【摘要】如今連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)形式現(xiàn)已普遍應(yīng)用于公路橋梁中,但箱梁混凝土開裂問題也日益凸現(xiàn)。本文將圍繞橋梁工程中箱梁混凝土裂縫控制進(jìn)行研究。
【關(guān)鍵字】橋梁工程箱梁混凝土裂縫控制措施
中圖分類號:U445文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號:
一、裂縫的表現(xiàn)形式
大體積混凝土裂縫的表現(xiàn)形式通常有表面裂縫(一般寬度小于0.2ram)、貫穿裂縫和深層裂縫三種。表面裂縫通?p較窄.主要是影響結(jié)構(gòu)物的外觀質(zhì)量.對抗?jié)B性、強(qiáng)度和整體性沒有多大影響;貫穿裂縫和深層裂縫通常縫寬較大.也比表面裂縫的危害大得多。隨著裂縫的不斷擴(kuò)大會使結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的鋼筋產(chǎn)生腐蝕、結(jié)構(gòu)物的整體性受到破壞.從而嚴(yán)重降低結(jié)構(gòu)物的承載能力、耐久性及抗?jié)B能力.最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物使用壽命、使用質(zhì)量嚴(yán)重降低甚至垮塌,威脅到人民的生命、財產(chǎn)安全。必須予以高度重視。
二、箱梁混凝土裂縫種類成因
1、溫度裂縫
箱梁混凝土澆筑后的硬化過程中,水泥水化將產(chǎn)生大量的水化熱,由于箱粱體積較大所以大量的水化熱不易散發(fā),導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升,而表面散熱較快造成箱粱內(nèi)外出現(xiàn)較大溫差,該溫差造成內(nèi)外熱脹冷縮程度不同使混凝士結(jié)構(gòu)內(nèi)外出現(xiàn)一定的拉應(yīng)力,當(dāng)該拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度極限時混凝土表面則會產(chǎn)生裂縫,該種裂縫多出現(xiàn)在混凝土施工中后期,尤其是拆模時由于內(nèi)外溫差太大,混凝土表面溫度急劇下降產(chǎn)生收縮,該收縮收到內(nèi)部混凝土的約束而產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生,該種裂縫一般在表面較淺范圍內(nèi)。多出現(xiàn)于腹板及端鄄較厚部位;箱梁中腹板大截面與翼板小截面間的溫度差也可引起應(yīng)力差而造成溫度裂縫;同時混凝土內(nèi)水化熱量大小與水泥用量與水泥品種有關(guān),水泥用量越大或水化熱越高的水泥內(nèi)部溫度則越高,導(dǎo)致的溫度應(yīng)力越大,溫度裂縫產(chǎn)生的可能性也越大。
2、干縮裂縫
該種裂縫多出現(xiàn)在箱梁養(yǎng)護(hù)后一段時間或澆筑后一周左右,澆筑完成后混凝土表面受外界條件影響水分損失較快,變形較大,而內(nèi)部則水分損失較慢,溫度變化較小,變形較小,表面較大的干縮變形將受到混凝土內(nèi)部約束而產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力導(dǎo)致裂縫的形成,因此混凝土內(nèi)相對濕度越低則水泥漿體千縮越大,千縮裂縫越容易產(chǎn)生。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀,裂縫一旦出現(xiàn)則會影響混凝土的抗?jié)B性能。導(dǎo)致鋼筋銹蝕,影響橋梁的耐久性.
3、塑性收縮
裂縫該種裂縫是指在混凝土凝結(jié)之前表面失水較快而產(chǎn)生的收縮,其易出現(xiàn)于千熱或大風(fēng)天氣,由于混凝土征終凝前強(qiáng)度較小,當(dāng)其收到高溫或大風(fēng)影響時表面會失水過快造成毛細(xì)管內(nèi)產(chǎn)生較大負(fù)壓使混凝土體積急劇收縮,而此時混凝土強(qiáng)度尚無法抵抗該收縮因而造成龜裂,該種裂縫一般中間寬、兩端細(xì),且長短不一,成互不連貫狀態(tài),最容易出現(xiàn)在箱梁暴露在外的橋面部位,尤其是覆蓋不及時則最容易產(chǎn)生該種裂縫。箱梁為后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。具有大體積、大跨度、高強(qiáng)度等特點,采用c50性能混凝士具有如下特點:水泥標(biāo)號高,摻人大量的粉煤灰等摻和料·水膠比小。水泥漿體積含量較高,水泥水化快,水化結(jié)束得早,水泥石結(jié)構(gòu)密實,總孔隙率降低,毛細(xì)孔細(xì)化,且強(qiáng)化了界面過渡區(qū)。高性能混凝土的以上特點使其水化熱引起的溫升高、時間早、千縮大,且主要發(fā)生在早期。因此混凝土溫度變化是高性能混凝土早期開裂的主要原因。
三、裂縫的防治措施
1、優(yōu)化配合比設(shè)計,合理選材,盡量減少水泥用量.嚴(yán)格控制水灰比.力求從源頭上減少裂縫的產(chǎn)生。選用水化熱低的水泥,優(yōu)先選用礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥.以減少水化熱引起的絕熱溫升而導(dǎo)致的裂縫:選用粒徑大、強(qiáng)度高、級配好的骨料.盡量減小混合料的空隙率及比表面積.從而減少水泥的用量.降低水化熱,減少于縮.減小混凝土裂縫的開展;通過摻加;'1"JJn劑(如減水劑.緩凝劑等)減小砂率、減小坍落度等都可以有效降低混凝土的絕熱溫升而導(dǎo)致的裂縫.
2、在結(jié)構(gòu)物與基礎(chǔ)或底模之間設(shè)置滑動層(如砂礫墊層、瀝青油氈層等)。減輕結(jié)構(gòu)物干縮時受到的約束作用.減少裂縫發(fā)生的機(jī)會。
3、由于水泥水化過程中放出大量的熱量。且主要集中在澆筑后的7天左右。因此.在此期間加強(qiáng)養(yǎng)生,盡量減少由于混凝土結(jié)構(gòu)物的內(nèi)外部溫差過大、內(nèi)部水化熱過高而產(chǎn)生的裂縫。常用方法有:覆蓋法、暖棚法、蓄水法。
4、摻膨脹劑。在混凝土中摻人膨脹劑,其在硬化過程中產(chǎn)生體積膨脹.這部分膨脹可以部分或全部補(bǔ)償硬化過程中冷縮和干縮.減少或避免混凝土的開裂,F(xiàn)在常用的膨脹劑有:UEA膨脹劑、FH復(fù)合膨脹劑、FN—M明礬石膨脹劑、PG硫鋁酸鹽型膨脹劑等等。其中UEA膨脹劑應(yīng)用較為廣泛.通常在混凝上中的摻入比率為10%一12%.其限制膨脹率約為0.02%一0.040k。摻入UEA膨脹劑,在最初14天潮濕養(yǎng)護(hù)中,可使混凝土體積微膨脹.補(bǔ)償混凝土因早期失水而產(chǎn)生的收縮.從而達(dá)到減少或避免混凝土開裂的目的。
5、合理安排澆注時間。有意識地調(diào)控澆注溫度。如夏季盡量避免中午高溫時澆注、拌和水中摻加冰塊等;冬季施工時一般以5.10℃為宜.溫度過低時可采用對拌和水加熱。對原材料覆蓋保溫等措施。
6、強(qiáng)制降溫。對體積龐大的承臺、基礎(chǔ)等在混凝土內(nèi)部預(yù)埋水管,通入冷卻水,降低混凝土內(nèi)部的最高溫度。
7、采用合理的攪拌、澆注工藝。如在混合料中摻如一定比例的粉煤灰.調(diào)節(jié)拌合水溫,摻入適量潔凈塊石等。
四、箱梁混凝裂縫的處理措施
根據(jù)裂縫寬度的不同,一般裂縫修補(bǔ)方法有:表面封閉施工法和開槽修補(bǔ)法
1、表面封閉施工法
。1)工藝流程:清潔表面→去除油污、灰塵、松動顆粒等→用水沖洗,充分潤濕混凝土→適當(dāng)干燥(潮濕無明水)→涂刷賽柏斯灰漿→表面覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)→表面打磨修飾;(2)技術(shù)要點:a、涂刷賽柏斯的基面要求毛糙、干凈潮濕但無明水。因此在裂紋封閉前將混凝土表面用鋼絲刷打磨干凈,再用水徹底沖洗,使混凝土充分濕潤,以便于賽柏斯材料中的活性化學(xué)物質(zhì)以水為載體,在混凝土微孔及毛細(xì)孔中滲透,催化混凝土中未完全水化的水泥成分再水化,形成不溶于水的枝蔓狀結(jié)晶,封堵裂紋;b、將賽柏斯材料的濃縮劑與水充分拌和,第一次涂刷的重量比例:賽柏斯:水=2:1,第二次涂刷的重量比例:賽柏斯:水=5:2;c、配料時要掌握好料、水的比例,一次不宜調(diào)多,要在20 分鐘內(nèi)用完,混合物變稠時要頻繁攪動,中間不能加水;d、涂刷的范圍為裂紋四邊100mm 左右;e、分二次涂刷,二次涂刷的間隔時間為1~2 小時,第二次涂刷時如果基面已干,需再噴水加濕;f、涂刷賽柏斯材料后必須加以覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)有利于賽柏斯材料的滲透,養(yǎng)護(hù)過程中必須用干凈水,在初凝后使用噴霧式灑水,一定要避免涂層被破壞。采用潮濕但不滴水的濕布包裹養(yǎng)護(hù);g、養(yǎng)護(hù)3~4 天后,方可將未滲透的賽柏斯材料打磨,保證混凝土的平整。
2、開槽修補(bǔ)施工法
。1) 工藝流程:鑿“V”形槽→用水沖洗,去除灰塵、松動顆料等→適當(dāng)干燥(潮濕無明水)→填塞賽柏斯修補(bǔ)堵漏劑膠泥→表面覆蓋保濕養(yǎng)護(hù);(2) 技術(shù)要點:a、沿節(jié)段接縫的走向,在頂板頂面鑿除寬約10mm,深度5~10mm 的“V”形槽,再用水將槽口徹底沖洗,并使混凝土充分濕潤,待無明水后即可填塞賽柏斯膠泥;、b.將賽柏斯材料的修補(bǔ)堵漏劑與水調(diào)成半干狀的膠泥。配料時要掌握好料、水的比例,一次不宜調(diào)多,要在20 分鐘內(nèi)用完;c、覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)3~4 天(采用濕土工布覆蓋),有利于賽柏斯材料的結(jié)晶硬化,并與混凝土結(jié)合成為整體。
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