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摘要:公路工程建设过程中经常会遇到混凝土出现裂缝的现象,导致公路的使用效率和年限都在减少。因此,我们必须要对公路工程建设过程中出现的裂缝进行分析,探讨裂缝产生的原因,并提出相应的解决策略,减少公路工程中的混凝土裂缝。
关键词:公路工程;混凝土;裂缝成因;策略分析
1前言
公路工程建设过程中由于出现混凝土裂缝的现象,大大降低了公路工程建设的质量,影响了公路工程建设的开展。因此,混凝土的裂缝应该受到重视。我们必须要对混凝土裂缝的原因进行分析和探讨,并根据成因提出相应的解决策略,保证公路工程建设的质量。
混凝土裂缝的存在将会大幅度降低公路工程建设的质量,是目前公路工程中研究的重点课题。因此,本文针对混凝土的裂缝形成原因进行分析。
2.1施工操作不当
混凝土裂缝形成的主要原因是施工人员的操作不正确,导致公路中出现混凝土裂缝。通过对公路工程进行实地调查,一些施工人员操作不正确的方面主要有混凝土搅拌过程中用量不合理,使混凝土的组成成分稳定性不够,同时搅拌过程中没有将混凝土搅拌均匀,导致混凝土的密度不均匀,容易出现裂缝。其次,进行公路工程建设过程中铺设混凝土的时候没有将路面铺均匀,导致路面各个地方所承受的强度不同,容易出现混凝土裂缝的现象。
2.2路基不够牢固
公路工程建设过程中路基是基础的组成部分,如果路基没有打牢固,那么公路工程建设过程中会出现很多问题,公路工程质量也会降低。路基的作用是提高公路的承受能力,保证公路的质量。如果路基的质量不达标,公路工程会存在安全隐患。因此,公路工程必须要保证路基有一定的承重能力,可以保证公路工程顺利完成。而路基在建设过程中由于强度不够均匀,或者对路基没有做好相关的防护工作,导致路基不均匀。出现沉降现象,重力承受程度不同,从而会出现混凝土裂缝现象。
2.3湿度造成混凝土裂缝
混凝土在铺设之后可能会受到一定的天气影响,不同的温度、湿度变化对混凝土公路的路面会产生很大的影响。比如说白天温度比较高,而晚上湿度比较大,公路路面白天的温度和晚上的温度存在很大的差异,导致混凝土无法适应,通常白天公路路面上出现的拱起部分由于温度过高不耐受而拱起,到晚上时温度降低拱起部分又会还原,导致混凝土在一段时间后出现裂缝。
2.4公路养护工作不到位
混凝土本身是一种吸水性比较强的无机结合工业材料,能够吸收大量的水,只有在特定的湿度环境下,混凝土才能被固化。因此,公路的氧化工作对混凝土的固化有很大的帮助,尤其是公路工程建设完成之后的期间,公路工程必须要保证混凝土能够在充分的湿度环境下,如果湿度不够,混凝土容易出现裂缝现象。
公路建设对于人们的生活有重要意义,安全施工、科学操作对提高公路工程的质量、寿命有很大的帮助。因此,根据上述的混凝土裂缝原因进行研究,提出相应的解决策略。
3.1利用科学的配量方法和操作
目前公路工程中采用的混凝土主要是由施工人员进行配置和搅拌得到的。因此,制造混凝土的配料和搅拌方式对形成的混凝土质量有很大的影响。混凝土质量与公路建设有很大的联系,也是评判公路质量的标准。在制造混凝土时,应该选用正确的配方比例,采用合适的搅拌方式制造混凝土,保证混凝土密度均匀。首先,公路工程必须要使用合格的混凝土材料,也就是水泥和沙石,以合理的配方进行搅拌,减少搅拌过程中的水泥用量和水的用量,可以在搅拌过程中加入碱水剂、加气剂,尽量使用杂质比较少的配料,保证混凝土的质量。最后对混凝土进行充分的搅拌,保证混凝土被充分搅拌了,这样才能让混凝土的密度更加均匀,减少由于混凝土密度不均匀而产生的混凝土裂缝。
3.2强化公路工程建设中的路基
路基作为公路工程建设过程中的基础部分,直接关系到公路的质量和使用寿命。路基建设之前应该要考虑地表的温度和湿度,提前做好准备工作,保证混凝土内部不会存在很大的差异。虽然公路工程建设对路基的强度要求不高,但是对路基的均匀性和稳定性有很高的.要求,这就需要施工人员在铺设路基的时候注意配料是否正确、搅拌是否均匀,从而有效加强公路路基的稳定性。在公路路基完成之后要进行反复的检查,保证路基的稳定性,对路基中存在的问题进行及时的补救,保证路基的质量。
3.3施工之前控制施工环境温度和湿度
温度的变化对公路工程混凝土建设有很大的影响,混凝土本身是一种吸水性比较强的无机物质,混凝土极易受到外界温度和湿度的影响,温度不够是造成混凝土裂缝的主要原因。因此,在进行公路工程施工的时候应该充分考虑到外界的施工环境温度和湿度,保证外界环境因素不会影响混凝土的施工。比如说公路工程建设中如果没有在光照过强的环境下施工,混凝土可能会有大量的水分流失,对混凝土的固话有很大的影响。同时在保证外界环境温度的情况下,施工人员还要考虑到湿度,在施工过程中补充流失的水分,保证湿度达到施工要求。施工过程之后由于混凝土可能会受到温度的变化影响,施工人员应该及时进行压入缝的操作,保证混凝土不会裂开。
4总结
总之,造成公路工程建设中出现混凝土裂缝原因主要是施工过程中的操作不当、外界环境有一定的影响以及养护工作不到位等。公路是我们正常生产生活的基础,为了提高公路工程建设的整体质量,我们应该重视公路工程建设混凝土裂缝这一现象,针对这些原因,提出相应的解决策略。比如保证操作的合理性、提高公路路基的稳定性,创造一个良好的施工环境。让公路工程混凝土建设过程中的裂缝现象减少,从而提高整个公路建设的质量。
参考文献
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[2]向小苗,银翠,陈亮.公路桥梁混凝土结构裂缝成因及防治措施分析[J].交通建设与管理,(06).
1前言
公路工程建设过程中由于出现混凝土裂缝的现象,大大降低了公路工程建设的质量,影响了公路工程建设的开展。因此,混凝土的裂缝应该受到重视。我们必须要对混凝土裂缝的原因进行分析和探讨,并根据成因提出相应的解决策略,保证公路工程建设的质量。
混凝土桥梁裂缝成因浅析
大量工程实践表明,大部分混凝土桥粱存在裂缝,本文针对混凝土桥梁裂缝的种类和成因进行了重点分析,并提出相应防治措施.
作 者:霍永贵 作者单位:中铁十九局集团第五工程有限公司,辽宁・大连,116100 刊 名:科教文汇 英文刊名:EDUCATION SCIENCE & CULTURE MAGAZINE 年,卷(期): “”(24) 分类号:U445.7 关键词:混凝土桥梁 裂缝 成因1公路工程中混凝土裂缝的类型和原因
1.1横向裂缝及其产生原因
横向裂缝问题经常会出现在公路混凝土路面建设或者使用过程当中。横向裂缝的出现并不是由单方面的因素所导致的,一方面是由于混凝土的组成材料自身性质决定的,其受温度影响较大,在热胀冷缩的作用下,导致产生裂缝。另一方面,公路基层在很多情况下所使用的材料往往为半刚性的基层材料,待其成型以后将有可能产生十分明显的、或者轻微的裂缝现象,然而受雨水及温度的影响,再减伤汽车的超大负荷,导致半刚性的基层底部出现极大的拉应力。最后,桥头路基的填土压实度达不到相关标准,也从很大程度上导致了裂缝问题的出现,同样会给公路的项目施工或者使用造成极为不利的影响。
1.2纵向裂缝及其产生原因
导致混凝土纵向裂缝出现的主要因素包括以下两点,第一点就是路基的填筑质量问题,另外一点所指的就是填料问题。如果路面两侧边沟存在一定数量的积水,那么含水量将会出现急剧上升的趋势,在这样的状态下,则会慢慢使得其地基承载力逐渐降低。在受到重车载荷影响后,路面很有可能会出现纵向裂缝。大多数情况下纵向裂缝的出现地点是外侧行车带的周围,轻微裂缝往往会在雨季结束后逐渐产生,伴随着不断减小的外界温度,裂缝也将会不断发展。再此基础之上,在车辆载荷的影响下,将会导致路面裂缝不断加剧,严重的将会产生贯通现象。
1.3早期裂缝及其原因
混凝土路面早期裂缝通常情况下都是发生在浇筑完成后不久,尤其是在温度超出一般水平的温度之下,在已经结束了浇筑工作大概一两个小时里,由于上述条件导致其大量失水,所以最终使得混凝土出现了瞬时收缩的现象,加剧了裂缝的产生。
2.1选择合适的公路路线
如果想要从根本上改善实际施工过程中的混凝土裂缝现象,往往一定要科学合理的对其路线进行规划。并且需要在此过程当中,逐步建立健全与之相关的各类标准,对以后的各项路线规划工作,起到一定的约束作用。国家性的规范绝对不能够设立的太过细致,因为在很多情况下规定设立的越是细致,就越是会降低其实行的可能性。
2.2加强压浆法的使用
针对不同的裂缝,应当采取不一样的方式来进行补救。根据相关的统计资料显示,纵向裂缝往往所采取的解决方案为压浆处理法,在实际工作过程中,需要把水泥净浆压入。如果条件允许的话,应当尽可能的借助普通的硅酸盐水泥,注浆的压力需要严格稳定在大于1.5MPa这一范围。
2.3加强灌缝的管理
在处理纵向裂缝时,往往所采用的方式为压浆法,横向裂缝往往所借助的是灌缝法。在开展横向裂缝的处理工作时,其宽度往往应当严格控制在小于6mm这一范围内,对裂缝位置进行彻底的清理,同时借助空气压缩机清除其内部的尘土。如果说裂缝的宽度大于6mm这一数值的,需要把裂缝中的杂物进行及时的清理;若是十分普通的混凝土,则需要对其进行现场加热,始终维持其温度在150°至160°这一范围之间,借助铁壶将热混凝土灌入到裂缝之中去,大多数情况之下应当重复浇灌,便于达到预期效果,待混凝土温度和常温维持相同时,便能够实现通车了。
2.4加强混凝土的养护
之所以需要对混凝土进行一定的养护工作,主要原因是要确保公路施工的质量。如果要想从根本上减少路面所产生裂缝,当从混凝土入手,尽可能的降低混凝土裂缝的出现几率,养护工作的作用是体现在很多方面的,最为主要的一点是可以有效的降低混凝土冷缩的影响,除此以外还能够大大提升水泥以及水的水化作用,从根本上改善混凝土的抗震能力。当外界温度处于正常情况时,往往就需要严格遵守有关规定,对混凝土开展一定的浇水养护工作。当外界温度超过正常水准的`情况之下,浇水量往往是应当适当覆盖,确保其自身能够尽可能的避免风吹日晒,从而发到预防混凝土路面出现裂缝的目的。对于混凝土浇水的次数需要进行严格的掌控。通常情况下,如果该混凝土属于硅酸盐水泥,那么浇水工作最少要大于7d;假如说此种混凝土是属于抗渗混凝土,则应当是不大于14d。
2.5增加添加剂的使用
在经过了多年的工作实践以后,具备充足经验的工人已经在实际工作中慢慢探寻出一条更为行之有效的混凝土裂缝预防措施,即提高添加剂的使用量。这种做法不但能够有效的降低混凝土的用水量,而且还能够明显的改善水泥浆的稠度,降低由于沉缩作用而给混凝土所带来的不利影响。与此同时,减水防裂剂同样还能够有效的提升混凝土的抗拉强度,有效的改善混凝土的抗裂能力。贯穿性混凝土裂缝对于整个施工过程所造成的不利影响是最大的。如果想要尽可能的减小损失,那么就一定要仔细做好有关的预防工作,提升其自身性能,尤其是其自身的抗裂能力,从根本上提升混凝土的质量,最终达到改善施工质量的目的。
3结语
混凝土结构对于当今任何一个公路施工项目来说都有着十分重要的意义,但是由于近些年来我国在交通运输领域取得了越来越大的进步,公路施工的数目也就越来越大。在这样的条件下,公路混凝土裂缝的问题也就逐渐的暴露出来。
参考文献:
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分析混凝土裂缝成因与控制论文
摘 要: 分析了建筑混凝土施工裂缝产生的原因,并从工程施工和设计等方面提出相应的预防措施,对相关工程技术人员有一定的借鉴作用。 关键词: 工程施工;裂缝成因;控制措施 一、裂缝的成因裂缝产生的形式和种类很多,要根本解决混凝土中裂缝问题,还是需要从混凝土裂
摘 要:分析了建筑混凝土施工裂缝产生的原因,并从工程施工和设计等方面提出相应的预防措施,对相关工程技术人员有一定的借鉴作用。
关键词:工程施工;裂缝成因;控制措施
一、裂缝的成因
裂缝产生的形式和种类很多,要根本解决混凝土中裂缝问题,还是需要从混凝土裂缝的形成原因人手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。
(一)设计原因
1.设计结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝。
2.设计中对构件施加预应力不当,造成构件的裂缝(偏心、应力过大等)。
3.设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝(如墙板、楼板)。
4.设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形。
5.设计中采用的混凝土等级过高,造成用灰量过大,对收缩不利。
(二)材料原因
1.粗细集料含泥量过大,造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配,容易造成混凝土收缩的增大,诱导裂缝的产生。
2.骨料粒径越细、针片含量越大,混凝土单方用灰量、用水量增多,收缩量增大。
3.混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当,严重增加混凝土收缩。
4.水泥品种原因,矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大。
5.水泥等级及混凝土强度等级原因:水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高,混凝土脆性越大、越易开裂。
(三)混凝土配合比设计原因
1.设计中水泥等级或品种选用不当。
2.配合比中水灰比(水胶比)过大。
3.单方水泥用量越大、用水量越高,表现为水泥浆体积越大、坍落度越大,收缩越大。
4.配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差,导致混凝土离淅、泌水、保水性不良,增加收缩值。
5.配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。
(四)施工及现场养护原因
1.现场浇捣混凝土时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣棒抽撤过快,均会影响混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的产生。
2.高空浇注混凝土,风速过大、烈日暴晒,混凝土收缩值大。
3.对大体积混凝土工程,缺少两次抹面,易产生表面收缩裂缝。
4.大体积混凝土浇注,对水化计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位,引起混凝土内部温度过高或内外温差过大,混凝土产生温度裂缝。
5.现场养护措施不到位,混凝土早期脱水,引起收缩裂缝。
6.现场模板拆除不当,引起拆模裂缝或拆模过早。
(五)使用原因(外界因素)
1.构筑物基础不均匀沉降,产生沉降裂缝。
2.使用荷载超负。
3.野蛮装修,随意拆除承重墙或凿洞等,引起裂缝。
4.周围环境影响,酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀,引起裂缝。
5.意外事件,火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。
二、裂缝的控制措施
(一)设计方面
1.设计中的‘抗’与‘放’。
在建筑设计中应处理好构件中‘抗’与‘放’的关系。所谓‘抗’就是处于约束状态下的结构,没有足够的变形余地时,为防止裂缝所采取的有力措施,而所谓‘放’就是结构完全处于自由变形无约束状态下,有足够变形余地时所采取的措施。
2.设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方面原因等而不得以时,应充分考虑采用加强措施。
3.积极采用补偿收缩混凝土技术:在常见的混凝土裂缝中,有相当部分都是由于混凝土收缩而造成的。要解决由于收缩而产生的裂缝,可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩,实践证明,效果是很好的。
4.重视对构造钢筋的认识:在结构设计中,设计人员应重视对于构造钢筋的`配置,特别是于楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选择。
5.对于大体积混凝土,建议在设计中考虑采用60天龄期混凝土强度值作为设计值,以减少混凝土单方用灰量,并积极采用各类行之有效的混凝土掺合料。
(二)材料选择和混凝土配合比设计方面
1.根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级,尽量避免采用早强高的水泥。
2.选用级配优良的砂、石原材料,含泥量应符合规范要求。
3.积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份,可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。
4.正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充发考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。
5.配合比设计人员应深入施工现场,依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况,合理选择好混凝土的设计坍落度,针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整施工配合比,协助现场搞好构件的养护工作。
(三)现场施工操作方面
1.浇捣工作:浇捣时,振捣捧要快插慢拔,根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间,避免过振或漏振,应提倡采用二次振捣、二次抹面技术,以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。
2.混凝土养护:在混凝土裂缝的防治工作中,对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要。以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。主要是控制好构件的湿润养护,对于大体积混凝土,有条件时宜采用蓄水或流水养护。养护时间为14―28天。
3.混凝土的降温和保温工作:对于厚大体积混凝土,施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施(埋设散热孔、通水排热等),避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后,应采取必要的蓄水保温措施,表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护,以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。
4.避免在雨中或大风中浇灌混凝土。
5.对于地下结构混凝土,尽早回填土,对减少裂缝有利。
6.夏季应注意混凝土的浇捣温度,采用低温人模、低温养护。
综上所述,对于混凝土裂缝的控制是一个综合性的问题,需要经过设计、监理、施工及使用方等多方面的配合。 随着当今我们对混凝土耐久性研究的不断深入,材料科学的不断发展和建筑技术水平的不断提高,相信混凝土裂缝问题将会逐渐得以圆满地解决。
1使用混凝土箱梁的优点
在已建成的大跨度预应力混凝土梁桥中,当跨度超过40m后,横截面大多采用箱形截面。其主要优点是:
①箱形截面是一种闭口薄壁截面,其抗扭刚度大,截面效率指标较T形截面高,结构在施工和使用过程中都具有良好的稳定性。②顶板和底板面积较大,能有效地承担正负弯矩,并能满足配筋的需要,适应具有正负弯矩的结构,也更适应于主要承受负弯矩的悬臂梁、T形刚构等桥型。③适应现代化施工方法的要求。④承重结构和传力结构相结合,使各部件共同受力,截面效率高并适合预应力混凝土结构的空间布束,因此具有较好的经济性。⑤对于宽桥,由于抗扭刚度大,内力分布比较均匀,跨中无需设置横隔板就能获得满意的荷载横向分布。⑥适合于修建曲线桥,并具有较大的适应性。⑦能很好适应布置管线等设施。在设计上,箱形截面可极大地发挥预应力地效用。可提供很大地混凝土面积用于预应力束地通过,更关键地是可提供较大地截面高度,使预应力束有较大的力臂。因此,桥梁设计师可发挥箱梁和预应力地特点,顶底板纵向钢束采用平弯和竖弯相结合的空间曲线,集中锚固在腹板顶部的承托中(或锚固在腹板中),底板钢束尽可能靠近腹板加厚板(齿板)并在其上锚固。
2预应力连续箱梁裂缝的产因
预应力连续箱梁的裂缝类型主要有:边跨斜裂缝,边跨水平裂缝,中跨斜裂缝,中跨水平裂缝,边跨的水平裂缝、斜裂缝同时发生,中跨的水平裂缝、斜裂缝同时发生,底板、顶板纵向裂缝,底板、顶板横向裂缝、箱梁横隔板的放射性裂缝,预应力锚固部位齿板附近裂缝。
预应力混凝土连续箱梁裂缝从成因角度可分为:由荷载效应(如弯矩、剪力、扭矩及拉力等)引起的裂缝、由外加变形或约束引起的裂缝,主要包括“基岩效应”、地基不均匀沉降、混凝土收缩、外界温度的变化等、钢筋锈蚀裂缝、预加力次效应引起的裂缝、建材原因引起的裂缝。
根据裂缝产生部位的不同我们可将其分为:翼缘板横向裂缝和腹板斜裂缝两种。
①翼缘板横向裂缝一般发生在箱梁受纵向弯矩较大处的受拉翼缘板处,横向裂缝一般均发生在跨中底板翼缘。对于连续箱梁,横向裂缝还发生在支座负弯矩处的顶板翼缘,并且大部分出现在距支点1/3跨径范围以内,越靠近支点裂缝越严重,对于该类型裂缝,主要有以下原因引起,首先,设计时翼缘板有效分布宽度考虑不足,薄壁箱梁翼缘板有效分布宽度问题实际上就是剪力滞问题,由于理论计算剪力滞效应较为繁琐,不适于工程应用,各国普遍采用有效分布宽度的概念。由于剪力滞效应的考虑不足或计算值安全储备较低,在一些特殊荷载工况下容易发生应力过度集中,腹板处翼缘应力波峰超过允许值,因而首先在该处发生横向裂缝。在多年反复荷载的作用下,裂缝横向发展,向翼缘板中部扩展,以至于形成横向通缝。对于薄壁箱梁桥的翼缘板横向裂缝,病害原因多归于此。其次,混凝土徐变引起横向裂缝,在长期荷载作用下,受混凝土徐变影响,箱梁在运营6年~7年后跨中均有不同程度的下挠现象。较大的形变引起箱梁应力重分布,给结构带来附加被动应力。由于结构所受到的`外荷载不变,各截面应力增加是由附加弯矩不断变化引起的,附加弯矩随时间不断增加,直到混凝土徐变停滞为止。
同时,预应力松弛也会引起横向裂缝,对于预应力混凝土结构,箱梁内部预应力对结构应力状态有较大的影响,随着桥梁运营时间的增长,预应力钢束发生松弛效应,并且越来越明显。在现代施工中一般采用低松弛钢绞线材料,并且规范张拉工艺,但在具体操作中难免会出现与规范不相吻合的情况,力筋长期持荷加之混凝土收缩徐变影响,预应力损失也是相当严重的。同时,选用钢筋不合理也会引起横向裂缝,对于普通钢筋混凝土箱梁,钢筋与混凝土的粘结力对结构的整体刚度和裂缝的扩展有较大的影响。我们应该选用表面不光滑、化学吸附作用和握裹力都较强的预应力钢筋。
②腹板斜裂缝一般发生在支点至1/4跨之间。对于预应力和非预应力箱梁,在施工阶段以及在运营阶段,腹板经常出现斜裂缝,斜裂缝同样有多种因素引起,有设计计算、设计构造配筋、施工工艺、气候条件、日常维护、荷载工况等。部分因素在导致翼缘板出现横向裂缝的同时也是腹板斜裂缝的主要原因,首先,预应力损失过大导致腹板主拉应力过大,由于纵向预应力损失的存在,部分预应力损失超过设计计算值导致截面抗弯承载力严重下降,从而产生翼缘板横向裂缝。对于预应力混凝土薄壁箱梁结构,预应力损失也是腹板斜裂缝的主要病害原因,预应力损失量估计不足或者在实际张拉过程中操作不当引起应力损失量加大等情况经常发生,导致力筋的有效预应力达不到设计要求,从而腹板因主拉应力超过容许值而发生开裂。竖向预应力钢筋较短,张拉后少量的回缩即可产生较大的预应力损失,分批张拉产生的弹性压缩可以使预应力损失达11%,如果有超张拉情况,其损失率更大。悬臂对称施工时,挂篮一般后锚于竖向预应力螺纹钢上,在施工荷载的作用下,预应力损失也比较大。其次,温度梯度过大会导致腹板剪切应力过大,从而产生腹板斜裂缝。在阳光充足的地区,太阳直射桥面,因而桥面板温度急剧升高,靠近水面的底板温度较低,两者形成温度梯度。对于目前普遍采用的大跨度、变截面箱梁,随着截面高度变化幅度的增加及箱梁长度和支撑约束的增加,温度梯度应力沿梁长方向变化较快,对于气温变化较为强烈的地区,由于顶板翼缘受外界温度影响较大,随外界气温变化波动较为明显,导致腹板拉压应力交替频繁,在应力幅度变化较大的区域也容易出现斜裂缝。同时,腹板抗剪强度设计值不足也会造成腹板斜裂缝的出现。设计薄壁箱梁的首要目的是减轻结构自重,降低材料使用量,所以其腹板与翼缘板设计厚度较薄。箱梁腹板面积与抗剪承载力有密切的关系,而薄壁箱梁腹板面积与普通箱梁相比是小得多得,在无预应力作用情况下,腹板依靠提高腹板的箍筋配筋率和弯起钢筋得数量来提高其抗剪能力。但是在腹板厚度有限的条件下,其提高值亦是有限的。所以,薄壁箱梁腹板抗剪能力相对于普通混凝土箱梁较小,斜裂缝容易发生。
3结语
预应力箱梁在正常使用极限状态下不应该出现梁体裂缝,但是已建预应力混凝土箱梁桥上的开裂情况却非常普遍,因此我对预应力混凝土箱梁桥典型裂缝成因进行了系统总结,望能为混凝土箱梁的设计和施工起到一定的参考价值。
参考文献:
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0引言
近年来,随着城乡建设进程的加快,桥梁工程的数量越来越多,这促进了当地交通运输行业的发展,也对当地经济的增长有着促进意义。桥梁工程在建设与发展的过程中,可以为人们的出行提供较多的便利,但是有的施工单位过于追求工程的进度,忽视了工程的质量,使得很多桥梁建筑在投入使用后不久就出现了混凝土裂缝等质量问题,影响了公路工程建设的水平,增加了桥梁使用的安全隐患。相关单位一定要针对混凝土裂缝出现的原因找出防治措施。
1.1人为因素
施工人员的技术水平对桥梁工程施工质量有着直接的影响,有的施工单位,施工人员技术水平比较低,在混凝土施工中,缺乏工作经验,导致混凝土构件表面出现了较多的裂缝,有的桥梁出现了混凝土构件脱落问题,极大地影响了桥梁的美观性。混凝土振捣是一项重要的工作,如果振捣的次数不够,会影响混凝土的密实度,容易造成蜂窝、麻面等现象[1]。另外,混凝土运输也是一项重要的工作,在运输的过程中,如果运输方式选择不当,也会造成混凝土材料的损耗。在对混凝土进行搅拌时,如果时间过长,会出现离析等现象,搅拌技术不佳也是造成混凝土裂缝的重要原因。桥梁工程需要应用大量的混凝土与钢筋材料,当钢筋遇水后,会出现锈蚀现象,也容易导致混凝土体积增大,会出现荷载裂缝。在混凝土浇筑的过程中,如果速度过快,也会影响浇筑的效果,混凝土硬化后要进行及时养护,否则容易出现收缩裂缝。
1.2温差
桥梁工程中需要应用大量的混凝土,所以比较容易出现大体积混凝土裂缝问题,由于混凝土的特性比较特殊,其比较容易受到温度的影响,在内部出现较大的温差后,会出现较多的裂缝。如果施工人员没有做好防护措施,在混凝土硬化后,很容易由于不均匀收缩问题而导致温差裂缝。混凝土浇筑前,施工人员需要做好准备工作,要利用模板对混凝土构件进行隔离,混凝土中含有大量的水泥,水泥在搅拌时会出现水化热现象,施工人员一定要做好热量释放工作,如果混凝土内部聚集了大量的热量,则会出现温差裂缝。一般情况下,在混凝土浇筑1d内,所有的构件都会出现温度上升现象,在静置一段时间后,温度会慢慢下降,混凝土构件的温度会慢慢冷却,这一过程混凝土内部会出现收缩,外部模板的阻力会对混凝土构件产生一定的牵引力,牵引力过大则会造成混凝土裂缝[2]。在冬季施工时,由于外部环境的温度比较低,所以,热量散发比较慢,增加了温差裂缝出现的概率。
1.3荷载变化
桥梁工程在投入使用后,会受到较多的荷载,这包括动力荷载、静力荷载等等,桥梁承受的荷载超过其最大承受力后,就会出现混凝土裂缝。由于荷载的种类比较多,所以,荷载裂缝又可分为弯曲裂缝、剪切裂缝以及局部应力裂缝等等。不同类型的荷载有着不同的特点,在处理时,一定要具有针对性[3]。荷载裂缝多出现在是受拉力影响以及受剪力影响较多的部位,还有桥梁振动最严重的地方。
在路桥工程施工建设的过程中,施工单位应严格的遵照施工图纸文件进行施工,在施工准备阶段,检验人员应先对原材料进行抽样检查。为了能够更好地控制施工配合比,保证混凝土的施工质量,施工单位应组织专业素质较高的人员进行配合比实验。另外在对混凝土拌和的过程中,应施加一定的水分,碎石的温度才能更快的下降,浇筑各个层面的散热作用才能够更好的发挥,从而降低浇筑混凝土时的温度。如果在施工时有着较高的环境温度,为了起到降温的作用,可以在混凝土中埋设水管[4]。施工的技术和管理人员必须重视天气的因素,当环境的温度出现较大的改变时要及时察觉,还要制定出具有针对性的防治措施。
2.1提高施工人员的技术水平
施工人员的技术水平对施工质量有着直接的影响,所以,为了治理桥梁工程混凝土裂缝问题,必须提高施工人员的技术水平。施工人员必须具有较高的安全意识,要认识到保证桥梁工程施工质量的重要性,还要认识到桥梁工程混凝土裂缝的危害。在桥梁工程中,要做好混凝土结构的早期维护工作,比如在维护的过程中,要做好保温工作,这也是混凝土表面裂缝防治的有效措施。施工人员要做好混凝土结构温差调节工作,混凝土内外部出现温差是引起裂缝的主要原因,如果施工环境的温度比较低,施工人员一定要做好外部保温工作,优化施工流程,改进施工技术,这样才能保证施工的质量。
2.2防治温差裂缝的措施
温差裂缝是桥梁工程大体积混凝土比较常见的质量问题,其与混凝土的'构成材料以及特性有着较大的关系,由于混凝土中含有大量的水泥,而水泥在搅拌时会释放大量的热量,所以,施工单位一定要控制做好散热工作。在埋设循环水管时,可以在混凝土中埋设冷水管,利用循环水降低混凝土内部的温度。桥梁工程在冬季施工时,要特别注意温差裂缝问题,可以尽量选择在春秋季节进行混凝土浇筑施工,在外界环境出现变化后,施工单位要做好防护准备工作,当发现施工环境温度比较高时,可以延迟拆模的时间;为了降低混凝土内部的温度,也可以在混凝土搅拌的过程中加入少量煤粉。
2.3防治荷载裂缝的措施
荷载裂缝在桥梁工程中比较常见,由于桥梁承受的荷载来自多个方面,所以,在治理的过程中,一定要结合裂缝出现的原因。桥梁承受的荷载具有动态变化的特点,这对施工单位防治裂缝带来了一定难度。在实际工作中,可以利用概率统计的方式,加强对静荷载、动荷载的统计分析[5]。在统计分析的基础上,可以利用合理的数值计算模型进行模拟,计算出公路桥梁荷载的上下限。在施工过程中,为了防止因荷载而导致裂缝的产生,应该避免将机械设备堆放在一起,防止荷载超标现象的发生。为了防止裂缝的产生,还可以采用禁止搭载、禁止车辆通行的方法,以加强对公路桥梁的保护。
3结语
混凝土裂缝是桥梁工程中需要首先解决的问题,其不但会影响桥梁的美观性,还会影响桥梁的安全性。通过分析发现,引起桥梁工程混凝土裂缝的原因很多,在制定防治措施时,一定要结合实际,不能一概而论。桥梁工程中引起混凝土裂缝的原因主要有人为因素、温差、荷载等,在防治的过程中,施工单位需要提高施工人员的安全意识,还要提高其技术水平,对施工工艺进行优化与改进,这样才能改善桥梁裂缝问题,才能保证行车的安全性。本文对桥梁工程混凝土裂缝的成因以及防治措施进行了介绍,以供借鉴。
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大体积混凝土基础施工裂缝成因论文
关键词:混凝土早期裂缝类型产生原因
摘要:本文对混凝土早期裂缝的类型及成因,结合实际工程进行了阐述。通过分析施工工艺、外界环境、材料质量,明确了出现裂缝的因素,为预防大体积混凝土基础施工裂缝的产生进行有效控制,以更好的保证施工质量。
混凝土结构裂缝的成因复杂繁多,甚至多种因素相互影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。据有关资料统计[1],由施工因素造成的混凝土早期裂缝占80%左右,因混凝土材料方面的原因造成的的裂缝占15%左右。基于此,笔者撰文就以上所说的几个方面分析识别,使施工系统始终处于控制之中。
1施工工艺因素
在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装的过程中,若施工工艺不合理、施工质量低劣,容易产生纵向的、横向的、竖向的、斜向的、水平的、表面的、贯穿的等各种裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位与走向、裂缝宽度因产生的原因而异,通常有:
(1)振捣方式不当引起裂缝
不正确的振捣方式会造成混凝土分层离析、表面浮浆而使混凝土面层开裂,或造成混凝土砂浆大量向低处流淌致使混凝土产生不均匀沉降收缩而在结构厚薄交界处出现裂缝。
商品混凝土由于采用搅拌车运输、泵送浇筑,混凝土坍落度比较大,凝结时间比较长,一般混凝土初凝时间都在10h以上甚至更长,即使在炎热的夏天,在掺了高效缓凝减水剂后,浇捣好的混凝土表面被太阳暴晒,水分蒸发很快,形成一层几毫米厚的“被子”,看上去混凝土似乎已凝结,实际内部还远未达到初凝,甚至还能流动。曾多次用贯入阻力仪测定掺了高效缓凝减水剂的混凝土砂浆在太阳直晒之下的凝结时间,结果初凝时间都在12~16h。这样的混凝土若不进行二次振捣和多次抹面,混凝土表面不可避免会出现裂缝。
(2)养护不当引起混凝土开裂
现场养护不当是造成混凝土收缩开裂最主要的原因。混凝土浇筑后,若表面不及时覆盖进行潮湿养护,表面水分迅速蒸发,很容易产生收缩裂缝、特别是在气温高、相对湿度低、风速大的情况下,干缩更容易发生。有资料表明,当风速为16m/s时,混凝土中的水分蒸发速度是无风时的四倍。
对于高性能混凝土,由于水灰比小,胶凝材料用量大,混凝土密实性好,泌水少,若保养不好,干缩情况更为严重。对于保湿养护的时间,肯定是越长越好[2]。养护14天的混凝士的收缩比只养护3天的收缩降低约20%。但由于工程工期的制约,绝大多数施工人员做不到,所以混凝土出现干缩裂缝就在所难免了。
2外界环境因素
(1)温度
大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝,是其内部矛盾发展的结果。一方面是混凝土由于内外温差而产生应力与应变,另一方面是混凝土本身的强度和抵抗变形的能力。混凝土内部温度变化产生变形受到混凝土内部和外部的约束后,将产生很大应力。当这种应力超过了混凝土可以承受的抗拉强度时,就会产生裂缝。
水泥水化过程是大体积混凝土中的主要温度因素。混凝土在硬结过程中,由于水泥的水化作用,在初始几天产生大量的水化热,混凝土温度升高。而大体积混凝土结构一般较厚,导热不良,相对散热小,所以大量的热量聚集在结构内部。当温度梯度大到一定程度时,表面拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时,混凝土表面产生裂缝。在升温阶段,混凝土未充分硬化,弹性模量小,因此拉应力较小,只引起混凝土表面裂缝。
不同于混凝土浇筑阶段水化热所引起的温度荷载,自然环境条件变化引起的温度荷载极不稳定,也更难控制。就混凝土工程结构而言,山于自然环境条件变化所产生的温度荷载,一般可分为以下三种类型:
①日照温度荷载;
②骤然降温温度荷载;
③年温温度荷载。日照温度荷载主要是太阳辐射作用所致,还有气温变化和风速影响,在实际应用中可简化为只考虑太阳辐射和气温变化这两种因素。降温温度变化主要是由强冷空气的侵袭作用和日落或在夜间形成的内高外低的温度分布,一般只考虑气温变化和风速的影响。
(2)钢筋锈蚀因素
由于混凝土质量较差或保护层厚度不足,混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土碱度降低,或由于氯化物介入,钢筋周围氯离子含量较高,均可引起钢筋表面氧化膜破坏,钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应,其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长了约2~4倍[3],从而对周围混凝土产生膨胀应力,导致保护层混凝土开裂、剥离,沿钢筋纵向产生裂缝,并有锈迹渗到混凝土表面。 3材料质量因素
混凝土是指由水泥、石灰、石膏类无机胶结料和水或沥青、树脂等有机胶结料的胶状物与集料按一定比例拌和,并在一定条件下硬化而成的.石材。通常我们所讲的混凝土指的是水泥混凝土,主要由水泥、水、砂石集料组成,其中水泥和水起胶凝作用[4],集料起骨架填充作用,水泥和水发生反应后形成坚硬的水泥石,将集料颗粒牢固地粘结成整体,使混凝土具有一定的强度。
但是若组成混凝土所用的材料质量不合格,则会影响混凝土的强度,导致混凝土结构出现裂缝。
(1)水泥
水泥出厂时强度不足,水泥过期或受潮,可导致混凝土强度不足,从而引起混凝土开裂。
当水泥中含碱超过了一定的量(如0。6%),同时又使用了含有碱活性的骨料,可能产生碱骨料反应。
水泥安定性不合格,水泥中游离的氧化钙含量超标。氧化钙在凝结过程中水化很慢,在谁泥混凝土凝结后仍然继续起水化作用,可破坏已硬化的水泥石,使混凝上抗拉强度下降。
(2)砂、石骨料
砂石粒径太小、级配不良、孔隙率大,将导致水泥和拌和水用量增大,影响混凝土的强度,使混凝土的收缩加大,如果使用超出规定的特细砂,后果更严重。砂石中通常含有各种有害物质,如云母、泥土、有机物、硫酸盐与硫化物等。这些物质一定程度上降低了集料与水泥石的粘附性。
4结语
文章讨论了大体积混凝土基础施工中施工工艺因素,外界环境因素,材料质量因素。通过分析裂缝因素,明确了大体积混凝土基础施工裂缝成因。由此我们就可以有针对性地控制裂缝的方法,以保证施工的质量。
参考文献:
[1]李国泮、马贞勇[译].混凝土性能[M].北京:中国建筑工业出版社1983,12.
[2]叶琳昌、沈义.大体积混凝土施工[J].北京,中国建筑工业出版社,1987,1―3.
[3]申爱琴.水泥与水泥混凝土[M].北京:人民交通出版社,2000,5
[4]建筑施工手册[M]。第三版,中国建筑工业出版社,1997。
[5]吴自钦。浅析大体积混凝土防裂问题[J]。科技创新导报,2008,11:20。
[6]林亦赏。浅谈大体积混凝土的施工技术[J]。科技创新导报,2008,06:37。
★ 混凝土裂缝论文
★ 公路工程论文