对桥梁施工大体积混凝土裂缝成因与防治研究

发表时间:2020/12/28   来源:《基层建设》2020年第25期   作者:邱学靖
[导读] 摘要:桥梁工程在我国基础设施建设中起到重大作用。
        中铁上海局第六工程有限公司  云南昆明  650217
        摘要:桥梁工程在我国基础设施建设中起到重大作用。经过我们的不断摸索和创新我国桥梁工程施工技术有了高速发展,但在具体的施工过程中,还应该注意许多技术问题。大体积混凝土出现裂缝,对桥梁的结构安全造成了一定的威胁,因此必须要在施工过程中采取合适的措施对这些裂缝进行防治,在出现裂缝之后必须要及时解决,防止这些裂缝不断扩大,以免危害工程的稳定性和牢固性。基于此,从澜沧江特大桥实际施工的角度对混凝土出现裂缝的原因进行简明地探析,并且在此基础上提出具有针对性的处理措施,还望能够对解决施工之中的裂缝危害提供值得借鉴的经验。
        关键词:桥梁施工;大体积混凝土;裂缝成因;防治分析
        引言
        大体积混凝土在现代工程建设中具有非常重要的作用,无论是在桥梁大坝、建筑物还是地下室等大型施工当中,都需要使用混凝土来进行浇筑。《普通混凝土配合比设计规程》对大体积混凝土进行了说明。具体来看,应该在了解混凝土物理力学性质的技术上结合工程实践,不断总结,在现有理论基础上进行完善和创新。
        1桥梁大体积混凝土施工裂缝防治的重要性
        大体积混凝土裂缝问题一直以来都困扰着桥梁施工,裂缝防治是大体积混凝土施工过程中非常重要的一项内容,桥梁采取大体积混凝土防治技术主要具有下几方面优势:①保证工程外形美观,如果大体积混凝土出现裂缝问题,将会直接影响桥梁的外观质量与行车质量,不利于工程项目建设的完成和应用,采用相应的措施方法,在保证原材料质量合格的基础上,重视全过程的质量管理,做好温度控制、加强养护等工作,这样不仅能够满足行车荷载要求,还可以提高外观水平,充分发挥大体积混凝土的价值和作用。②提高桥梁工程质量,大体积混凝土裂缝问题直接影响桥梁的工程质量,施工单位重视大体积裂缝防治,是质量控制的重要手段,通过约束和规范现场施工活动,顺利完成大体积混凝土浇筑作业,保证结构承载力、稳定性都能够符合标准要求。③延长工程使用寿命,大体积混凝土作为一项专项技术工程,在施工前需要做好施工方案设计,保证原材料质量、配合比设计都能满足行业标准,在此方式下,不仅可以提高工程质量,还能够延长道路桥梁使用寿命,预防裂缝问题的发生,为人们提供舒适、安全的行车环境。
        2大体积混凝土裂缝类型
        2.1温度裂缝
        温度裂缝是随着温度的变化产生混凝土膨胀收缩变形。尤其是在施工环节当中,早期裂缝形成的可能性相对较高,按照深度可以划分为表面裂缝、深层裂缝与贯穿裂缝。其中贯穿裂缝影响程度大,切断结构断面的同时还破坏了结构的整体性。通常来说,由温度收缩应力引起的裂缝是常见的裂缝类型,但大体积混凝土中水泥用量较多,水泥水化热产生的温度变化也导致裂缝的产生。
        2.2微裂缝
        微裂缝类型包含3种:一是粘着裂缝,即水泥粘接面区域产生的裂缝,以集料周围居多;二是水泥石裂缝,即集料与集料之间出现的水泥浆裂缝;三是集料本身的裂缝。由于微裂缝分布并不规则,沿截面而非贯穿,具有微裂缝的混凝土可以承受一定的拉力,但是在结构某些受拉力较大的薄弱环节,微裂缝在拉力作用下很容易导致早期断裂产生。微裂缝的存在同样也对混凝土基本性质与强度、刚度产生一定的影响。按照构造理论模型计算方式,水泥石出现收缩变形引起内应力也是微裂缝产生的一大因素。
        3大体积混凝土裂缝的成因分析
        3.1混凝土的水化热
        水泥在浇筑之后会出现长时间的水化作用,并且在此过程中会释放出大量的热量,水化的时间一般都集中在浇筑完成7d左右。通常情况下1g水泥可以释放大约500J的热量,如果按照每立方米水泥的质量在350~550kg计算,那每立方米的水泥在水化的时候可以释放17500~27500kJ的热量,此时内部的温度会出现骤增,据研究最高可达70℃左右,甚至还有可能高于这一数值。对于大体积这种特殊的混凝土来说,水化作用会更加严重,并且由于体积较大,因此散热也有一定的困难。

尤其是混凝土内外两方面在散热时需要的条件不一样,因此往往会造成外部温度被明显降低之后内部温度仍然居高不下,在这种情况下就会形成温度梯度,并且导致内部产生压应力,表面随即出现拉应力。一旦拉应力的值超过抗拉强度的最大值时,势必会出现不同程度的裂缝。
        3.2沉降和施工裂缝
        所谓沉降裂缝,就是混凝土表面顺着钢筋分布的方向出现的一系列裂缝,此类裂缝分布的面积也比较大,主要出现在拆除模板之后的3~7d内。出现沉降裂缝的主要原因是因为在浇捣混凝土的过程中骨料不断下降,并且混凝土中分泌出大量的水,在沉浮的过程中可能会受到钢筋和预埋件的阻碍,使得混凝土出现离析的现象,引起裂缝。施工裂缝主要是因为操作不够规范造成的,一般都是出现在模板处理阶段,比如拆模时间过早没有达到规范要求,或者脱模剂质量较差、涂抹脱模剂的时候没有做到均匀地涂刷,都有可能导致混凝土出现裂缝危害。
        3.3环境因素
        大体积混凝土施工期间,气温与环境的因素也是导致混凝土开裂的重要因素。外界气温越高,混凝土的浇筑温度也会随之提升,降温幅度过大也会导致温差出现,对于混凝土抗裂极为不利。从道路桥梁混凝土工程结构来说,自然环境条件变化所产生的温度荷载比较不稳定,控制难度也相对较高。
        4桥梁中大体积混凝土施工裂缝防治对策
        4.1加强混凝土配合比控制
        我们已经说过大体积混凝土是一种混合型的材料,其主要有水泥、砂石、水、外加剂等多种材料组成,混凝土质量和性能受到混凝土配比方案的直接影响,如果要进一步缓解混凝土施工裂缝问题的发生,加强混凝土配比设计工作是非常重要的,施工人员应该根据现场试验配比结果,确定合适的配比方案,严格按照技术要求进行混凝土的配制作业,保证混凝土质量能够满足设计、施工需要。除此之外,做好现场人员的技术培训,建立全面的审查制度,确保配比设计建立在科学、准确的数据基础上,通过试验分析提高混凝土配比。
        4.2沉降裂缝的控制
        对于沉降裂缝这种特殊的裂缝防治,应该从以下几点出发。首先就是在施工的时候应该要控制下料的位置靠下,并且在振捣底层钢筋的时候也要缓缓振动上方钢筋,保证上方钢筋不会黏连上水泥。在浇筑之前应该用清水将钢筋和模板润湿,起到降温的作用。如果是在夏季进行作业的话,应该要选择在早晚气温较低的时候进行。在浇筑的时候应该严格控制振捣时间,确保振捣的充分性,在分层浇筑的时候也必须要保证中间的时间间隔不宜过长。在澜沧江特大桥大体积混凝土施工中,施工时间错开了高温时段,振捣时间及质量、分层浇筑时间间隔均进行了严格控制。
        4.3减少环境影响
        环境影响可以从温度方面入手,例如为了更好地降低入模温度,可以尽量避免在夏季高温时进行混凝土浇筑,如需进行则可以选择夜间施工作业。同理,为了更好地控制混凝土的内外温度差异,应避免在冬季低温时进行浇筑。总体来看,为了减少环境产生的影响,需要在了解天气状态与环境影响的前提下做好充分准备。
        结束语
        综上所述,桥梁大体积混凝土施工过程中裂缝问题是必然存在的一种质量问题,针对这种现象施工企业应该做好裂缝防治措施,结合出现裂缝的主要原因采用合理的方法进行控制,目前对于混凝土裂缝的研究还不够深入全面,仍旧有很多裂缝问题没有得到解决,因此我们在实际的施工过程中还必须要多多观察,并且及时总结问题和经验,以求得更加优化的裂缝防治与解决方案。
        参考文献:
        [1]吴良群.桥梁工程中大体积混凝土裂缝的诸多因素及防治措施[J].广东建材,2010,26(8):45-46.
        [2]高正旺.水利工程中大体积混凝土裂缝成因及预防措施[J].中国新技术新产品,2010(19):113-113.
        [3]梁栋芝.论大体积混凝土施工裂缝防治措施[J].山西建筑,2016,42(4):116-117.
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