于受到多方面因素的影响,在高速公路桥梁施工中,混凝土往往会出现裂缝现象,这些裂缝的产生不仅会影响正常的施工进度,还会降低工程质量。本文探讨分析了混凝土裂缝产生的原因并提出相应的应对策略。
一、混凝土产生裂缝的原因
1、温度原因
我们所熟知的混凝土在一般情况下具有热胀冷缩的特征,并且混凝土会受到水泥出现的水化放热以及照射、周围不断变化的温度、大气温度的变化的影响,使得混凝土在一定程度上出现膨胀以及收缩的现象,混凝土在这个过程中会随之产生出一种应力。当这种应力大于混凝土自身所能够承载的强度以后,在混凝土的表面就会出现裂缝。这种裂缝问题与其他形式的裂缝有着一定的差异,因为这种因为温度变化而产生的裂缝随着温度的变化而出现合拢或者扩张。当混凝土处于一种逐渐凝固的状态时,由于混凝土表层的水分过快的蒸发,或者混凝土内部产生剧烈的水化热效应,这些都会使得混凝土的内部结构产生巨大变化,从而使得混凝土出现裂缝。
2、混凝土拉应力的变化方面
混凝土是由水泥、石子和水等组成的有机混合物之,尤其是有一定的化学和物理性质。在施工建设的过程中,混凝土会放出大量的热能和高温,混凝土的拉应力就会发生变化;同时,在后期的处理过程中,混凝土温度的变化也会出现拉应力的变化。通过以上的分析我们知道,混凝土的抗压力和拉伸力都有一定的极限,如果混凝土因为温度的原因出现拉应力超出混凝土的抗裂能力时,就会出现建筑过程中的裂缝,这是不可避免的。
3、钢筋锈蚀
在通常情况下,公路桥梁的基础机构会长时间的暴露在自然状态下,再加之周边环境因素的影响,并且高速公路桥梁的自身保护性能比较弱、缺乏良好的密实性以及缺乏完善的防腐设施。因此高速公路桥梁在具体施工中会时常受到外界的腐蚀,当桥梁一旦受到腐蚀的时候,桥梁内部结构的钢筋也会在不同程度上受到影响,这个时候钢筋的体积就会出现膨胀的情况,从而使得混凝土产生不同程度的裂缝。随着时间的推移,混凝土裂缝的程度会越来愈大,越来越恶劣,最后导致混凝土表层的保护层出现剥落的情况以及钢筋出现断裂的情况。
4、施工方面
施工存在的问题与不足是导致混凝土裂缝产生的重要原因,其中最常见的原因是由混凝土自身的收缩而引起的裂缝现象,主要包括塑性收缩、缩水收缩、自生收缩、碳化收缩四种情况。其中裂缝产生最主要的原因是塑性收缩,其形成机理为:在混凝土浇筑大约五个小时之后,水泥往往会发生最为激烈的水化反应,并逐渐形成一条分水链。在这时候,水分会被急剧的蒸发,骨料会不断的发生下沉现象,如果混凝土还没有硬化,就会出现塑性收缩现象。另外,在骨料下沉的过程中,还会受到诸如钢筋等物体的阻挡,进而形成沿钢筋布置方向收缩的裂缝。混凝土初步硬化之后,表面的水分会被蒸发,混凝土体积变小,出现缩水收缩现象。如果混凝土内外收缩不均匀,表面收缩过大,便会受到内部的制约,进而使得表面混凝土承受一定的拉力,当这个值超过一定范围的时候,就会产生收缩性裂缝。
二、高速公路桥梁施工中的混凝土裂缝控制策略
1、施工预防措施
当温度在25-30摄氏度时的高温环境下进行混凝土浇注施工必须充分重视高气温,高蒸发的特殊条件下,对混凝土的质量的影响。在施工过程中除严格按照国家有关技术标准和公路桥梁施工技术规范外,还应根据现场的实际情况及混凝土拌合物特征条件,采取行之有效的措施。
(1)对混凝土配合比设计,应考虑高温,高蒸发引起拌和物塌落度的损失,适当调整混凝士配合比增加用水量,加大水灰比,为避免混凝土下降可添加适量的高效减水剂。
(2)桥梁工程所用水泥,多用普通硅酸鹽水泥,普通硅配盐水泥水化热高,混凝土蒸发收缩凝固较快,使混凝土表面产生裂缝,为缓解混凝土急剧收缩可适当掺入缓凝剂。
(3)酷暑高温,混凝土拌合用水均在30摄氏度以上,为改善混凝土浇注后温度过高,可在水中加冰块降低混凝土拌合用水的温度,或者在夜间施工,避免高温烈日。
(4)砂、碎石等材料在混凝土中所占比例80%左右,因此在高温下必须采取遮阳洒水措施来降低砂、石料的使用温度。
2、优选材料
(1)水泥
在选用水泥品种时应兼顾水泥水化热和收缩作用,应尽量选用低水化热、低收缩的水泥,由于水泥矿物内发热速率最快且发热量最大的是铝酸三钙,并且水泥越细则其发热速率越快,但其不影响最终发热量,因此在选用水泥时应尽量选用矿渣硅酸盐水泥和火山灰水泥,同时应充分利用其后期强度以减少水泥用量,由于桥梁混凝固尤其是大体积混凝土施工工期较长,施工后不可能在28d内施加荷载,因此可将混凝土标准强度的龄期适当延长,即充分利用其后期强度。
(2)骨料
桥梁混凝土所采用的粗骨料应采用连续级配、粒径良好、低弹性模量的骨料,细骨料应控制其细度模数在2.7-3.1范围内,且应控制其含泥量最低,砂率最佳值为0.33,以免因砂率过高形成粗骨料多、细骨料少而增加收缩,宜导致开裂,同时应尽量降低砂石的吸水率以利于降低收缩。
(3)粉煤灰
在混凝土内掺加粉煤灰可减少水泥用量即水泥水化热量,并可改善混凝土和易性,利于增加其密实度,提高抗渗能力,并可降低混凝土的最终收缩值,混凝土内的粉煤灰主要起物理填充作用并可增强粉末效应,因此可增强密实度及减少沁水和离析现象,同时其尚可延缓水化热峰值出现时间及降低温度峰值。
(4)外加剂
在混凝土内掺加适量减水剂可改善混凝土的和易性,并可降低水灰比以减少水泥用量;掺加缓凝剂可延缓混凝土放热峰值出现时间而利于减少裂缝出现的概率;掺加膨胀剂来代替水泥并使混凝土产生适度膨胀,适度膨胀可抵消混凝土内部分拉应力而减少裂缝生成的可能性。
3、裂缝补修措施
(1)表面补修
顾名思义,其做法是在公路桥梁的表面涂浆,即在裂缝的表面涂上水泥浆,有时也可以使用环氧胶泥涂抹,若混凝土的裂缝继续开裂,则可在裂缝表面粘附一些玻璃纤维布以确保修补的完整性。该方法的优势非常明显,常处理表面裂缝和深度裂缝,并且对其结构承载力的影响非常小。
(2)灌浆法
一般而言,它主要是用真空压力装置将浆质料压进裂缝之中,并随时间的推移而不断硬化,混凝土与浆质料形成稳定的整体,从而避免裂缝的存在,且密封性能较好。浆质材料一般是水泥浆或环氧聚合物,当裂缝比较严重时,可用甲基丙烯酸酯及聚氨酯等作为浆质料。
(3)嵌缝法
它是一种比较有效的裂缝补修方法,在裂缝处开槽后填充一些止水材料,既可以封堵裂缝,又能保证裂缝外观平整;
(4)结构加固法
在公路桥梁建设工程中,有些裂缝可能会改变混凝土的结构性能,对公路桥梁的使用性能会产生严重的影响,这种方法可以增加混凝土结构的预应力、加固支点以及混凝土补强。结合裂缝产生的原因,选择合适的补修措施,对整个工程的建设具有非常重大的意义。
结束语
高速公路与桥梁是进行物流运输的重要工具,随着生产生活活动以及车辆地不断增加,高速公路与桥梁所需要承受的荷载也越来越高。混凝土裂缝的出现不仅会减少工程的使用年限也会给人民的安全带来威胁,有效地对裂缝进行控制是保证我国继续向前发展的重要举措。
参考文献
[1]曾秀飞.高速公路桥梁施工中混凝土裂缝成因及防治措施[J].中国科技博览,2012(2).
[2]陈剑.桥梁工程施工中混凝土裂缝控制[J].中国科技博览,2012.
[3]陈剑.桥梁工程施工中混凝土裂缝控制[J].中国科技博览,2012(3).