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淺談混凝土技術(shù)在路橋施工過程中的應(yīng)用

2012-03-02 08:35  來源于網(wǎng)絡(luò)  【  【打印】【我要糾錯】

  摘要:混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問題,是混凝土工程建設(shè)中帶有普遍性的技術(shù)問題,故在某些施工驗收規(guī)范中和特定工程上都對混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫有強制性的要求。

  關(guān)鍵詞:橋梁施工 混凝土 控制技術(shù)

  隨著我國市政交通建設(shè)的迅猛發(fā)展,各類橋梁建筑層出不窮。而在各種形式的施工過程中,混凝土的應(yīng)用越來越廣泛,混凝土結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代橋梁工程建設(shè)中已經(jīng)占據(jù)了非常重要的地位。因為該種結(jié)構(gòu)形式的橋梁具有價廉物美,施工方便,承載力大,可裝飾性強的特點。然而在混凝土施工使用的同時,由于對混凝土性能的了解不深,往往會在工程完工后的幾周或者更長一段時間內(nèi),混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了裂縫或者其他的不良反應(yīng),給人們的心中造成了擔(dān)憂和害怕,盡管我們在施工過程中會采取各種措施,但裂縫仍然時有出現(xiàn),有些還造成了很大的損失。為了減少和控制裂縫的出現(xiàn),許多專業(yè)的混凝土技術(shù)研究人員對橋梁混凝土的裂縫形成進行了大量的研究和探討,提出了一系列解決裂縫的辦法和意見,也取得了一些較好的成果,使混凝土橋梁的裂縫控制降低到一定范圍之內(nèi)。

  一、混凝土在路橋施工中出現(xiàn)的問題

  近年來,我國交通基礎(chǔ)建設(shè)得到迅猛發(fā)展,各地興建了大量的混凝土路橋。在路橋建造和使用過程中,因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量甚至導(dǎo)致路橋垮塌的事故屢見不鮮。普通混凝土在路橋施工中出現(xiàn)的問題,經(jīng)常困擾著橋梁工程技術(shù)人員。這些問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

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  普通混凝土是由水泥、碎石或卵石、砂和水拌合,經(jīng)硬化而成的一種人造材料。砂、石在混凝土中起骨架作用,并抑制水泥的收縮;水泥和水形成水泥漿,包裹在粗細骨料表面并填充骨料間的空隙。水泥漿體在硬化前起潤滑作用,使混凝土拌合物具有良好工作性能,硬化后將骨料膠結(jié)在一起,形成堅強的整體,但是水泥、石子和砂石是易脆性的材料,抗拉力不強,當(dāng)混凝土受拉或受彎,在很小的拉應(yīng)力下就會開裂。

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  由于普通混凝土材料本身的特性,雖然抗壓強度高,混凝土的抗壓強度一般在7. 5~60MPa之間,當(dāng)摻入高效減水劑和摻合料時,強度可達100MPa以上。但是它的彈性不好,沒有能屈能伸的品性,好比一個大丈夫只能拔劍而起,卻不能忍辱負重。所以,在路橋面的荷載量非常大且受力不均勻的情況下,荷載力不能驅(qū)散分勻,這樣就導(dǎo)致某一個構(gòu)件不堪重力,最終產(chǎn)生裂縫。

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  普通混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì),當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化,混凝土也將發(fā)生收縮變化。然而,收縮容易導(dǎo)致變形,若變形遭到約束,則會在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力,當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時即產(chǎn)生溫度裂縫。在實際施工中,普通混凝土很容易結(jié)硬,結(jié)硬之后,混凝土中的水分子逐步蒸發(fā),濕度逐步降低,混凝土體積減小,變形也較大,因混凝土表層水分流失快,內(nèi)部損失慢,就產(chǎn)生了表面收縮大、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)表面混凝土承受拉力超過其抗拉強度時,便產(chǎn)生收縮裂縫。

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  耐久性曾被認為是普通混凝土的優(yōu)點,隨著普遍的應(yīng)用后問題的出現(xiàn),以及科研力的增強,發(fā)現(xiàn)了普通混凝土的耐久性并不強,反而較弱。耐久性包括三個方面:

 。1)抗?jié)B性,指混凝土抵抗壓力水滲透的能力,普通混凝土的抗?jié)B性還是非常強的;

 。2)抗凍性,是指混凝土在使用的環(huán)境中,經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用,能保持強度和外觀的完整性的能力。普通混凝土的抗凍性很弱,當(dāng)氣溫在零度以下時,混凝土中膨脹力加大,混凝土強度降低,就會出現(xiàn)裂縫;

 。3)抗侵蝕性,指在酸、堿、鹽等環(huán)境中對水泥石的侵蝕所表現(xiàn)出現(xiàn)的免疫力。

  隨著環(huán)境的惡化,再加上混凝土質(zhì)量較差或保護層厚度不足,混凝土保護層容易受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面,使鋼筋周圍混凝土堿度降低,從而減弱了普通混凝土的耐久性。

  二、混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生的原因

  混凝土橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的原因復(fù)雜多變,有多種因素的相互影響,但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因,就其產(chǎn)生的原因,大致可劃分為以下幾類:

 。ㄒ唬┖奢d引起的裂縫

  混凝土橋梁在常規(guī)靜、動荷載及次應(yīng)力作用下產(chǎn)生的裂縫稱為荷載裂縫,可分為直接應(yīng)力和次應(yīng)力裂縫兩種。

 。1)直接應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的直接應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫。

 。2)次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫。

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  混凝土具有熱脹冷縮的特性。當(dāng)環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時,混凝土?xí)l(fā)生變形,如變形受到約束,則在結(jié)構(gòu)內(nèi)會有應(yīng)力產(chǎn)生,一旦應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度就會產(chǎn)生溫度裂縫,在一些大跨徑的鋼筋混凝士橋梁中,溫度應(yīng)力甚至可以超出活荷載的應(yīng)力。溫度裂縫區(qū)別于其它裂縫的最主要特征是它會隨著溫度的變化而變化。

  (三)收縮引起的裂縫

  在大量的橋梁工程施工過程中,混凝土因收縮而引起的裂縫是最普遍的。在混凝土收縮的種類中,塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因,另外還有自生收縮和炭化收縮兩種情形。

  (四)施工材料質(zhì)量引起的裂縫

  混凝土主要由水泥、砂、石骨料、拌和水和外加劑組成。配置混凝土用的材料如果質(zhì)量不合格,亦會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。

 。ㄎ澹施工工藝質(zhì)量引起的裂縫

  在橋梁混凝土的結(jié)構(gòu)澆筑、預(yù)制構(gòu)件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝的過程中,如果施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣,易產(chǎn)生縱向、橫向、斜向等各種形式的裂縫,特別是細長的薄壁結(jié)構(gòu)更易出現(xiàn)。

  三、保證混凝土質(zhì)量及控制裂縫的措施

  綜上所述,橋梁混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因可以歸納為以下三個大的方向:溫度、收縮及抗拉,在施工過程中可以通過以下措施控制混凝土裂縫的產(chǎn)生。

  (一)混凝土施工的質(zhì)量保證措施:

 。1)選擇合適的水泥和嚴格控制好水泥用量。優(yōu)先采用525R, 425R普通水泥等高標號水泥,減少水泥用量;

 。2)嚴格控制骨料級配和含泥量;

 。3)選擇適當(dāng)?shù)耐饧觿┖秃线m的配合比;

 。4)增加適當(dāng)?shù)念A(yù)埋件。

  (二)混凝土施工的溫度控制措施:為了防止裂縫,減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手?刂茰囟葢(yīng)力的措施有以下幾種:

 。1)拌合混凝土?xí)r用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;

  (2)夏天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;

 。3)在混凝士中埋設(shè)水管,通入冷水進行內(nèi)部降溫;

  (4)嚴格控制混凝土的入模溫度。

  (三)加強混凝土的早期養(yǎng)護:大量實踐證明,混凝土常見的裂縫,大多數(shù)是不同深度的表面裂縫,其主要原因是溫度梯度造成的,寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫,因此混凝士的保溫對防止表面早期裂縫尤為重要。從溫度應(yīng)力觀點出發(fā),保溫應(yīng)達到下述要求:

 。1)防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面產(chǎn)生梯度;

 。2)防止混凝土超冷,應(yīng)盡量設(shè)法使混凝土施工期間的最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度;

  (3)防止老混凝土面的過冷,以減少新老混凝土間的約束。

責(zé)任編輯:棋雯
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