摘要:本文主要闡述了橋梁工程產(chǎn)生裂縫的部位及特征,產(chǎn)生裂縫的原因,及裂縫的控制措施。
關鍵詞:橋梁工程,混凝土裂縫,裂縫特征,裂縫成因,控制措施
一.前言
混凝土裂縫是施工中具有較普遍性的混凝土工程質(zhì)量通病,特別是大體積、大面積的砼構件發(fā)生機率較多,防治混凝土裂縫是一個
系統(tǒng)工程,它包括:設計的結(jié)構措施、混凝土原材料(水泥、細骨料、粗骨料、摻和物)的選擇、混凝土配合比、天氣因素、施工中的每一個技術環(huán)節(jié)及配置的施工機械設備等,不管在那一個環(huán)節(jié)上出了點問題,都可能導致混凝土產(chǎn)生裂縫。雖然絕大部分裂縫為非受力裂縫,寬度、深度較小,但當構件受到徐變,應變后裂縫產(chǎn)生寬度超出一定限度,就會造成構件鋼筋銹蝕,帶來質(zhì)量隱患。特別是柱、梁等受力構件,它不僅承受所有軸向壓力,還要承受彎矩、剪力,一旦出現(xiàn)裂縫鋼筋受銹蝕,就會影響結(jié)構構件的耐久性,安全系數(shù)、建筑物抵抗外力的能力及使用壽命將會大大降低,所以我們作為工程建設者,對防治混凝土裂縫問題應引起高度重視。杭州市德勝快速路東段1-1標工程除了灌注樁砼外,整個橋梁上下部結(jié)構共有5.8萬m3砼,橋面混凝土鋪裝近5.0萬m2,混凝土量大、面積廣,如何防治砼裂縫的產(chǎn)生,是本工程的一項重要技術課題。
二、橋梁工程產(chǎn)生裂縫的部位及特征
1、產(chǎn)生裂縫較常見的部位是現(xiàn)澆箱梁頂板及水泥混凝土橋面鋪裝層,表面呈不規(guī)則的裂縫,長短不一,裂縫寬度小,深度較淺。
2、箱梁腹板也偶見有與腹板垂直的裂縫,縫短,且寬度小。
3、防撞護欄偶爾可見裂縫,垂直于防撞墻呈上下較有規(guī)則的直線裂縫,寬度可達1~2mm,深度較深。
三、產(chǎn)生裂縫的原因
混凝土構件產(chǎn)生裂縫的原因是多方面的,既有混凝土水化反映的自身原因,也有外力作用,外在因素及施工等造成的原因:
1、當混凝土澆筑施工完成后,水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱,混凝土體內(nèi)外溫差超過一定限值時,產(chǎn)生的溫度梯度會使內(nèi)裂縫在拉應力作用下擴大,最后導使混凝土表面開裂。
2、由于混凝土養(yǎng)護不及時,養(yǎng)護時間不足,使混凝土處于干燥狀態(tài),而混凝土的拌和水中,僅20%的水分是供水泥水化所需,另80%的水分是通過土體內(nèi)毛細管被蒸發(fā),水分蒸發(fā)的過程即使混凝土產(chǎn)生收縮應力,導使產(chǎn)生裂縫。
3、為確保商品混凝土的可泵性,廠家往往采用粒徑較小的粗骨料,在水灰比不變的情況下增加水泥和水用量以保證拌合物有一定的坍落度,其骨料偏細,水泥用量增加易引發(fā)混凝土表面出現(xiàn)裂縫。
4、鋼筋制作、搭接、綁扎不規(guī)范、間距不勻,導致結(jié)構物內(nèi)部受力不勻或混凝土表面收縮不均而出現(xiàn)裂縫。
5、鋼筋保護層不規(guī)范,過大或過小,保護層過大會導致鋼筋骨架截面積變小,很大程度上降低了承載力,同時在混凝土的自縮過程中會在混凝土表面產(chǎn)生收縮裂縫;保護層過小導致鋼筋銹蝕,在高溫作用下鋼筋體積膨脹,使混凝土表面出現(xiàn)鋼筋網(wǎng)影,并出現(xiàn)沿鋼筋方向混凝土開裂。此種情況在墩柱、箱梁的底板時有出現(xiàn)。
6、在箱梁頂板及橋面鋪裝澆筑混凝土時,對混凝土的厚度、平整度控制不嚴,致使厚度不一,截面高度不一,在混凝土收縮時易產(chǎn)生不規(guī)劃的裂縫。
7、預埋管相互交疊,消減了混凝土的有效厚度,導致有規(guī)則的沿管向裂縫。
8、模板支撐不牢固,剛度不足,在混凝土澆筑過程中局部出現(xiàn)變形、炸模等也會導致混凝土出現(xiàn)裂縫。
9、拆模時間過早,上部加載過早,或拆模時重力撬敲,均可導致混凝土早期損傷而出現(xiàn)裂縫。
10、施工中振搗不密實或漏振,拌合物離析,骨料分布不均勻,而導致混凝土出現(xiàn)裂縫。
11、施工荷載過分集中,造成實際荷載超過梁板的設計承載力,引起結(jié)構性損傷裂縫。
12、設計時采用高強度鋼筋或粗鋼筋后,其布筋間距較大,相對來說易造成鋼筋混凝土梁體抗拉能力不足而產(chǎn)生裂縫。反之,如配筋率過高,其布筋間距過密,在施工中造成粗骨料難以從骨架縫中下落,不僅降低了工程質(zhì)量,且其表面也易產(chǎn)生裂縫。
13、往往在追求時間和經(jīng)濟效益的同時而忽視了混凝土及其結(jié)構內(nèi)在特征的要求,而施工方又不愿加大投入,在混凝土養(yǎng)護期未完全達到的情況下,提前拆模、卸落支架等,也易引發(fā)混凝土裂縫的產(chǎn)生。
四、裂縫的控制措施
為防止混凝土裂縫的產(chǎn)生,主要控制要點:原材料質(zhì)量控制、混凝土配合比中最大水泥用量控制、施工過程控制及混凝土養(yǎng)護控制。具體控制措施:
1、加強對
工程技術人員責任心教育,提高他們的專業(yè)知識和管理水平,對所有參建者進行防治混凝土裂縫技術交底,使他們熟悉掌握控制要點,從提高人的質(zhì)量意識來預防控制。
2、進一步落實質(zhì)量保證體系,落實質(zhì)量管理責任制,從制度管理上進行預防控制。
3、從原材料質(zhì)量控制入手,防治混凝土裂縫的產(chǎn)生:
、偎啾仨毞犀F(xiàn)行國家標準,根據(jù)設計的混凝土強度要求,選用收縮小、和易性好的水泥強度等級。
、诖止橇蠎x用堅硬、有害物質(zhì)含量低、連續(xù)級配的碎石,使粒徑分布盡可能達到密實填充。
、奂毠橇蠎x用級配良好、質(zhì)地堅硬、顆粒潔凈、粒徑小于5mm,且雜質(zhì)含量小的中粗砂。
④拌和用水不應含有影響水泥正常凝結(jié)和硬化的有害雜質(zhì)或油脂、糖類及游離酸類等,城市施工一般應用自來水。
⑤混合材料的粉煤灰的細度、燒失量、含水量、三氧化硫含量等指標必須符合(GBJ1596-91)的有關標準規(guī)定。
⑥外加劑應符合《混凝土外加劑》(GB8076)的有關規(guī)定,通過試驗、技術、經(jīng)濟比較來確定外加劑的使用品種。外加劑的加入,它不僅能使混凝土的和易性有明顯改善,同時又可減少10%左右的拌和用水。
該工程提供的混凝土全部為商品混凝土,水泥由杭州市材料采購中心供應,為控制混凝土質(zhì)量,我們除經(jīng)常與采購中心溝通外,項目部質(zhì)檢、試驗人員會同監(jiān)理經(jīng)常地、不定期地去商品混凝土廠家對原材料進行取樣、抽檢,嚴把材料關,努力做到從源頭上進行控制。
4、優(yōu)化混凝土配合比設計,嚴格控制最大水泥用量;炷僚浜媳仍O計是防止產(chǎn)生裂縫的關鍵,設計中應根據(jù)設計強度等級、考慮材料質(zhì)量可能的波動及施工條件的差異、變化而計算確定,配合比應嚴格控制最大水泥用量、坍落度、水灰比及摻加外加劑,根據(jù)施工現(xiàn)場砂石實際含水率變化,及時調(diào)整施工配合比,以優(yōu)化的混凝土配合比,來減少水泥的水化熱,有效地防止其因溫度裂變而產(chǎn)生的裂縫。
5、施工過程的控制:
、偌訌婁摻钍┕べ|(zhì)量控制,鋼筋間距應均勻,合理布置鋼筋接頭位置,保護層采用統(tǒng)一墊塊,墊塊位置、間距應合理,并有效固定,應根據(jù)負筋直徑設置足夠的鋼筋馬蹬,以防止負筋踩下不能上提復位。
、诩訌娭Ъ堋⒛0鍖m椃桨笇徍,支架、模板應滿足剛度、強度、穩(wěn)定性要求,模板接縫嚴密,不準漏漿。
、墼跐仓⒅、箱梁頂腹板、橋面鋪裝混凝土前,在側(cè)模、頂板等一切可能做標記的位置標出標高點,以確保混凝土截面高度及平整度。
、軡仓炷燎,應對支架、模板、鋼筋、預埋件認真進行檢查,符合設計要求后方可澆筑。同時應檢查混凝土的均勻性和坍落度。
澆筑混凝土期間,應設專人檢查支架、模板、鋼筋等穩(wěn)固情況,當發(fā)現(xiàn)有松動、變形、移位時,應及時處理。
⑤自高處向模板內(nèi)傾卸混凝土其高度超過2.0m以上時,應通過串筒、溜管、溜槽等設施下落,以防止混凝土離析。
、抟(guī)范混凝土澆筑施工工藝,混凝土應按一定厚度、順序和方向分層澆筑,應在下層混凝土初凝或能重塑前澆筑完成上層混凝土。上下層同時澆筑時,層間前后澆筑距離應保持1.5m以上。對每一振動部位,必須振動到該部位混凝土密實為止,密實標志是混凝土停止下沉、不再冒出氣泡、表面呈現(xiàn)平坦、泛漿,做到不漏振、不過振。在初凝后、終凝前應對混凝土裸露面及時進行修理、抺平、壓實,并用鐵抹子壓抹三遍,再后根據(jù)要求將表面拉毛,以增強混凝土密實度,減少收縮裂縫出現(xiàn)。
施工中加強對鋼筋、模板的質(zhì)量控制檢查,確保結(jié)構鋼筋位置,防止發(fā)生應力裂縫。
、邍栏窨刂撇鹉r間,為防止混凝土內(nèi)部約束引起的表面溫度裂縫,采用控制混凝土表面與外界或內(nèi)部的溫差的方法,當混凝土與外界溫差較大時,采用保溫養(yǎng)護,適當延長拆模時間,使溫差控制在25°C以內(nèi)以防產(chǎn)生裂縫。
正確掌握拆模方法,避免拆模敲擊、振動出現(xiàn)裂縫。
、鄵郊油饧觿。避免降溫與干縮共同作用,導致應力疊加,在混凝土中摻加水泥用量5~10%的混凝土微膨脹劑,以抵消由于干縮和降溫引起的混凝土收縮而產(chǎn)生的開裂。
、峒訌娀炷恋某跗诒耩B(yǎng)護。養(yǎng)護是混凝土澆筑成型后,使其表面維持適當?shù)臏囟群蜐穸龋WC內(nèi)部充分水化,促進強度不斷增長的重要環(huán)節(jié),對于混凝土質(zhì)量有很大影響。為此,混凝土澆筑完成收漿后,裸露表面應及時予以覆蓋及灑水,做好混凝土的保溫、保濕養(yǎng)護,緩慢降溫削減溫度應力,養(yǎng)護時間一般混凝土不得少于7d,摻外加劑或有抗?jié)B要求的不得少于14d。本工程承臺采用基坑回填灑水養(yǎng)護;墩柱采用塑料薄膜包裹,密封保水方法,延緩表面水分蒸發(fā)的辦法進行養(yǎng)護;箱梁及橋面鋪裝我們專購了混凝土專用養(yǎng)護布覆蓋灑水保溫、保濕養(yǎng)護。
、馐┕r間盡量避開高溫時間段,當需連續(xù)施工時,高溫施工需對粗、細骨料堆放場設置遮陽棚,或冷水降溫,以降低混凝土拌合溫度。
○11嚴格控制施工荷載,在混凝土強度達到2.5Mpa前,不得使其承受行人、運輸工具、模板及腳手架等荷載,施工荷載應盡可能分散,避免混凝土強度未到因堆載不當而產(chǎn)生裂縫。
○12嚴格控制施工縫的留置,盡量保證混凝土澆筑的連續(xù)性和整體性。
由于本工程在混凝土施工中采取了上述系列措施,對防治橋梁工程混凝土裂縫收到了較好的效果。