橋面混凝土早期裂縫的產(chǎn)生及預(yù)防
關(guān)鍵詞:混凝土 裂縫 產(chǎn)生及預(yù)防
橋面混凝土裂縫是橋梁施工中的一個(gè)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(yán)重者可能導(dǎo)致質(zhì)量事故的發(fā)生。盡管大批工程技術(shù)人員和管理人員在這方面做了堅(jiān)持不懈的努力,但 “裂縫”依舊像一名頑強(qiáng)的殺手,困擾著人類(lèi),因而必須高度重視、嚴(yán)加控制。本文對(duì)橋面水泥混凝土早期裂縫的原因加以分析,并提出一些防范措施,供施工和管理參考:
一、混凝土材料及半成品
水泥混凝土(以下簡(jiǎn)稱(chēng)混凝土)是以水泥為膠凝材料,與水和骨料按適當(dāng)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(jié)合水,一般占水泥重量的25%左右,但拌制混凝土?xí)r,為獲得必要的流動(dòng)性,水灰比通常在0.35~0.8之間,這樣就有了多余的水分?;炷粮煽s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(xì)孔隙越多,干縮率也越大。試驗(yàn)表明,混凝土用水量每增加1%,干縮率就增加2-3%。同樣,水泥安定性不良;砂石級(jí)配差,砂過(guò)細(xì),產(chǎn)生干縮性裂縫;砂石含泥量過(guò)大,使混凝土強(qiáng)度急劇降低,減弱抗?jié)B性,干燥時(shí)產(chǎn)生裂縫;混凝土配合比不良,砂率過(guò)大;不適當(dāng)?shù)膿接寐塞};水泥的水化熱;混凝土沉陷、干縮等等,都會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。
二、混凝土裂縫的產(chǎn)生
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溫差變形有二種情況:升溫與降溫。水化過(guò)程將釋放水化熱使混凝土內(nèi)部溫度升高,而表面溫度因受環(huán)境影響偏低,造成內(nèi)部膨脹而外部收縮?;炷恋呐蛎浐褪湛s都會(huì)受到骨料的約束,產(chǎn)生強(qiáng)制應(yīng)力,當(dāng)此應(yīng)力超過(guò)當(dāng)時(shí)的混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí),便產(chǎn)生裂縫。
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新澆筑混凝土,不可避免地產(chǎn)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(yán)重時(shí)表面脫皮。滲水裂縫的產(chǎn)生主要與單位用水量有關(guān)系。
?。ㄈ└煽s裂縫
混凝土在硬化過(guò)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),使混凝土產(chǎn)生干縮變形。如果干縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)混凝土硬化初期的抗拉強(qiáng)度時(shí),就會(huì)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(fēng)速度等因素的影響。
(四)凍融裂縫
凍融裂縫主要是因橋面混凝土面大層薄,養(yǎng)生工作很難到位,混凝土中的水分結(jié)冰后因冰脹力而產(chǎn)生裂縫。這多出現(xiàn)在北方地區(qū)。
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橋面混凝土澆筑過(guò)程中,還有幾種易于避免但較為常見(jiàn)的裂縫。在混凝土澆筑過(guò)程中,因鋼筋網(wǎng)走樣造成保護(hù)層厚度過(guò)大或過(guò)小而產(chǎn)生的裂縫;下層結(jié)構(gòu)不均勻沉降產(chǎn)生的應(yīng)力破壞;混凝土張拉后的預(yù)應(yīng)力破壞,這種破壞往往表現(xiàn)為規(guī)則的通縫。
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三、裂縫的預(yù)防
(一)混凝土材料
“質(zhì)量”是以“質(zhì)”為本的,材料的質(zhì)量決定產(chǎn)品的質(zhì)量。在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)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,橋面混凝土水泥應(yīng)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(jié)強(qiáng)度是由界面凹凸造成的機(jī)械嚙合、摩擦力和化學(xué)結(jié)合力等共同組合而成的。骨料對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響取決于骨料的表面特征、礦物成分、力學(xué)性能等。石子Dmax增大,可減少混凝土的收縮,但會(huì)因薄弱面的增加而使混凝土的抗剪性降低,故石子Dmax宜適中,并采用連續(xù)級(jí)配的碎石。砂子宜采用細(xì)度模數(shù)較大的內(nèi)河中粗砂,含砂率不應(yīng)超過(guò)35%。
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混凝土在振搗過(guò)程中,內(nèi)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(chǎn)生泌水現(xiàn)象。規(guī)范要求,對(duì)滲出水分,不宜直接引走,而用吸水材料吸干,以防帶走水泥?,F(xiàn)在的混凝土真空脫水工藝也是解決滲水裂縫的較好方法。對(duì)于橋面混凝土,經(jīng)真空脫水后,水灰比在0.31-0.36之間,強(qiáng)度可提高20%-50%,也增強(qiáng)了混凝土的抗裂性能。
我們認(rèn)為,在振搗完成后,很大一部分泥質(zhì)及其有害雜質(zhì)也隨水析出,浮在表面,這種高含泥量砂漿強(qiáng)度差、干縮性大,易在上下兩層混凝土間形成薄弱的夾層,使混凝土表面龜裂甚至脫皮。在實(shí)際操作過(guò)程中,橋面混凝土澆筑面層時(shí)誼高出設(shè)計(jì)5mm左右,在振搗密實(shí)后,把高出部分表面砂漿用刮刀予以刮除抹面。
混凝土初凝前,應(yīng)進(jìn)行及時(shí)收漿二次抹面,使混凝土進(jìn)一步密實(shí),并使混凝土表面產(chǎn)生裂縫愈合。這是消除早期裂縫有效的措施。
混凝土澆筑應(yīng)避開(kāi)高溫和低溫。按規(guī)范要求,在氣溫低于5℃或高于35℃時(shí)是不允許澆筑混凝土的。
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混凝土養(yǎng)生的目的是使混凝土在一段時(shí)間內(nèi)保持適當(dāng)?shù)臏囟取穸?,營(yíng)造良好混凝土硬化條件。橋面混凝土應(yīng)在澆筑后立即用活動(dòng)棚罩遮蓋或膜式養(yǎng)護(hù)劑噴灑,避免水分蒸發(fā)過(guò)快。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(jìn)行養(yǎng)生,少數(shù)地方采用混凝土養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)生效果也比較理想。橋面混凝土灑水養(yǎng)護(hù)時(shí)間不宜小于7d,粉煤灰水泥應(yīng)再延長(zhǎng)7d。
?。ㄋ模┙宇^接縫處理
混凝土接頭、接縫引起橋面混凝土裂縫大致有二方面的原因,首先是下層混凝土(接頭、接縫混凝土)硬化造成上層混凝土(橋面混凝土)的裂縫,主要由下層混凝土干縮和水汽蒸發(fā)所致,故橋面混凝土的澆筑應(yīng)在下層混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%且養(yǎng)護(hù)期不能少于7d后方能進(jìn)行。其二是接頭、接縫混凝土在受力后發(fā)生不均勻徐變。徐變是產(chǎn)生裂縫的直接原因。
橋面混凝土面積大、厚度薄,比較容易產(chǎn)生裂縫,本文所談的橋面混凝土裂縫的預(yù)防僅僅是個(gè)案,大部分防裂措施也適用于其它混凝土澆筑。
參考文獻(xiàn):
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