关于桥梁混凝土墩身裂缝原因及控制方法的探究

关于桥梁混凝土墩身裂缝原因及控制方法的探究摘要:近年来，我国的桥梁工程建设日益增多，在建设的过程中墩身容易出现不同程度的裂缝，笔者根据工程实践,针对桥梁墩身产生裂缝的原因作出分析,并提出了相应的处理方法和控制措施。关键词:桥梁墩身；裂缝；温度；控制Abstract:inrecentyears,Chinasincreasingbridgeconstruction,inthecourseofbuildingthedifferentdegreeofthepierspronetocrack,theauthor,basedontheengineeringpractice,forbridgepiershaftstoanalysisthereasonofcrackonthe,andputforwardthecorrespondingprocessingmethodandcontrolmeasures.Keywords:bridgepier;Crack;Temperature;control中图分类号：K928.78文献标识码：A文章编号：裂缝是混凝土结构施工中普遍存在的现象。大体积混凝土出现的裂缝按深度的不同,分为表面裂缝、深层裂缝及贯穿裂缝三种。裂缝的成因复杂而繁多,比如设计原因、材料原因、施工原因、环境原因等等,有的裂缝是由多种因素相互影响而成。当混凝土结构发生裂缝时会影响混凝土的外观,破坏结构的整体性、耐久性、稳定性,严重者会发生质量安全事故,造成不必要的损失,尤其贯穿裂缝,其危害性是较严重的。因此,大体积混凝土结构的施工技术较复杂,施工时应十分慎重,采取有针对性的预防措施,有效地减少混凝土裂缝的发生和防止危害结构的裂缝产生。1工程概述某桥梁工程,桥墩形式为变截面两端头带圆弧破冰凌实体桥墩,混凝土为C30,F200,上截面尺寸为:上底长18.47m,宽1.47m，端头圆弧半径0.735m;下底长19m,宽2m,端头圆弧半径1m,墩身按1：0.05向上缩小,墩身高度5.3m,每个墩混凝土量170m3。在先期浇筑的几个桥墩拆模后,出现了不同程度的裂缝,裂缝宽度为0.2mm0.5mm,其中墩帽、墩身还出现深层裂缝,且随着时间的推移,裂缝有增加的趋势。2原因分析2.1水泥水化热大体积混凝土在水泥水化过程中会放出大量的热,主要集中在浇筑后的2d5d左右,使混凝土内部温度升高,而混凝土内部和表面的散热条件不同,使混凝土内外截面形成温度梯度,特别是昼夜温差大时,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。这种裂缝通常出现在混凝土浇筑后3d5d,初期是表面裂缝逐渐发展为深度裂缝,最终形成贯穿裂缝。混凝土内部的温度与混凝土厚度、水泥品种及用量有关,混凝土愈厚,水泥用量愈大,水泥的水化热愈大,内部温度则愈高。所形成的温度应力与混凝土结构的尺寸相关,在一定尺寸范围内,混凝土结构尺寸愈大,温度应力也愈大,引起裂缝的可能性也愈大。这是大体积混凝土容易产生裂缝的主要原因。该工程使用P.O42.5R的水泥为早强型普通硅酸盐水泥,早期强度增长较快,初期水化热比较集中。从混凝土自身来讲,配合比中水泥含量大,水化热大且墩身墩帽均为大体积混凝土,厚度超过1m、细长比大于10的大体积混凝土结构极易产生裂缝。2.2外界气温、湿度变化外界气温的变化会影响大体积混凝土结构的施工。混凝土的内部温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系,外界气温愈高,混凝土的浇筑温度也就会愈高;如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度下降过快,会造成很大的温度应力,极易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响,外界的湿度降低会加速混凝土的干缩,也会导致混凝土裂缝的产生。墩台施工时正值3月初,夜间气温较低,裂缝的出现与温差存在一定的关系。从施工的角度来说,墩身属大体积混凝土,其内部的水化热较集中且不易散发。混凝土体积从初期到后期随温度的变化而膨胀收缩,应加强混凝土的保温养护,使内部温度与表面温度温差不得超过25。外界环境温度与混凝土表面的温度亦不超过25,如温差超过25混凝土必然要产生裂缝。混凝土在拆模之后,应覆盖塑料布,双层岩棉被保温、保湿。2.3混凝土的收缩变形1)施工时采用的商品混凝土每立方米砂用量845kg,碎石用量952kg,水灰比1：0.37,砂率为48%,石子粒径5mm25mm,坍落度为18cm20cm。预拌泵送混凝土的砂率大,坍落度大,由于细骨料的增多,减弱了混凝土之间的连接,裂缝的机会增多。2)现场质检人员对混凝土坍落度控制不严格,混凝土浇筑后多余水分会随着混凝土的硬化而蒸发,这种情况下出现干燥收缩裂缝和塑性收缩裂缝的可能性大大增加。3)水泥用量的增多也增大了产生裂缝的机会。集料含泥量大,也会增加混凝土的收缩,引起混凝土抗拉强度的降低,对混凝土抗裂不利。4)混凝土浇筑时操作不当,振捣不足或过振,振捣不足则导致塑性收缩裂缝和沉降收缩裂缝的增加,过振则导致干燥收缩裂缝和碳化收缩裂缝的增加。5)施工过程中为赶进度,对混凝土裂缝产生的原因认识不足,过早的拆除模板,模板拆除后,现场工作人员没有及时覆盖养生,致使混凝土的水分由表及里逐渐蒸发,从而出现干燥收缩裂缝。3处理方法表面裂缝:因其对结构力、耐久性和安全基本没有影响,一般不作处理。不明显的裂缝可用白水泥与普通水泥混合掺107胶,涂抹在混凝土裂缝表面,使硬化后的水泥浆色泽与混凝土色泽一致。深层裂缝和贯穿裂缝:可以用风镐、风钻或人工将裂缝凿除,至看不见裂缝为止,凿槽断面为梯形时再在上面浇筑混凝土。限裂钢筋,在处理较深的裂缝时,一般是在混凝土已充分冷却,在裂缝上铺设1层2层的钢筋后再继续浇筑新混凝土。对比较严重的裂缝可以采取水泥灌浆和化学灌浆。水泥灌浆适用于裂缝宽度在0.5mm以上时,对于裂缝宽度小于0.5mm的应采取化学灌浆。化学灌浆材料一般用环氧一糠醛丙酮系等浆材。4控制措施4.1配合比设计调整混凝土配合比,应使用水化热低的大坝水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥或低强度水泥,在保证混凝土强度等级的前提下,减少水泥用量,且要求早期强度增长不能过快,降低水灰比,减少砂率,改善外加剂的掺量。掺合料选用一级粉煤灰,尽可能选用细度大且烧失量低的粉煤灰。采用混凝土外加微膨胀剂,用以消除水泥在硬化过程中的收缩,可以有效地减少裂缝。对膨胀剂应充分考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。严格控制砂、石的含泥量,含泥量越少收缩开裂的可能性越小。4.2材料要求尽量增加石子用量,砂率不应过大,并选用级配良好的砂子,粗骨料避免使用砂岩,因部分砂岩遇水膨胀,失水有一定收缩。对混凝土的材料强度进行检验,要求石子坚硬,压碎值指标符合要求,针片状含量不大于5%,砂含泥量不大于2%的中砂,严格控制集料的级配及含泥量。4.3浇筑措施大体积混凝土的浇筑应合理分段,分层进行,利用浇筑面散热,使混凝土高度均匀上升,混凝土浇筑应连续进行,间歇时间不能过长,在前层混凝土初凝前必须把后层混凝土浇上。施工过程要加强管理及指导,注意混凝土要振捣均匀,避免出现振捣不足或过振现象,以防局部出现收缩裂缝,并严禁用振捣棒赶料。在钢筋密度大和泵送的情况下,入模和振捣均要求可泵性好和流动性大,另一方面混凝土初凝时间需适当延长,坍落度不宜过大,一般在120mm20mm。4.4测温措施施工要采取有效的保温措施,避免混凝土内外温差过大。安排专人对墩台身结构进行温度测量,拆模时混凝土芯部与表面,表面与环境的温差不得大于15。当养护完毕后的环境温度仍在0以下时,则需待混凝土冷却至5以下且混凝土与环境温度之间的温差不大于15后,方可拆除模板。4.5养护措施养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作。根据工程的具体情况,合理安排工期,严格控制拆模时间,当混凝土抗压强度达到设计强度的30%后方可拆除模板,尽可能多养护一段时间。同时预防近期骤冷空气的影响,以控制内外温差,防止混凝土早期和中期裂缝。混凝土浇筑成型后,立即进行防寒保温,防寒保温措施采用蓄热法,即在墩台身模板外侧采取保温材料包裹,顶面用保温材料覆盖,并加强对结构的边棱角和迎风面的覆盖保温和防风。5结语采取以上控制措施后,后期