橋梁施工中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及應(yīng)對(duì)措施

1、橋梁施工中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及應(yīng)對(duì)措施0 引言隨著我國(guó)橋梁技術(shù)的突飛猛進(jìn)，大體積混凝土在橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。混凝土是應(yīng)用最廣泛最重要的工程材料之一，具有 取材廣泛、價(jià)格低廉、抗壓強(qiáng)度高、耐火性好、不易風(fēng)化、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，可以預(yù)計(jì)隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的迅猛發(fā)展，其應(yīng)用 領(lǐng)域還會(huì)進(jìn)一步拓寬。在應(yīng)用混凝土材料進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)、公路、橋梁及隧道等工程建設(shè)中，人們也發(fā)現(xiàn)，混凝土開(kāi)裂是最常見(jiàn)的一種病害，并且已成為影響工程結(jié)構(gòu)使用壽命的重要影響因素之一。在混凝土橋梁結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的各種各樣的裂縫， 形成的原因也是千差萬(wàn)別，因此其 危害性也會(huì)有顯著的差異。1 橋梁施工中混凝土裂縫概述一般來(lái)講，橋梁

2、施工中混凝土裂縫可分為溫度引起的裂縫、收縮 引起的裂縫、鋼筋銹蝕引起的裂縫、沉降引起的裂縫、凍脹引起的裂縫、施工材料質(zhì)量引起的裂縫及施工裂縫等。溫度變化引起的裂縫混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時(shí)混凝土將發(fā)生變形，一旦變形受阻，則會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)， 即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中。溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超出活載應(yīng)力。收縮引起的裂縫收縮裂縫是混凝土因收縮而發(fā)生的體積變化，它主要包括塑性收縮裂縫和干縮裂縫。塑性收縮裂縫主要發(fā)生在初凝開(kāi)始，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)之前此時(shí)水泥水化反應(yīng)劇烈，會(huì)出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮。收縮時(shí)，表層受到深層混凝土以

3、及模板、鋼筋的制約，使由軟變硬中的塑態(tài)混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而形成微裂縫。而干縮裂縫則多發(fā)生在混凝土硬化前后此時(shí)混凝土表層水分散發(fā)快，內(nèi)部散發(fā)慢，因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮。 表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束致使表面混凝土承受拉力，當(dāng)表面混凝土受到的拉應(yīng)力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生收縮裂縫。沉降引起的裂縫由于基礎(chǔ)產(chǎn)生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。當(dāng)其超過(guò)混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度時(shí)，結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。鋼筋銹蝕引起的裂由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足，混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕碳化至鋼筋表而，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介人鋼筋中鐵離子含量較高，均可引起鋼筋表面

4、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(yīng)，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來(lái)增長(zhǎng)約24 倍，從而對(duì)周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開(kāi)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(jié)構(gòu)承載力下降，并將誘發(fā)其他形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。凍脹引起的裂縫混凝土構(gòu)件是非勻質(zhì)密實(shí)構(gòu)件，其內(nèi)部存在各種空隙，當(dāng)處于吸水飽和狀態(tài)的混凝土溫度低于0C 時(shí)，內(nèi)部水分凍結(jié)，體積膨脹9，使混凝土因膨脹而產(chǎn)生拉應(yīng)力導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。冬季施工時(shí)，對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施，也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。溫度低

5、于0C 和混凝土吸水飽和，是發(fā)生凍脹破壞的必要條件。另外，當(dāng)混凝土中骨料空隙多、吸水性強(qiáng)，骨料中含泥土等雜質(zhì)過(guò)多；混凝土水灰比偏大、振搗不密實(shí)；養(yǎng)護(hù)不足使混凝土早期受凍等，均可能導(dǎo)致混凝土凍脹裂縫。2 裂縫控制措施分析2.1 加強(qiáng)溫度控制，改善混凝土裂縫充分改良骨料的配置，適當(dāng)增加添加劑， 盡可能采用干硬性混凝土進(jìn)行橋梁施工，這樣可有效降低混凝土中的水泥成分。在混凝土的拌和過(guò)程中，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)⑺疄⒃谒槭?，達(dá)到冷卻碎石的目的，從而降低了混凝土澆注時(shí)的溫度。尤其在夏天的施工中， 必須減少混凝土的澆注厚度，利用澆注層的面積，充分散熱。適當(dāng)條件下，可在混凝土內(nèi)部敷設(shè)降溫水管，達(dá)到全面降溫混凝土的目

6、的。對(duì)于施工工序的安排，必須時(shí)間合理。對(duì)于混凝土暴露面積，要適宜。對(duì)混凝土來(lái)說(shuō)， 其性能的好壞常常異常重要，選擇高性能的混凝土，增加抗裂效果， 避免表面干縮程度大的混凝土應(yīng)用于橋梁施工中。塑性沉降裂縫在施工中常常見(jiàn)到，所以在施工中必須加強(qiáng)基礎(chǔ)處理，合理對(duì)支架進(jìn)行布置。就支架來(lái)說(shuō)，必須用面積法測(cè)定表面受力，采取預(yù)壓措施，來(lái)減低非彈性形變的產(chǎn)生。在混凝土中添加減水劑，這樣的話能避免泌水，增加了混凝土保護(hù)層厚度，在橋梁施工中，有必要采取二次抹面。對(duì)于塑性收縮裂縫而言，其主要的防治方法是加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，然后降低混凝土中水分增發(fā)的速度。此方法具體是用麻袋以及海綿等物質(zhì)覆蓋混凝土結(jié)構(gòu)的表面，對(duì)混凝土

7、進(jìn)行澆水濕治。溫度裂縫的防治措施，主要是加強(qiáng)注意施工中混凝土澆注時(shí)間以及速度， 在澆注過(guò)程中控制溫度。在夏季而言，混凝土骨料必須進(jìn)行灑水，而在冬季施工中，混凝土表面采取保溫措施。2.2 施工控制嚴(yán)格控制混凝土施工配合比，根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)和質(zhì)量檢驗(yàn)以及混凝土和易性的要求確定配合比，嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量，要求監(jiān)理嚴(yán)格監(jiān)督控制。把好質(zhì)量關(guān)，選擇級(jí)配良好的石子，控制砂的粒徑及含量，適當(dāng)減少空隙率以減少混凝土收縮量，從而加強(qiáng)混凝土抗裂強(qiáng)度。養(yǎng)護(hù)實(shí)踐證明，混凝土養(yǎng)護(hù)工作，是整個(gè)施工過(guò)程中非常重要環(huán)節(jié)，忽視對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)，既會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度，又易使其在硬化過(guò)程中失水得不到及時(shí)補(bǔ)償而產(chǎn)生裂縫。更重要

8、的是在高溫下施工，應(yīng)經(jīng)常澆水養(yǎng)護(hù)，一來(lái)可減少溫度產(chǎn)生的裂縫，二來(lái)可降低由于混凝土的收縮而產(chǎn)生的約 束應(yīng)力，有效控制裂縫。2.3 裂縫修補(bǔ)2.3.1 表面修補(bǔ)裂縫的修補(bǔ)方法通常是表面修補(bǔ)，其優(yōu)勢(shì)十分明顯，常常處理表面裂縫以及深度裂縫，而且對(duì)于混凝土的結(jié)構(gòu)承載力影響很小。表面修補(bǔ)法，作為裂縫修補(bǔ)的常用技術(shù)，一般來(lái)講，其做法就是表面涂漿，即在混凝土裂縫的表面涂抹水泥漿，有些橋梁工程中采用環(huán)氧膠泥進(jìn)行表面涂抹，并為了滿足防腐需要，在裂縫涂漿后，采取刷漆措施。有些時(shí)候，表面修補(bǔ)完成后，往往由于應(yīng)力的存在，使得混凝土裂縫繼續(xù)開(kāi)裂，此時(shí)可在裂縫的表面粘附玻璃纖維布，確 保裂縫修補(bǔ)完整。2.3.2 灌漿法當(dāng)裂

9、縫對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)有嚴(yán)重影響的時(shí)候，或者橋梁對(duì)防滲有著一定的要求時(shí)，表面修補(bǔ)已不能滿足相關(guān)要求，必須采用灌漿法進(jìn)行處理。所謂灌漿法，通常而言，是采用真空壓力設(shè)備將漿質(zhì)料壓入裂縫中，漿質(zhì)料隨著時(shí)間的推移，會(huì)達(dá)到硬化，硬化后的漿質(zhì)料與混凝土形成具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的整體，避免的裂縫的存在，并具備 一定的密封性能。漿質(zhì)材料通常有很多種，在工程中一般采用水泥漿或者環(huán)氧聚合物，對(duì)于裂縫比較嚴(yán)重的，可采用甲基丙烯酸酯以及聚氨酯作為漿質(zhì)料。2.3.3 嵌縫法嵌縫法是裂縫修補(bǔ)方法中非常有效的方法。所謂嵌縫法，既可對(duì)裂縫進(jìn)行封堵，有利于裂縫外觀的平整。2.3.4 結(jié)構(gòu)加固法在很多橋梁工程中，有些裂縫的產(chǎn)生，會(huì)嚴(yán)重改變混凝土結(jié)構(gòu)性能，對(duì)橋梁壽命以及使用性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。此時(shí) 對(duì)于橋梁混凝土裂縫，必須采取結(jié)構(gòu)加固法來(lái)進(jìn)行混凝土加固