关键词:路桥施工;混凝土裂缝;控制技术
前言
在实际施工中,受各种因素的影响,混凝土极易出现质量问题,如蜂窝、裂缝等,不但影响路桥外型美观,而且对其质量及使用寿命非常不利。尤其是裂缝,在施工中几乎难以避免。因此,必须熟悉掌握混凝土的裂缝控制技术。
1混凝土的意义及使用现状
混凝土是按照适宜比例将水、水泥、石子、砂等材料进行搅拌形成的混合物,在土木工程中应用极为广泛。现代化建设对路桥工程质量提出了更高的要求,而混凝土是其中的关键,因此对混凝土的性能指标更加明确化,包括抗压强度、变形性、耐久性等均有严格要求。可见,混凝土在路桥施工中的作用愈发突出。但从其使用现状来看,存在着一些问题:
1.1容易变形
根据混凝土自身的物理性质,随着外界温度的变化,其本身也会出现膨胀内缩的变化,同时在内部有应力生成。若应力比抗拉强度大,必将出现裂缝。温度会使混凝土的水分有所蒸发,而通常是外部蒸发速度快,内部蒸发速度较慢,从而引起裂缝的产生。
1.2抗拉力较低
混凝土多由水、水泥、碎石和砂料搅拌、硬化而成,水泥浆既起着润滑作用,又起着凝结作用,粘附于骨料表面,并对其缝隙进行填充;砂石负责承担骨架,同时控制水泥的收缩量。可见,大部分组成材料的物理强度较弱,在外界压力下易碎。一旦混凝土发生形变,其稳定性易被破坏,甚至发生断裂现象。
1.3弹性较低
相对而言,混凝土的抗压强度较大,但弹性不足。随着交通压力的增大,路桥承受荷载极有可能达到极限值,以至于出现驱散分均现象。最终导致其中某部件难以承受巨大的荷载。
1.4耐用性弱
耐用性与路桥质量和企业经济效益直接相关。随着实践研究的力度加大,很多专业人员发现,混凝土的耐用性与以前并不相符。判断耐用性通常有三个标准,分别为抗渗透性、抗侵蚀性和抗冻性。虽然混凝土有良好的抗渗透性,但另外两个能力相对较弱,在使用中经常会因此出现一些质量缺陷。
2混凝土裂缝原因分析
2.1温度裂缝
温度裂缝是路桥施工混凝土裂缝中较为常见的类型,通常来说,温度裂缝形成的主要原因是受到施工当地的外界环境温度影响,即当施工场所周边的温度过高时,施工过的混凝土内部往往会聚集大量的热量,并且这些热量通常很难得到有效的释放,最终导致了裂缝的出现。除此之外,混凝土裂缝出现的主要原因还包括了混凝土的外部散热较快并且散热也较为明显,但是其内部的温度过高并且难以释放,这种较大的温度偏差也会导致混凝土裂缝的出现,从而对路桥施工的稳定性造成一定程度的影响。它们在发生破坏进水后,破坏比较迅速并且最终将与桥面板脱离。
2.2应力裂缝
应力裂缝是路桥施工混凝土裂缝中的重要类型。通常来说在路桥施工过程中当混凝土并没有凝结硬化时,即混凝土仍旧处于塑性状态时,往往会因为应力收缩而产生裂缝,这既是相应的应力裂缝。除此之外,应力裂缝产生的原因还包括了混凝土的水分蒸发速度超过了自身的泌水速度,这一现象会导致混凝土自身出现不断的收缩,并且在收缩的同时产生一定的应力,而这时混凝土自身的抗压强度较为有限,通常是小于混凝土的收缩应力,最终在出现变形的同时导致了混凝土应力裂缝的出现。路桥的基础空间出现不均匀沉降现象,或者是出现水平位移现象,使得结构物产生一定的附加力,而这些附加力超过了其本身能够承受的抗拉强度而出现裂缝。
2.3沉陷裂缝
引起混凝土沉降裂缝的因素很多,例如:工程地基土质较差、土质较为松软、回填密实度较低都是引起沉陷裂缝的重要因素。除此之外,引起混凝土沉降裂缝的因素还包括了混凝土的浸泡问题,即混凝土在长期的水分浸泡下往往会出现不均匀的沉降,这一沉降通常会引发裂缝。并且当混凝土的模板刚度无法达到路桥施工规定的要求时,例如:支撑底部较为松动或者是支撑间距较大时都容易产生沉降裂缝。地基土层重新固结下沉,同时对基础的上浮力减小,负摩阻力增加,基础受荷加大。有些桥梁基础埋置过浅,受洪水冲刷、淘挖,基础可能位移。地面荷载条件的变化,如桥梁附近因塌方、山体滑坡等原因堆置大量废方、砂石等,桥址范围土层可能受压缩再次变形。
2.4荷载引起的裂缝
设计计算阶段,结构计算时不计算或部分漏算;计算模型不合理;结构受力假设与实际受力不符;内力与配筋计算错误;结构安全系数不够;设计断面不足;结构刚度不足;构造处理不当等。施工阶段,不加限制地堆放施工机具、材料;不了解预制结构受力特点,随意翻身、起吊、运输、安装;不按设计图纸施工,擅自更改结构施工顺序,改变结构受力模式等。使用阶段,超出设计载荷的重型车辆过桥;受车辆、船舶的接触、撞击;发生大风、大雪、地震、爆炸等。
3路桥施工中的混凝土裂缝控制技术
混凝土的裂缝问题会对其性能产生严重的不利影响,并且直接影响到路桥施工的质量。根据裂缝形成的不同原因,我们可以采取不同的解决方法和控制技术。
3.1温度裂缝的控制技术
在选择材料时,必须确保材料质量的合格,通过温度控制与裂缝控制来避免水泥的发热量过高,并且要使石子粒径符合相应的要求,可以加入一定的抗裂剂或者外加剂来提高混凝土的抗裂性能;水泥的用量和水灰比必须符合相关规定,配置的过程当中可以添加减水剂、粉煤灰等;须严格根据要求来开展搅拌工作,在确保各项材料充分搅合的同时引入二次风冷工艺等先进搅拌工艺;在搅拌与浇筑的过程当中实时注意温度变化,必要时可采取相应的冷却方法,可以在混凝土当中添加高质纤维材料来实现对温度裂缝的进一步控制;大体积混凝土的结构大小和温度应力之间有着紧密的联系,需制定明确的施工程序来保证散热,同时采取分层分块的浇筑方式,为了缩小内外的温度差可以在内部设置冷却管道。
3.2收缩裂缝的控制技术
收缩裂缝大多产生在混凝土的塑性状态下,故在进行材料的选择时需对其干缩值与强度给予高度的重视,可以选择一些早期强度高的硅酸盐水泥等材料;对水灰比进行合理的调整,尽量减少水的使用量,对水泥量做好严格的控制,为了减小水灰比对随性裂缝产生的不利影响,可对混凝土的和易性进行调高;浇筑前需通过覆盖湿布、洒水等方式来使混凝土表面、模板保持潮湿,通过喷洒养护剂、包裹塑料薄膜等方法来防止水分的蒸发,通过及时合理的温度测试来保证混凝土表面和模板的温度适宜,对于大体积的混凝土还应当埋设测温元件;在夏季及一些高温天气,可以搭设遮阳板等来避免水分过快蒸发。
3.3干缩裂缝的控制技术
同样的,在控制干缩裂缝时,首先必须确保材料质量合格并尽量选择最佳的材料型号,例如,在选择水泥材料时,需严格控制其用量与收缩量,可以使用粉煤灰水泥和中低热水泥等水泥材料;需事先设置好一定的收缩缝,为了避免影响混凝土的性能,其配置比例必须适当,既不能过高也不能过低,并且要严格控制用水量;应切实做好早期的养护工作,尽量保证养护周期的延长,对于一些在冬季或严寒天气下施工的工程需做好保温工作,通过涂抹养护剂等养护方法来减小干缩裂缝的出现几率。
3.4沉陷裂缝的控制技术
对于一些软土地基可以采用强夯法或者粉喷桩加固技术来实现混凝土的加固;确保混凝土不在水中长时间浸泡;在开展模板的拆除工作时,应当选择好最佳开展时机,同时合理地制定拆除的顺序。
4结语
路桥建设事关国家经济发展,具有巨大的现实意义。当前国内路桥工程多采用混凝土结构,在提高路桥强度和承载力方面极具优势。然而在内外诸多因素作用下,混凝土施工养护中常有裂缝出现,影响到整体性能。为此,必须加强重视,不断更新改进裂缝控制技术,减少裂缝的发生率。
参考文献:
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