桥梁施工裂缝原因研究论文

2019-10-27 论文

  摘要:本文对混凝土桥梁施工裂缝的种类和产生的原因作了分析,供广大工程技术人员参考。

  关键词:桥梁施工;施工裂缝;施工质量

  1荷载引起的裂缝

  荷载裂缝产生的原因在于施工过程中,不加限制地堆放施工机具、材料;不了解预制结构受力特点,随意翻身、起吊、运输、安装,不按设计图纸施工,擅自更改结构施工顺序,改变结构受力模式;不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。

  2温度变化引起的裂缝

  混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或结构内部温度发生变化,混凝土将发生变形,若变形遭到约束,则在结构内将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中,温度应力可以达到甚至超出活载应力。温度裂缝区别于其他裂缝的最主要特征是随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化的主要施工因素有:

  (1)水化热。出现在施工过程中,大体积混凝土(厚度超过2.0m)浇筑之后由于水泥水化放热,致使内部温度很高,内外温差太大,致使表面出现裂缝。施工中应根据实际情况,尽量选择水化热低的水泥品种,限制水泥单位用量,减少骨料人模温度,降低内外温差,并缓慢降温,必要时可采用循环冷却系统进行内部散热,或采用薄层连续浇筑以加快散热。

  (2)蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当,混凝土骤冷骤热,内外温度不均,易出现裂缝。

  3收缩引起的裂缝

  在实际工程中,混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中,塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因。

  塑性收缩。发生在施工过程中、混凝土浇筑后4~5h左右,此时水泥水化反应激烈,分子链逐渐形成,出现泌水和水分急剧蒸发,混凝土失水收缩,同时骨料因自重下沉,因此时混凝土尚未硬化,称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大,可达1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡,便形成沿钢筋方向的裂缝。

  缩水收缩(干缩)。混凝土结硬以后,随着表层水分逐渐蒸发,湿度逐步降低,混凝土体积减小,称为缩水收缩(干缩)。因混凝土表层水分损失很快,内部损失慢,因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩,表面收缩变形受到内部混凝土的约束,致使表面混凝土承受拉力,当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时,便产生收缩裂缝。

  4施工工艺质量引起的裂缝

  在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中,若施工工艺不合理、施工质量低劣,容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现。

  5.裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异,比较典型常见的有:

  5.1混凝土保护层过厚,或乱踩已绑扎的上层钢筋,使承受负弯矩的受力筋保护层加厚,导致构件的有效高度减小,形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。

  5.2混凝土振捣不密实、不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞,导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。

  5.3混凝土浇筑过快,混凝土流动性较低,在硬化前因混凝土沉实不足,硬化后沉实过大,容易在浇筑数小时后发生裂缝,既塑性收缩裂缝。

  5.4混凝土搅拌、运输时间过长,使水分蒸发过多,引起混凝土塌落度过低,使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。

  5.5混凝土初期养护时急剧干燥,使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝。

  5.6用泵送混凝土施工时,为保证混凝土的流动性,增加水和水泥用量,或因其它原因加大了水灰比,导致混凝土凝结硬化时收缩量增加.使得混凝土体积上出现不规则裂缝。

  5.7混凝土分层或分段浇筑时,接头部位处理不好,易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。如混凝土分层浇筑时,后浇混凝土因停电、下雨等原因未能在前浇混凝土初凝前浇筑,引起层面之间的水平裂缝;采用分段现浇时,先浇混凝土接触面凿毛、清洗不好,新旧混凝土之间粘结力小。或后浇混凝土养护不到位,导致混凝土收缩而引起裂缝。

  5.8混凝土早期受冻,使构件表面出现裂纹,或局部剥落,或脱模后出现空鼓现象。

  5.9施工时模板刚度不足,在浇筑混凝土时,由于侧向压力的作用使得模板变形.产生与模板变形一致的裂缝。

  5.10施工时拆模过早.混凝土强度不足,使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。

  5.11施工前对支架压实不足或支架刚度不足,浇筑混凝土后支架不均匀下沉,导致混凝土出现裂缝。

  5.12安装顺序不正确.对产生的后果认识不足,导致产生裂缝。如钢筋混凝土连续梁满堂支架现浇施工时,钢筋混凝土墙式护栏若与主梁同时浇筑,拆架后墙式护栏往往产生裂缝;拆架后再浇筑护栏,则裂缝不易出现。

  5.13施工质量控制差。任意套用混凝土配合比,水、砂石、水泥材料计量不准,结果造成混凝土强度不足和其他性能(和易性、密实度)下降,导致结构开裂。

  6桥梁混凝土裂缝的施工防治措施

  6.1材料的控制

  施工工艺是保证混凝土构件质量的关键、除施工的施工操作应严格按照施工技术规范的有关规定进行,对原材料(钢筋、水泥、砂、碎石、水等)都应进行严格的抽样检验。对混凝土配合比应进行对比试验.在高温下或雨后施工对砂、碎石应进行含水量实验,及时调整施工配合比,确保混凝土的施工质量。

  6.2温度的控制

  (1)改善骨料级配,采用干硬性混凝土、加添加剂等措施以减少混凝土中的水泥用量;拌和混凝土时用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度;热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;在混凝土中埋设水管,通入冷水降温;规定合理的拆模时问,气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度变化;施工中长期暴露的混凝土浇筑体表面或薄壁结构,在寒冷季节采用保温等措施。

  (2)合理地分缝分块,避免基础过大起伏;合理地安排施工工序,避免过大的高差和侧面长期暴露。另外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力.防止表面干缩。特别是保证混凝土的质量对防止裂缝十分重要。应特别注意避免产生贯穿裂缝,出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的。因此施工中应以预防其贯穿性裂缝的发生为主。

  6.3非结构性裂缝防止措施

  防止塑性沉降裂缝的措施有基础处理、支架搭设进行科学设计、严格施工.对支架进行全面积预压以消除非弹性变形;砼中加减水剂减少砼泌水,确保砼保护层厚度、砼施工时进行二次抹面。防止塑性收缩裂缝的措施有加强早期砼养护以降低砼中水份蒸发速率。方法是结构外露面覆盖麻袋、海绵等浇水湿治养护。防止温差裂缝的措施有合理安排砼浇注顺序及浇筑速度,在砼浇注的过程中消除部分温差。夏季施工时骨料要洒水降温.冬季施工时砼表面应覆盖保温。

  防止干缩裂缝的措施有设计部门布设足够的控制裂缝的分布筋.施工配合比设计时减小水灰比.尽量增加骨料用量、增大骨料粒径.施工完成后加强砼的湿治养护。防止龟裂的措施有配合比设计时水泥用量不宜过多.振捣要密实而不过振,砼表面泌水及浮浆要及时清除并注意及时养护。

  7结束语

  在桥梁施工过程中,只要严格控制好材料质量、施工工艺、以及现场的施工管理,根据现场条件,材料特点,气温等多种因素,采取合理的措施,就能有效地控制裂缝的产生,确保工程质量。

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