水利工程論文-橋面砼早期裂縫的產生及預防.doc

水利工程論文-橋面砼早期裂縫的產生及預防摘要：以較易產生裂縫的橋面砼為例，淺談砼施工中早期裂縫的產生原因及預防措施，本文發(fā)表在中國科技信息2005年第6期關鍵詞：橋面裂縫分析預防橋面砼裂縫是橋梁施工中的一個通病，裂縫將不同程度地降低橋面整體性和耐久性，影響橋梁的使用壽命，嚴重者可能導致質量事故的發(fā)生。盡管大批工程技術人員和管理人員在這方面作出了堅持不懈的努力，但“裂縫”依舊像一名頑強的殺手，困擾著人類，因而必須高度重視、嚴加控制。本文對橋面水泥砼早期裂縫的原因加以分析，并提出一些防范措施，供施工同仁參考：1、砼材料及半成品水泥砼（以下簡稱砼）是以水泥為膠凝材料，與水和骨料按適當比例配合拌制成拌和物經(jīng)硬化后得到的人造石材。水泥水化所需結合水，一般占水泥重量的25%左右，但拌制砼時，為獲得必要的流動性，水灰比通常在0.350.8之間，這樣就有了多余的水分。砼干縮主要由這些多余水分蒸發(fā)造成，水灰比越大，水泥石中毛細孔隙越多，干縮率也越大。試驗表明，砼用水量每增加1%，干縮率就增加2-3%。同樣，水泥安定性不良；砂石級配差，砂過細,產生干縮性裂縫；砂石含泥量過大，使混凝土強度急劇降低，減弱抗?jié)B性,干燥時產生裂縫；混凝土配合比不良，砂率過大；不適當?shù)膿接寐塞}；水泥的水化熱；混凝土沉陷、干縮等等，都會產生導致裂縫的產生。2、砼裂縫的產生2.1溫差裂縫溫差變形有二種情況：升溫與降溫。水化過程將釋放水化熱使砼內部溫度升高，而表面溫度因受環(huán)境影響偏低，造成內部膨脹而外部收縮。砼的膨脹和收縮都會受到骨料的約束，產生強制應力，當此應力超過當時的砼抗拉強度時，便產生裂縫。文獻資料表明：在砼硬化過程中，當砼受熱變形超過8時，砼結構將不可避免地產生裂縫。2.2泌水裂縫新澆筑砼，不可避免地產生不同程度的集料與水分離現(xiàn)象，造成表面泌水，最終形成表面裂縫，嚴重時表面脫皮。泌水裂縫的產生主要與單位用水量有關系。2.3干縮裂縫砼在硬化過程中，僅有一部分水分參加水化作用，而其余水分漸漸蒸發(fā)，使砼產生干縮變形。如果干縮產生的拉應力超過砼硬化初期的抗拉強度時，就會出現(xiàn)裂縫。水分蒸發(fā)受環(huán)境、季節(jié)、氣溫、空氣濕度及風速度等因素的影響，對于新鮮砼當其表面水的蒸發(fā)速度接近0.5kg/m2h時,便應采取措施預防干縮裂縫。2.4凍融裂縫凍融裂縫主要是因橋面砼面大層薄，養(yǎng)生工作很難到位，砼中的水分結冰后因冰脹力而產生裂縫。2.5其它裂縫橋面砼澆筑過程中，還有幾種易于避免但較為常見的裂縫。在砼澆筑過程中，因鋼筋網(wǎng)走樣造成保護層厚度過大或過小而產生的裂縫；下層結構不均勻沉降產生的應力破壞；砼張拉后的預應力破壞，這種破壞往往表現(xiàn)為規(guī)則的通縫。3、裂縫的預防3.1砼材料“質量”是以“質”為本的，材料的質量決定產品的質量。在實際應用中，應根據(jù)工程的不同要求，選用合適的水泥、骨料品種。就水泥礦物成分而言，橋面砼水泥應選用鋁酸三鈣含量低，鐵鋁酸四鈣含量高的水泥。就品種而言，水泥忌用礦渣水泥而首推硅酸鹽道路水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥。采用普通水泥的，可在水泥用量不變的情況下，摻入粉煤灰或減水劑。水泥與骨料的粘結強度是由界面凹凸造成的機械嚙合、摩擦力和化學結合力等共同組合而成的。骨料對砼強度的影響取決于骨料的表面特征、礦物成分、力學性能等。石子Dmax增大，可減少砼的收縮，但會因薄弱面的增加而使砼的抗剪性降低，故石子Dmax宜適中，并采用連續(xù)級配的碎石。砂子宜采用細度模數(shù)較大的內河中粗砂，含砂率不應超過35%。3.2砼澆筑砼在振搗過程中，內部原有的粘著力和摩擦力減小，骨料在重力作用下下沉緊密排列，水泥漿填充空隙，水、汽泡被排出，表面產生泌水現(xiàn)象。規(guī)范要求，對泌出水分，不宜直接引走，而用吸水材料吸干，以防帶走水泥?，F(xiàn)在的砼真空脫水工藝也是解決泌水裂縫的較好方法。對于橋面砼，經(jīng)真空脫水后，水灰比在0.31-0.36之間，強度可提高20%-50%，也增強了砼的抗裂性能。筆者認為，在振搗完成后，很大一部分泥質及其有害雜質也隨水析出，浮在表面，這種高含泥量砂漿強度差、干縮性大，易在上下兩層砼間形成薄弱的夾層，使砼表面龜裂甚至脫皮。在實際操作過程中，橋面砼澆筑面層時誼高出設計5mm左右，在振搗密實后，把高出部分表面砂漿用刮刀予以刮除抹面。砼初凝前，往往會出現(xiàn)表面裂縫(主要是溫差裂縫)，這時應進行及時收漿二次抹面，使砼進一步密實，并使砼表面產生裂縫愈合。這是消除早期裂縫有效的措施。砼澆筑應避開高溫和低溫。按規(guī)范要求，在氣溫低于5或高于35時是不允許澆筑砼的。3.3砼養(yǎng)生砼養(yǎng)生的目的是使砼在一段時間內保持適當?shù)臏囟?、濕度，營造良好砼硬化條件。橋面砼應在澆筑后立即用活動棚罩遮蓋或膜式養(yǎng)護劑噴灑，避免水分蒸發(fā)過快。傳統(tǒng)覆蓋物多用濕草簾類，存在橋面污染和密實性差的弊病。因此目前多采用針刺土工布灑水覆蓋并用塑料薄膜保濕的辦法進行養(yǎng)生，少數(shù)地方采用砼養(yǎng)護劑養(yǎng)生效果也比較理想。橋面砼灑水養(yǎng)護時間不宜小于7d，粉煤灰水泥應再延長7d。3.4接頭接縫處理砼接頭、接縫引起橋面砼裂縫大致有二方面的原因，首先是下層砼（接頭、接縫砼）硬化造成上層砼（橋面砼）的裂縫，主要由下層砼干縮和水汽蒸發(fā)所致，故橋面砼的澆筑應在下層砼強度達到70%且養(yǎng)護期不能少于7d后方能進行。其二是接頭、接縫砼在受力后發(fā)生不均勻徐變。砼徐變對砼防裂是有緩沖作用，但在某些梁板接頭接縫施工中，徐變是產生裂縫的直接原因，所以任何事物都是矛盾的統(tǒng)一體。砼受應力徐變曲線如下圖：從上圖所示，砼徐變是一個漫長的過程，在T0時間內徐變基本達到徐變總量的80%，在施工中我們可將此徐變期作為橋面砼允許澆筑期限。T0值在實際操作過程中可取砼澆筑后45天，但同時要滿足予應力張拉20天后的條件。因施工規(guī)范的缺陷，沒有提到徐變期，所以在實際施工中幾乎沒有人去專門控制徐變期，這也是予應力砼拼接節(jié)點大都存在規(guī)則通縫的原因之一。6、結語。砼表面質量是砼內在質量的反映，預防砼裂縫其實是和提高砼強度聯(lián)系在一起的。砼裂縫的存在，使裂縫尖端出現(xiàn)應力集中，致使裂縫在較小應力作用下不斷擴大、延伸，并相互連接起來，破壞應力因此大幅度下降。但也勿須“談縫色變”，一有裂縫就一棍子打死。理論上砼微細的裂隙是不可避免的，對于肉眼可見的表面裂縫，如果裂縫寬度、深度在許可范圍內，也是正常的，只有某些梁體結構通縫、順筋裂縫和某些嚴格要求不出現(xiàn)裂縫的預應