某特大橋承臺施工中混凝土裂紋處理探析,土木工程施工論文

某特大橋承臺施工中混凝土裂紋處理探析,土木工程施工論文摘要：混凝土裂紋是混凝土施工中經(jīng)常碰到的問題。本文結(jié)合福建省高速公路某特大橋工程承臺施工中出現(xiàn)的大體積混凝土裂紋,從混凝土水化熱、枯燥收縮、混凝土振搗養(yǎng)生、施工配合比、原材料質(zhì)量控制等方面進行分析和設(shè)計,提出了大體積混凝土裂紋的防治方式方法,可供其他類似工程參考。本文關(guān)鍵詞語：橋梁承臺;大體積混凝土;裂紋;處理技術(shù);0、前言近年來,福建省高速公路發(fā)展迅猛,興建了大量的鋼筋混凝土橋梁構(gòu)造,作為橋梁的下部構(gòu)造,大型橋墩、承臺等構(gòu)件屢見不鮮。在這里類大型構(gòu)件的大體積混凝土施工經(jīng)過中,混凝土的開裂一直是一個讓工程技術(shù)人員困擾的問題。怎樣防治及處理這些裂紋,將直接影響混凝土構(gòu)件的耐久性。本文結(jié)合福建省高速公路建設(shè)中某特大橋承臺施工經(jīng)過中混凝土裂紋的防治經(jīng)歷體驗,淺要談?wù)劵炷亮鸭y的控制重點和處理措施。1、項目大概情況福建省高速公路某特大橋,上部構(gòu)造采用535mPC連續(xù)剛構(gòu)T梁+(81+3150+81)m變截面懸澆剛構(gòu)箱梁+(540+535)mPC連續(xù)剛構(gòu)T梁。下部構(gòu)造4#、5#承臺在陸地,承臺尺寸為18.30m18.30m4.00m,混凝土強度C30,樁基礎(chǔ)采用9根3.1m鉆孔灌注樁,墩身為圓端型實心墩。2、裂紋的出現(xiàn)及特征施工經(jīng)過中,該橋4#墩承臺在混凝土澆筑完成后,次日拆模時發(fā)如今承臺頂面及側(cè)面出現(xiàn)了數(shù)條裂紋,頂面裂紋成平面形狀,深度、寬度均較淺(寬度小于0.30mm),在墩身預(yù)埋鋼筋周邊較明顯;側(cè)面裂紋互不連貫,長短不一,最長178cm,最短26.2cm,最寬處1.00mm。隨后我們對這些裂紋進行標記,并觀測7天,天天早中晚記錄裂紋的變化,發(fā)現(xiàn)裂紋并未繼續(xù)發(fā)展。怎樣確保后續(xù)的混凝土澆筑質(zhì)量,杜絕裂紋的再次出現(xiàn),成為亟待解決的問題。3、裂紋原因分析針對該橋4#墩承臺出現(xiàn)的裂紋,我們進行了初步分析,以為產(chǎn)生裂紋的原因主要有下面幾個方面:3.1、大體積混凝土的水化熱大每個承臺需要混凝土1340m3,厚度超過2.0m,是典型的大體積混凝土。由于混凝土是熱的不良導(dǎo)體,混凝土凝結(jié)硬化經(jīng)過中產(chǎn)生大量水化熱,大量熱量積聚在混凝土內(nèi)部不易散出,使混凝土外表與內(nèi)部構(gòu)成溫度差。在混凝土凝結(jié)初期,溫度差引起的應(yīng)力大于混凝土抗拉強度時,就容易產(chǎn)生裂紋。3.2、施工配合比不合理混凝土出現(xiàn)裂紋往往和配合比有很大關(guān)系。經(jīng)試驗室核查,該承臺混凝土澆筑中,配合比存在如下問題:(1水灰比過大,在試驗得出理論配合比后,施工配合比未及時根據(jù)地材的含水量進行調(diào)整,造成配合比不準確,水灰比過大;(2)配合比中細骨料偏多,造成混凝土收縮,導(dǎo)致構(gòu)造出現(xiàn)裂紋。3.3、水分蒸發(fā)干縮造成水泥漿中水分的蒸發(fā)會產(chǎn)生干縮,且這種收縮是不可逆的。干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果:混凝土受外部條件的影響,外表水分損失過快,變形較大,內(nèi)部濕度變化較小,變形較小,較大的外表干縮變形遭到混凝土內(nèi)部約束,產(chǎn)生相對拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。本地區(qū)為多風(fēng)天氣,這加劇了混凝土外表枯燥的速度,使外表產(chǎn)生較大拉應(yīng)力,進而導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂紋。3.4、塑性收縮因素混凝土在終凝前幾乎沒有強度或強度很小,或者混凝土剛剛終凝而強度很小時,受高溫或較大風(fēng)力的影響,混凝土外表失水過快,造成毛細管中產(chǎn)生較大的負壓而使混凝土體積急劇收縮,而此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮,因而產(chǎn)生龜裂。3.5、振搗養(yǎng)生影響混凝土澆筑時漏振、過振,導(dǎo)致混凝土的密實性不夠,容易造成混凝土裂紋;混凝土終凝后進行二次抹面,會造成混凝土的收縮裂紋;混凝土養(yǎng)護不及時,也會造成混凝土外表枯燥而出現(xiàn)枯燥裂紋。4、裂紋的預(yù)防措施通過以上初步分析得出的原因,我們在優(yōu)化設(shè)計配合比、制定施工配合比控制措施、優(yōu)化原材料的選用、降低水化熱、加強振搗養(yǎng)生等方面,提出了預(yù)防裂紋的幾個措施,在后續(xù)的大體積混凝土施工經(jīng)過中加以改良和應(yīng)用。4.1、優(yōu)化配合比,減少水化熱等原材料選用方面原材料選用措施:一是降低水灰比,在不影響強度的前提下,盡量減少水灰比;二是選用中低熱水泥和粉煤灰水泥,在配合比設(shè)計規(guī)范允許范圍內(nèi)盡量摻加粉煤灰,降低水泥的用量;三是優(yōu)先選用級配良好的集料。有試驗表示清楚:當用連續(xù)級配、粒徑為5～40mm的碎石與細度模數(shù)為2.3～3.7的中粗砂時,單位體積混凝土水泥與水用量可分別減少28～35kg和20～25kg,綜合效益表現(xiàn)良好。鑒于該經(jīng)歷體驗,在知足配合比要求的前提下,盡量增加粗骨料的使用;四是添加適量的減水劑等外加劑,改善混凝土性能。4.2、混凝土施工措施方面在大體積混凝土的施工經(jīng)過中,能夠采取下面措施:一是防止枯燥收縮。為保證澆注混凝土外表溫度與外界溫度差值控制在25℃之內(nèi),澆筑混凝土之前,將基層和模板澆水均勻濕透;二是根據(jù)基礎(chǔ)的尺寸采用分層澆搗、斜面推進的原則進行施工(圖1)。每層厚度控制在400mm左右,斜面坡度控制在l∶6～1∶8之間,能夠起到加快散熱、減少水化熱、降低內(nèi)外溫差的作用,避免溫差應(yīng)力引起的裂紋;三是布設(shè)冷卻水管(圖2)。根據(jù)基礎(chǔ)厚度的不同,根據(jù)每層80cm布置冷卻水管,用水泵抽水保證進水口有足夠的壓力,進水口和出水口之間溫差控制在5～10℃,從基礎(chǔ)澆筑起至澆筑完成后,半個月內(nèi)不間斷注水,保證水溫。圖1分段分層示意圖圖2冷卻管布設(shè)示意圖4.3、加強振搗養(yǎng)生措施方面加強混凝土作業(yè)工人的培訓(xùn),使其把握插入式振搗器直上直下,快插慢拔;插點要均勻,切勿漏插點;上下要插動,層層要扣搭;時間把握好,密本質(zhì)量佳的操作要領(lǐng):(1)使用插入式振動器時,移動間距不應(yīng)超過振動器作用半徑的1.5倍,與側(cè)模應(yīng)保持5～10cm距離,應(yīng)避開預(yù)埋件或鋼筋10～15cm,應(yīng)插入下層混凝土5～10cm;(2)對每一部位混凝土必須振動到密實為止,密實的標志是混凝土停止下沉,不再冒氣泡,外表呈平坦、泛漿,確保振搗質(zhì)量。外表抹面:初凝時,用木抹子做第一次抹壓,使面層充分到達密實;混凝士終凝前做第二次抹壓,使混凝土面層再次到達密實。澆筑完成之后7～28d,及時覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊、麻片等,保持混凝土終凝前外表濕潤,或者在混凝土外表噴灑養(yǎng)護劑等進行養(yǎng)護,并設(shè)置遮陽和擋風(fēng)設(shè)施,防止混凝土外表水分散失過快而產(chǎn)生裂紋。5、裂紋的治理因該承臺的頂面標高在漲水期水位下面,為保證承臺的耐久使用,針對出現(xiàn)的裂紋,采用如下處理方案。5.1、外表修補法針對承臺頂面,對于墩身預(yù)埋鋼筋周邊5cm范圍內(nèi)的裂紋,采用鑿除處理,適當加大鑿除深度;對于頂面其他位置的裂紋,采用在其外表涂抹瀝青的方式處理。5.2、注漿法對已構(gòu)成的縫寬大于0.30mm、縫深較深的承臺側(cè)面混凝土裂紋,我們采用裂縫灌環(huán)氧樹脂、外表涂刷瀝青的方案。首先用高壓氣槍對裂紋進行吹掃,隨后用自動注膠器將環(huán)氧樹脂從裂紋一端向另一端進行灌填,確保裂紋中沒有氣泡,待灌縫膠凝結(jié)硬化后,外表涂抹瀝青(圖3)。圖3注漿示意圖6、結(jié)束語通過對配合比、原材料、操作人員培訓(xùn)、施工工藝等方面進行總結(jié)和改良,并在橋梁施工經(jīng)過中進行實時監(jiān)控,該橋后續(xù)的橋墩、承臺等大體積混凝土構(gòu)件的裂紋情況均能得到有效控制。固然大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多,但只要嚴格根據(jù)規(guī)范