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橋梁高性能混凝土裂縫原因及預(yù)防措施
1混凝土常見裂縫的概述
裂縫是混凝土常見的病害之一,混凝土產(chǎn)生的裂縫原因比較復(fù)雜,主要原因還是由于混凝土內(nèi)部應(yīng)力和外部荷載作用以及溫差、干縮等因素作用下形成的。高性能混凝土產(chǎn)生裂縫就會在一定程度上影響結(jié)構(gòu)的耐久性能,因此在施工中應(yīng)盡量控制。經(jīng)過對橋梁工程的實踐,對橋梁高性能混凝土裂縫的出現(xiàn)及產(chǎn)生的原因進行分析,并提出預(yù)防措施。
2高性能混凝土產(chǎn)生裂縫的原因進行分析
2.1溫度裂縫
混凝土施工中,澆筑搗實后的混凝土,在早期凝結(jié)硬化階段,受到急劇升溫或急劇降溫,混凝土產(chǎn)生溫差變化,現(xiàn)在施工的高強度混凝土沒有采取測溫手段來掌握混凝土的中心溫度與環(huán)境溫度與混凝土表面溫度的溫差變化大小,而只是依靠混凝土強度來控制拆模時間,這樣很容易造成混凝土的溫差裂縫影響混凝土的耐久性能。
2.2沉陷裂縫
在橋梁臺座設(shè)計時,地基承載力設(shè)計有偏差造成地基在荷載的作用下承載力下降,或者橋梁臺座長時間受到水的浸泡也會使地基承載力下降,橋梁臺座中間地基沉陷,裂縫發(fā)生在梁體的中部,兩端沉陷裂縫會在距梁端的1/3~1/4范圍內(nèi)。
2.3干濕變形裂縫
高性能混凝土周圍環(huán)境的溫度變化,會產(chǎn)生干縮濕脹縫這種變形是由于混凝土中水分的變化所致,混凝土中的水分為凝膠粒子表面的吸附水、自由水、毛細管水等3種,當(dāng)毛細管水和粒子表面的吸附水發(fā)生變化時,混凝土就會產(chǎn)生干濕變形,由此產(chǎn)生附加應(yīng)力,當(dāng)這種應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時就會產(chǎn)生裂縫。
2.4塑性裂縫
俗稱龜裂,當(dāng)混凝土本身溫度與外界溫度相差懸殊,或本身溫度長時間過高,而氣候又很干燥時,便會出現(xiàn)塑性裂縫。
2.5施工不當(dāng)造成的裂縫
如橫板支撐剛度不足或拆模過早,可能引起混凝土開裂,混凝土養(yǎng)護不當(dāng),澆筑振搗過程中振搗時間長,特別是早期養(yǎng)護不及時也能產(chǎn)生裂縫。
3預(yù)防措施
3.1高性能混凝土溫度裂縫預(yù)防
主要是原材料的選擇和施工工藝控制,選用水化熱較低的水泥,在滿足混凝土強度的前提下,減少水泥用量,適當(dāng)加入礦物摻和料(粉煤灰、硅粉、礦渣超細粉等)可明顯降低水泥水化熱,降低混凝土內(nèi)部升溫,有利于改善混凝土的和易性,礦物摻和料在混凝土中主要起填充作用,加強了混凝土的密實性,提高混凝土的工作性、耐久性、強度,降低混凝土的彈性模量以減少混凝土的收縮。施工中將礦物摻合料代替部分水泥用量摻入混凝土中可降低工程成本。粗細骨料的用量是影響混凝土質(zhì)量的重要因素粗細骨料占混凝土體積的80%左右,所以要控制砂石用量。粗集料宜用表面粗糙,質(zhì)地堅硬、級配良好、空隙率小、無堿性反應(yīng),有害物質(zhì)及黏土含量不得超過規(guī)定要求。細骨料宜用顆粒較粗,空隙率小、含泥量較低的中砂。配合比設(shè)計時宜應(yīng)采用低水灰比,低用水量、以減少混凝土的收縮。施工工藝控制:延長混凝土的攪拌時間,攪拌要均勻,合理掌握拆模時間不能過早,當(dāng)混凝土中心溫度與表面溫度與環(huán)境溫度之差大于20℃時,應(yīng)考慮采取適宜措施降低溫度差,通過測試混凝土中心溫度與混凝土的表面溫度和環(huán)境溫度之差大于20℃時,應(yīng)考慮采取適宜的措施降低溫度差,通過測試混凝土中心溫度與混凝土表面溫度與環(huán)境溫度之差不大于20℃時方可拆模。測試混凝土中心溫度的方法,在混凝土構(gòu)件中埋設(shè)測溫探討,將測溫探頭放置在預(yù)先埋設(shè)測溫探頭,將測溫探頭放置在預(yù)先選定的位置(如混凝土集中的部位中心、混凝土表面位置)用綁絲捆綁在構(gòu)件鋼筋上,用塑料袋包好連接頭以防水影響使用。在每個測試元件的引出導(dǎo)線外留部分粘貼編號標志,以便測溫時記錄?；炷翝仓r應(yīng)測試混凝土拌和物入模溫度和環(huán)境溫度,待完成全部混凝土的澆筑后,在前48h內(nèi)每2h測定一次混凝土結(jié)構(gòu)溫度,以后每6h測定一次,當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)中心溫度與表面溫度差、混凝土結(jié)構(gòu)表層與環(huán)境溫度差相同時小于20℃時可停止測溫。
3.2沉陷裂縫預(yù)防措施
準確確定橋梁臺座在不利情況下的承載力,橋梁臺座必須配置鋼筋,防止橋梁臺座斷裂沉陷。
3.3干濕裂縫預(yù)防措施
盡量減少單方混凝土水泥用量,降低水灰比,減少用水量、減少混凝土的自身收縮。
3.4施工不當(dāng)造成的裂縫預(yù)防措施
橫板和支撐要求有足夠的剛度,防止施工荷載作用下模板變形大造成開裂。加強混凝土的早期養(yǎng)護,適當(dāng)延長養(yǎng)護時間。養(yǎng)護及時能提高混凝土的抗拉強度和極限拉伸應(yīng)變。要掌握氣候變化,特別在氣溫高,濕度低或風(fēng)大的情況下需要采取覆蓋措施減少水分蒸發(fā)。高性能混凝土水灰比低,流動性大,在澆筑振搗過程中應(yīng)防止過振,適當(dāng)減少振搗時間拉大振搗間距可以避免粗骨料下沉造成的混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變,從而避免橋梁腹部產(chǎn)生裂縫。
4結(jié)束語
高強度混凝土橋梁的裂縫不但會影響結(jié)構(gòu)的耐久性能,疲勞強度還會使預(yù)應(yīng)力混凝土發(fā)生預(yù)應(yīng)力損失以及使一些超靜定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響。其產(chǎn)生原因既有必然性也有偶然性,必然性是指其本身的一些特性,偶然性是指人為因素造成的一些特性,要針對不同的原因采取不同的措施,對癥下藥。在施工過程中,從原材料的選用到施工工藝技術(shù)的改進,層層把關(guān)就會避免混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫,保證高性能混凝土結(jié)構(gòu)的安全。
