對(duì)橋梁大體積混凝土裂縫的控制研究

本文格式為Word版，下載可任意編輯——對(duì)橋梁大體積混凝土裂縫的控制研究摘要:隨著國(guó)家創(chuàng)辦投資的進(jìn)展，市政工程的投入進(jìn)一步加大，各類(lèi)橋梁在市政工程的應(yīng)用日益廣泛，大體積混凝土在橋梁布局中應(yīng)用的越來(lái)越多，而且主要應(yīng)用于主要受力片面，但是，相應(yīng)暴露出來(lái)的問(wèn)題也越來(lái)越多，其中，大體積混凝土的裂縫問(wèn)題，尤為突出。本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工管理，從設(shè)計(jì)，施工的角度，分析了造成橋梁布局中大體積混凝土裂縫的理由，并提出如何預(yù)防，檢查和處理大體積混凝土裂縫的主要的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞:橋梁工程；大體積混凝土；裂縫；理由；操縱

在橋梁建立和使用過(guò)程中，大體積混凝土裂縫經(jīng)常展現(xiàn)。大體積混凝土的裂縫是由于大體積混凝土內(nèi)部應(yīng)力和外部荷載作用，以及溫度變化等因素作用下形成的。一般正常大氣條件下，荷載組合I作用下寬度小于0．2mm的裂縫，荷載組合Ⅱ、Ⅲ作用下寬度小于0．25mm的裂縫以及處于嚴(yán)重暴露處境下，寬度小于0．1mm的裂縫都屬于正常的工作裂縫。超出以上范圍的裂縫屬于非正常裂縫，終究會(huì)影響布局物的耐久性。并且有些裂縫在使用荷載或外界物理、化學(xué)因素的作用下，不斷擴(kuò)展，不但會(huì)影響大體積混凝土外觀的美觀、減小鋼筋的大體積混凝土養(yǎng)護(hù)層厚度，而且易引發(fā)大體積混凝土面層剝落，加速鋼筋的銹蝕，降低大體積混凝土的抗凍性及耐久性，嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生垮塌事故，所以務(wù)必加以操縱。

一、混凝土裂縫產(chǎn)生的理由

大體積混凝土布局通常具有以下特點(diǎn)：混凝土是脆性材料，抗拉強(qiáng)度只有抗壓強(qiáng)度的1／10左右。大體積混凝土的斷面尺寸較大，由于水泥的水化熱會(huì)使混凝土內(nèi)部溫度急劇上升；以及在以后的降溫過(guò)程中，在確定的約束條件下會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的拉應(yīng)力。大體積混凝土布局中通常只在外觀配置少量鋼筋，或者不配鋼筋。因此，拉應(yīng)力要由混凝土本身來(lái)承受。

（一）荷載引起的裂縫

大體積混凝土橋梁在常規(guī)靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱(chēng)為荷載裂縫，歸納起來(lái)主要有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫。直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。產(chǎn)生理由有：

1、對(duì)布局舉行計(jì)算時(shí)，計(jì)算模型不合理，布局受力假設(shè)與實(shí)際受力不符，荷載少算或漏算；內(nèi)力與配筋計(jì)算錯(cuò)誤，布局安好系數(shù)不夠；布局設(shè)計(jì)未考慮施工的可行性，設(shè)計(jì)截面缺乏；鋼筋設(shè)計(jì)偏少或布置錯(cuò)誤，布局剛度不夠等。2、施工時(shí)不加限制地堆放施工機(jī)具、材料；不了解預(yù)制布局受力特點(diǎn)，肆意翻身、起吊、運(yùn)輸、安裝；不按設(shè)計(jì)圖施工、擅自更改布局施工依次、變更布局受力模式；未對(duì)布局作疲乏強(qiáng)度驗(yàn)算等。3、在使用階段，超過(guò)設(shè)計(jì)荷載的重型車(chē)輛過(guò)橋、車(chē)輛撞擊、發(fā)生大風(fēng)、大雪、地震、爆炸等。

（二）溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或布局內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，那么在布局內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫的特征主要是外觀裂縫的走向一般無(wú)規(guī)律性，深層或貫穿裂縫的走向一般與主筋平行或接近平行；裂縫寬度大小不一，受溫度變化的影響熱細(xì)冷寬。

（三）收縮引起的裂縫

大體積混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見(jiàn)的，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理由，另外還有自身收縮和碳化收縮。收縮裂縫產(chǎn)生的主要理由是由于混凝土快速枯燥，混凝土內(nèi)水分的蒸發(fā)速率大于其泌水速率，在固體顆粒水面產(chǎn)生毛細(xì)管張力，混凝土自體收縮所產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土本身的抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生裂縫。收縮引起的裂縫是不規(guī)矩斜裂縫，在鋼筋以上，似龜紋，常開(kāi)頭展現(xiàn)在現(xiàn)澆混凝土后數(shù)周或數(shù)月之間。

（四）地基根基變形引起的裂縫

根基不平勻沉降的主要理由有：

（1）由于混凝土在塑性狀態(tài)下其根基、支架等有不平勻沉降，使局部混凝土變形受約束而產(chǎn)生裂縫。

（2）由于重力作用使混凝土中較重顆粒下沉而使水泥漿上浮，當(dāng)這種下沉受到鋼筋、模板作用時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

（五）鋼筋銹蝕引起的裂縫

由于大體積混凝土質(zhì)量較差或養(yǎng)護(hù)層厚度缺乏，混凝土養(yǎng)護(hù)層受二氧化碳侵蝕碳化至鋼筋外觀，使鋼筋周邊混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，鋼筋周邊氯離子含量較高，均可引起鋼筋外觀氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕回響，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來(lái)增長(zhǎng)約2倍～4倍，從而對(duì)周邊混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致養(yǎng)護(hù)層混凝土開(kāi)裂、剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫。

（六）凍脹引起的裂縫

當(dāng)大氣溫度低于零度時(shí)，吸水飽和的混凝土展現(xiàn)冰凍，游離的水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹9％，因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力；同時(shí)混凝土凝膠孔中的過(guò)冰水(結(jié)冰溫度在一78℃以下)在微觀布局中遷移和重分布，使混凝土中膨脹力加大，混凝土強(qiáng)度降低，導(dǎo)致裂縫展現(xiàn)。

二、大體積混凝土裂縫的操縱措施

（一）摻加外加料和外加劑

在大體積混凝土中摻入確定量的粉煤灰后，可以增加混凝土的密實(shí)度，提高抗?jié)B才能，改善混凝土的工作度，降低最終收縮值，裁減水泥用量。要降低大體積混凝土的水泥水化熱引起的內(nèi)部溫升，防止布局展現(xiàn)溫度裂縫，利用粉煤灰作混凝土的摻合料是最有效的方法之一。外加劑可以從以下幾個(gè)方面來(lái)選擇。UFA膨脹劑，它可以等量替換水泥。并且是混凝土產(chǎn)生適度的膨脹。一方面保證混凝土的密實(shí)度，另一方面使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓力，以抵消混凝土中產(chǎn)生的片面拉應(yīng)力。

（二）大體積混凝土的骨料操縱

在骨料的選擇上理應(yīng)選取粒徑大強(qiáng)度高級(jí)配好的骨料。這樣可以獲得較小的空隙率及外觀積，從而裁減水泥的用量，降低水化熱，裁減干縮，減小了混凝土裂縫的開(kāi)展。

（三）優(yōu)化大體積混凝土的設(shè)計(jì)

雖然大體積混凝土不布置鋼筋或者布筋較少，我們還是可以在裂縫易發(fā)生部位如孔洞周邊以及轉(zhuǎn)角處布置一些斜筋，從而讓鋼筋代替混凝土承受拉應(yīng)力，這樣可以有效的操縱裂縫的進(jìn)展。為了制止裂縫的展現(xiàn)，在設(shè)計(jì)中利用中低強(qiáng)度底水泥充分利用混凝土的后期強(qiáng)度。在工程布局設(shè)計(jì)中要更加留神降低布局的約束度。對(duì)于混凝土中鋼筋養(yǎng)護(hù)層的厚度應(yīng)當(dāng)盡量取較小值，由于養(yǎng)護(hù)層的厚度愈大愈輕易發(fā)生裂縫。

（四）大體積混凝土的施工

混凝土施工包括混凝土的生產(chǎn)、運(yùn)輸、澆筑和溫度及外觀養(yǎng)護(hù)，是養(yǎng)護(hù)大體積混凝土溫度裂縫的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而熱應(yīng)力的操縱手段主要是操縱混凝土的內(nèi)外溫差△T：

△T＝Tp＋Tr－Tf

式中：Tp—起始澆筑溫度；Tr—水泥水化溫升；Tf—自然或人工冷卻后澆筑塊的穩(wěn)定溫度。

在溫度較高的處境下舉行施工，我們確定要留神降低混凝土澆筑時(shí)的溫度?？梢栽谑┕がF(xiàn)場(chǎng)對(duì)堆在露天的砂石用布籠罩，以裁減陽(yáng)光對(duì)其的輻射，同時(shí)對(duì)澆筑前的砂石用冷水降溫。在攪拌過(guò)程中向混凝土中添加冰水。以上這些措施都可以有效的降低混凝土的入模溫度。

假設(shè)是在冬季舉行施工，由于要防止早期混凝土被凍問(wèn)題，所以要求混凝土澆筑時(shí)理應(yīng)具有較高的澆筑溫度?；炷翝仓囟仍诙臼┕r(shí)一般以5℃～10℃為宜，在澆筑混凝土以前還理應(yīng)對(duì)根基及新混凝土接觸的冷壁用蒸汽預(yù)熱，對(duì)原材料應(yīng)視氣溫上下舉行加熱。加熱石料時(shí)應(yīng)制止過(guò)熱和過(guò)分枯燥，最高溫度不