某橋大體積橋臺裂縫處理及預防措施

某橋大體積橋臺裂縫處理及預防措施1引言隨著我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，我國的橋梁事業(yè)也得到了長足的發(fā)展。因此，如何保證橋梁等建筑工程的質(zhì)量也日益地受到各級政府和社會各界的廣泛關(guān)注。在眾多的工程質(zhì)量問題中，混凝土裂縫現(xiàn)象最為突出，也是一切工程問題的根本，基本上所有結(jié)構(gòu)的破壞根本上都源于裂縫的發(fā)展。所以，研究混凝土裂縫的產(chǎn)生機理及如何控制它的發(fā)生就變得非常具有必要性了。2工程概況該橋全長170m，橋?qū)?9m，為跨徑35m+100m+35m的鋼管混凝土拱橋，其橋臺尺寸為49m×1.7m×6.7m。因此，雖然其在橋梁中心線處設(shè)了一道3.5cm寬的伸縮縫，但其構(gòu)造上仍是大體積混凝土結(jié)構(gòu)。在實際施工過程中，其北岸橋臺上產(chǎn)生了如右下圖所示的裂縫：北岸橋臺的裂紋出現(xiàn)的比較有規(guī)律，深度都不是很大，鑿開以后大概只有0.5mm的深度，但是分布得比較有規(guī)律，大概每隔1.5~2m就有一道。這些裂紋大部分出現(xiàn)前墻上，而且在個別部位跟臺背是貫通的，但是到了承臺裂紋就消失了。3裂縫原因分析3.1初步分析通過對裂縫形態(tài)及分布情況的詳細觀察，初步推測這種裂縫是由于大體積混凝土水化收縮和溫度收縮引起的，其中，溫度收縮取主導作用?；炷涟韬衔镉捎谒嗨a(chǎn)物的體積比反應前物質(zhì)的總體積要小,因而產(chǎn)生水化收縮。水化收縮又稱化學收縮。所有的膠凝材料水化以后都有這種減縮作用,因為水化前后的平均密度不同。大部分硅酸鹽水泥漿體完全水化后,體積減縮總量為7%～9%。在硬化前,所增加的固相體積填充原來被水所占據(jù)的空間,使水泥石密實,宏觀體積減縮;硬化后,則宏觀體積不變而水泥—水體系減縮后形成內(nèi)部孔隙。因此,這種化學收縮在硬化前不影響硬化的混凝土性質(zhì),硬化后則隨水灰比的不同形成和不同孔隙率而影響混凝土的性質(zhì)?；瘜W收縮與水泥的成分有關(guān)。C3A的收縮最大,所以C3A含量越大,水泥的收縮也越大;此外,水泥中的石膏(SO3)含量、水泥熟料中MgO的含量也能引起水泥的體積變化。另外，混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì),溫度變化引起的熱脹冷縮對大體積和大面積混凝土極為不利,由于混凝土是熱的不良導體,水泥水化初期放出的大量水化熱難以迅速散發(fā),澆筑后大體積混凝土的內(nèi)部溫度比外部溫度高得多,有時可達50℃～70℃,這種內(nèi)外部的溫度差異將使內(nèi)部混凝土產(chǎn)生顯著的體積膨脹,而外部混凝土受空氣的冷卻作用溫度較低而收縮?；炷羶?nèi)部膨脹和外部收縮互相作用,將產(chǎn)生很多復雜的應力,當外部混凝土受到的拉應力一旦超過混凝土當時的極限抗拉強度,就會產(chǎn)生裂縫。溫度收縮的影響因素有：混凝土的熱膨脹系數(shù)、混凝土內(nèi)部最高溫度和降溫速率等。3.2通過計算及建模分析(1)現(xiàn)場施工條件現(xiàn)場采用混凝土泵送施工，水泥為福源鑫牌水泥，其水化熱Q=290KJ/Kg，現(xiàn)場施工水灰比為0.52，環(huán)境相對濕度為70%~90%,每m3水泥用量345Kg，混凝土的比熱C=0.96J/kg.k，混凝土質(zhì)量密度為2400kg/m3。混凝土15d水化熱溫度式中，Mc——每立方混凝土水泥用量；存汪呢Q朱—濫—鳴水泥水化熱；甚炎t福疊—籠—惱混凝土澆筑后染計算的天數(shù)；勻簽腸m猜—懼—著與水泥品種、邊澆筑時間有關(guān)無的經(jīng)驗系數(shù)，漂取座0.泄3低；朱勸鈴C來—液—霉混凝土的比熱來；馳稱精—跳—饑混凝土質(zhì)量密尸度。妙混凝土的最大甩水化熱溫度續(xù)此溫度為上允式失t幻趨近踏于蹈∞錄時曬T業(yè)的取值，帶故亮T(max)右=字混凝土的收縮錯當量溫差讓此部分近似取層[暫1決]兇縱，因為此例中含的混凝土構(gòu)件脂體積稍大，產(chǎn)逢生的收縮當量缸溫差較大。慘混凝土的最大疏綜合溫差則后來，在南岸堆橋臺施工的時嚼候，引進了測針溫儀對混凝土胳進行實時溫度汽測量，所得溫訪度最高為況7村2袖℃剩，最高溫差為貌4湊4天℃嘗，與計算所得脹也比較接近，輪說明計算結(jié)果周具有可信度。悶將以上所得溫擴度代入建好的氏橋臺模型（煎取半幅橋臺進態(tài)行計算，努用空間有限元縣軟租件然Mida條s局進行建模）如說下圖：溫由以上的結(jié)果取可知，大體積擊橋臺由所受的套最大綜合溫差載產(chǎn)生的拉應力病超過了混凝土切的本身的抗拉登強度，是裂縫材產(chǎn)生的一部分廁原因抓。秀3.3美本結(jié)構(gòu)分析蜜本例中裂縫的禿出現(xiàn)有一個不抄可忽視的原因幟，那就是由于睡溫差產(chǎn)生的應腰力沒有得到有昆效約束。在原遲設(shè)計圖上，橋歡臺是一次澆注戰(zhàn)完成的，在橋扮臺的頂部設(shè)置叨有一層抗裂鋼們筋網(wǎng)來抵抗由姓于混凝土收縮債或溫度變化產(chǎn)慮生的應力。但項是實際施工中箭考慮到它是大旗體積混凝土就尸進行了分層澆斧注，然而在分培層處卻沒有同罪樣地設(shè)置抗裂滋鋼筋網(wǎng)。這樣驗一來，混凝土向由于溫差產(chǎn)生劣的應力得不到族有效約束，使艷得虹其扁在分層處驕產(chǎn)生了一些貫因通裂。這就是讓為什么我們會并觀察到掌某些部位的裂掩縫與臺背產(chǎn)生壁的裂縫是春貫通的的原因具。臨3.委4職棍古裂縫原因綜合沖分析息基于上述的分倍析和現(xiàn)場對橋青臺裂縫的實地證考察，我們認釘為導致橋臺裂斧縫的最主要原伴因是由于混凝迎土內(nèi)部產(chǎn)生大卡量的水化熱致雨使混凝土內(nèi)外勸表面產(chǎn)生極大子的溫差，這種屠溫差產(chǎn)生的拉冰應力由于沒有央受到有效的約客束，使得橋臺冒沿橋?qū)挿较虍a(chǎn)詢生了分布比較呈有規(guī)律的豎直尖裂縫。肺其次，混凝土暴的均勻性、養(yǎng)重護的合理性，股以及自身的水姑化收縮都有可限能加劇這種裂溜縫。豈4趟馳漁橋臺裂縫處理伍因為裂縫出現(xiàn)傍在橋臺的前墻餃，而且橋位所鴿在地的水質(zhì)對襲鋼筋具有輕度朗腐蝕作用。因士此施工單位在笛裂縫出現(xiàn)以后芝采用了去嵌縫法對裂縫卵進行處理。識嵌縫法是裂縫漂封堵中最常用涼的一種方法，苗它通常是沿裂歇縫鑿槽，在槽右中嵌填塑性或百剛性止水材料危，以達到封閉瘋裂縫的目的。巡常用的塑性材印料有聚氯乙烯秤膠泥、塑料油趙膏、丁基橡膠千等等；常用的延剛性止水材料米為聚合物水泥且砂漿。在本工協(xié)程實例中，施御工方采用的材郊料為環(huán)氧樹脂豎。具體操作如皮以下各圖：谷寧查絕切割裂倘縫羅賢禍歪蹤星好用鋼刷刷凈裂鄰縫冠看竿未發(fā)現(xiàn)裂紋有煤滲透后涂環(huán)氧棚樹脂案5患漫從南岸橋臺防裂繪縫措施拿5潔.1糞陣改善原材料的蠟質(zhì)量和優(yōu)化配嘴合比設(shè)計鼠粉煤灰水泥及窮礬土水泥收縮殲較小臣，因此提高水管泥強度的方法責不應靠磨細的回途徑，而應當盛以改善礦物組株成，提高膠凝巷材料的活性為愁主。另外，這添加外加劑也彼是降低混凝土博收縮的有效方族法。減水劑可脾有效地降低水算灰比及用水量近，而粉煤灰具中有微珠效應和侵火山灰效應，恢所以驕“忠雙摻技術(shù)觸”甲對泵送混凝土確既可提高和易貪性又可減少收恥縮。再者，混醫(yī)凝土中加入適服量膨脹劑可配吼制成膨脹混凝主土。它在養(yǎng)護疲期能產(chǎn)生適度勿體積膨脹，在腔鋼筋和臨位約拳束情況下能對銹鋼筋產(chǎn)生一定線的拉應力。由倒于自應力的到名如改變了混凝奮土的應力狀態(tài)陽，使它能大致她抵消因混凝土傍干縮產(chǎn)生的拉坊應力，從而達冰到補償收縮，闖提高混凝土抗瑞裂防滲性能。著另外，優(yōu)化配爛合比設(shè)計也將哪對減少混凝土拐的收縮起到明扯顯的作用?；鞖⒛恋母煽s主穩(wěn)要取決于單位陪用水量、水泥撲用量以及砂率海。相比之下用櫻水量影響最為楚突出，有資料去顯示干縮與單姐位用水量成直津線上升的關(guān)系鏈。加入少量的喉水到混凝土中抓將增大水膠比固，硅灰含量高懇的拌合物將極憶大地增加干縮碧，同時也證實鞠了拌合物中水敘泥含量高，相賢應地使混凝土邁產(chǎn)生收縮的組謝分寬——站漿體含量也高柿，就容易產(chǎn)生苦較大收縮而開句裂。水泥漿量廟大，收縮大。殃因此，在保證倉可泵性的條件證下，應盡可能赴降低水泥漿量趣和水灰比，既舒可節(jié)約水泥，林又有利于減少秩收縮。開本工程實例中切，南岸橋臺的僚原材料的取用能和配合比的設(shè)庸計基本達到上潛述的要求：水飾泥采用福繡州曲“派臺廢泥倦”彈癥；砂、石分別當采用含泥量少唉于贊1%騾的中粗河沙和港連續(xù)級配的細貪石；外加劑采我用般TK-損3色緩凝高效減水雞劑；摻合料采什用電凳廠覆I姨I并級粉煤灰，實擦際采用配合比忌如下表所示：彩配合比（質(zhì)量府）氣水溉水泥陪砂眠石軋摻合料啊外加劑命0.52恥1.00的2.44格3.19崖0.20遷0.019探5窯.2墳其他防止裂縫藥產(chǎn)生的措施扛(貸一槐)稍朗減少溫度收縮多裂縫的措施群(功1)攪絮掌握拆出摸板壯時的氣溫。拆犧摸的時間最好農(nóng)選擇在一天氣壁溫最高的中裙午，盡量減少推混凝土構(gòu)件表凈面與外界的溫攔差，以提高混沈凝土的抗裂性廉能。軍(傻2技)廈列降低澆筑濕度麗：緩①網(wǎng)排降低骨料的溫多度蒜；規(guī)②咬窯降低拌合水的地溫度患；應③艇圍澆筑時間安排須在夜間泉；伸④期茅減少混凝土溫察度回升，主要喘措施有縮短混秀凝土的運輸時歸間；加快混凝偽土的入倉速度喝；縮短混凝土啊的曝曬時間；宣混凝土運輸工聽具皺采用妨隔熱遮陽措施鏡；采用噴水霧眠的方法降低遣表面手四周的氣溫等巷。某(樣3合)半之降低水泥水化益熱溫升白。不這個措施主要呢通過在混凝土安埋設(shè)冷水管來排實現(xiàn)。實驗表處明，埋設(shè)冷水修管的大體積混獻凝土，它的水門化熱會得到很甘大程度上的降躲低。執(zhí)【先2讀】馬。在本工程實蘇例中，冷卻水及管采用直徑絲25mm始的鋼管，考慮授到混凝土中心瘦溫度最高，進帆水管口設(shè)在近姥混凝土中心處瑞，出水管口設(shè)腰在混凝土邊區(qū)監(jiān)處；共安抓裝級3閘層冷卻水管，盞每層水管的垂蝕直間距左1.5m裙，每層水管的剝垂直進、出水狗管口相互錯開領(lǐng)。在安裝號冷替卻水管后做通疫水試驗，確保緊冷卻水管正常盤通水，每層水情管在混凝土覆閱蓋并澆搗完畢鑰后即可通水。病(午二頂)宅需養(yǎng)護及環(huán)境條互件控制亭避免在雨中澆象注混凝土，成啦型的混凝土避派免過早暴露，胖用濕草袋覆蓋螞或澆水養(yǎng)護，啟避免烈日暴曬末，如果風速過崇大設(shè)置防風設(shè)杰施。恨(姥二指)米售結(jié)構(gòu)上的措施鋪在南岸橋臺左駝半幅施工的時帆候，我們在分難層面布了一細層魂4喉根膝的鋼筋，經(jīng)后漁期觀察，裂縫辮少了很多，貫森通裂縫基本沒孤有了，間距也櫻變到攔了誼4.5~汽6m丑。因此，我們迷在右幅橋臺施拜工的時候設(shè)置盛了榜6刑根距的鋼筋。童6掉南岸橋臺裂縫觀觀測承經(jīng)過以上幾項冷措施的處理后出，南岸橋臺基墾本上沒有再出射現(xiàn)裂縫，只有卵少數(shù)地方喂出現(xiàn)細微的幾攔條裂紋，不影璃響結(jié)構(gòu)的受力切和使用性能。盒由此