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桥面混凝土早期裂缝的产生及预防

信息来源:hunningtu.biz  时间:2008-11-26  浏览次数:153

  关键词:混凝土裂缝产生及预防
  桥面混凝土裂缝是桥梁施工中的一个通病,裂缝将不同程度地降低桥面整体性和耐久性,影响桥梁的使用寿命,严重者可能导致质量事故的发生。尽管大批工程技术人员和管理人员在这方面做了坚持不懈的努力,但“裂缝”依旧像一名顽强的杀手,困扰着人类,因而必须高度重视、严加控制。本文对桥面水泥混凝土早期裂缝的原因加以分析,并提出一些防范措施,供施工和管理参考:
  一、混凝土材料及半成品
  水泥混凝土(以下简称混凝土)是以水泥为胶凝材料,与水和骨料按适当比例配合拌制成拌和物经硬化后得到的人造石材。水泥水化所需结合水,一般占水泥重量的25%左右,但拌制混凝土时,为获得必要的流动性,水灰比通常在0.35~0.8之间,这样就有了多余的水分。混凝土干缩主要由这些多余水分蒸发造成,水灰比越大,水泥石中毛细孔隙越多,干缩率也越大。试验表明,混凝土用水量每增加1%,干缩率就增加2-3%。同样,水泥安定性不良;砂石级配差,砂过细,产生干缩性裂缝;砂石含泥量过大,使混凝土强度急剧降低,减弱抗渗性,干燥时产生裂缝;混凝土配合比不良,砂率过大;不适当的掺用氯盐;水泥的水化热;混凝土沉陷、干缩等等,都会产生导致裂缝的产生。
  二、混凝土裂缝的产生
  (一)温差裂缝
  温差变形有二种情况:升温与降温。水化过程将释放水化热使混凝土内部温度升高,而表面温度因受环境影响偏低,造成内部膨胀而外部收缩。混凝土的膨胀和收缩都会受到骨料的约束,产生强制应力,当此应力超过当时的混凝土抗拉强度时,便产生裂缝。
  (二)渗水裂缝
  新浇筑混凝土,不可避免地产生不同程度的集料与水分离现象,造成表面泌水,最终形成表面裂缝,严重时表面脱皮。渗水裂缝的产生主要与单位用水量有关系。
  (三)干缩裂缝
  混凝土在硬化过程中,仅有一部分水分参加水化作用,而其余水分渐渐蒸发,使混凝土产生干缩变形。如果干缩产生的拉应力超过混凝土硬化初期的抗拉强度时,就会出现裂缝。水分蒸发受环境、季节、气温、空气湿度及风速度等因素的影响。
  (四)冻融裂缝
  冻融裂缝主要是因桥面混凝土面大层薄,养生工作很难到位,混凝土中的水分结冰后因冰胀力而产生裂缝。这多出现在北方地区。
  (五)其它裂缝
  桥面混凝土浇筑过程中,还有几种易于避免但较为常见的裂缝。在混凝土浇筑过程中,因钢筋网走样造成保护层厚度过大或过小而产生的裂缝;下层结构不均匀沉降产生的应力破坏;混凝土张拉后的预应力破坏,这种破坏往往表现为规则的通缝。
  三、裂缝的预防
  (一)混凝土材料
  “质量”是以“质”为本的,材料的质量决定产品的质量。在实际应用中,应根据工程的不同要求,选用合适的水泥、骨料品种。
  就水泥矿物成分而言,桥面混凝土水泥应选用铝酸三钙含量低,铁铝酸四钙含量高的水泥。就品种而言,水泥忌用矿渣水泥而首推硅酸盐道路水泥及粉煤灰硅酸盐水泥。采用普通水泥的,可在水泥用量不变的情况下,掺入粉煤灰或减水剂。
  水泥与骨料的粘结强度是由界面凹凸造成的机械啮合、摩擦力和化学结合力等共同组合而成的。骨料对混凝土强度的影响取决于骨料的表面特征、矿物成分、力学性能等。石子Dmax增大,可减少混凝土的收缩,但会因薄弱面的增加而使混凝土的抗剪性降低,故石子Dmax宜适中,并采用连续级配的碎石。砂子宜采用细度模数较大的内河中粗砂,含砂率不应超过35%。
  (二)混凝土浇筑
  混凝土在振捣过程中,内部原有的粘着力和摩擦力减小,骨料在重力作用下下沉紧密排列,水泥浆填充空隙,水、汽泡被排出,表面产生泌水现象。规范要求,对渗出水分,不宜直接引走,而用吸水材料吸干,以防带走水泥。现在的混凝土真空脱水工艺也是解决渗水裂缝的较好方法。对于桥面混凝土,经真空脱水后,水灰比在0.31-0.36之间,强度可提高20%-50%,也增强了混凝土的抗裂性能。
  我们认为,在振捣完成后,很大一部分泥质及其有害杂质也随水析出,浮在表面,这种高含泥量砂浆强度差、干缩性大,易在上下两层混凝土间形成薄弱的夹层,使混凝土表面龟裂甚至脱皮。在实际操作过程中,桥面混凝土浇筑面层时谊高出设计5mm左右,在振捣密实后,把高出部分表面砂浆用刮刀予以刮除抹面。
  混凝土初凝前,应进行及时收浆二次抹面,使混凝土进一步密实,并使混凝土表面产生裂缝愈合。这是消除早期裂缝有效的措施。
  混凝土浇筑应避开高温和低温。按规范要求,在气温低于5℃或高于35℃时是不允许浇筑混凝土的。
  (三)混凝土养生
  混凝土养生的目的是使混凝土在一段时间内保持适当的温度、湿度,营造良好混凝土硬化条件。桥面混凝土应在浇筑后立即用活动棚罩遮盖或膜式养护剂喷洒,避免水分蒸发过快。目前多采用针刺土工布洒水覆盖并用塑料薄膜保湿的办法进行养生,少数地方采用混凝土养护剂养生效果也比较理想。桥面混凝土洒水养护时间不宜小于7d,粉煤灰水泥应再延长7d。
  (四)接头接缝处理
  混凝土接头、接缝引起桥面混凝土裂缝大致有二方面的原因,首先是下层混凝土(接头、接缝混凝土)硬化造成上层混凝土(桥面混凝土)的裂缝,主要由下层混凝土干缩和水汽蒸发所致,故桥面混凝土的浇筑应在下层混凝土强度达到70%且养护期不能少于7d后方能进行。其二是接头、接缝混凝土在受力后发生不均匀徐变。徐变是产生裂缝的直接原因。
  桥面混凝土面积大、厚度薄,比较容易产生裂缝,本文所谈的桥面混凝土裂缝的预防仅仅是个案,大部分防裂措施也适用于其它混凝土浇筑。
  参考文献:
  [1]过镇海“混凝土应力-应变全曲线的试验研究”《建筑结构学报》1982年第1期
  [2]武汉水利电力学院《建筑材料》(1985年版)  关键词:混凝土裂缝产生及预防
  桥面混凝土裂缝是桥梁施工中的一个通病,裂缝将不同程度地降低桥面整体性和耐久性,影响桥梁的使用寿命,严重者可能导致质量事故的发生。尽管大批工程技术人员和管理人员在这方面做了坚持不懈的努力,但“裂缝”依旧像一名顽强的杀手,困扰着人类,因而必须高度重视、严加控制。本文对桥面水泥混凝土早期裂缝的原因加以分析,并提出一些防范措施,供施工和管理参考:
  一、混凝土材料及半成品
  水泥混凝土(以下简称混凝土)是以水泥为胶凝材料,与水和骨料按适当比例配合拌制成拌和物经硬化后得到的人造石材。水泥水化所需结合水,一般占水泥重量的25%左右,但拌制混凝土时,为获得必要的流动性,水灰比通常在0.35~0.8之间,这样就有了多余的水分。混凝土干缩主要由这些多余水分蒸发造成,水灰比越大,水泥石中毛细孔隙越多,干缩率也越大。试验表明,混凝土用水量每增加1%,干缩率就增加2-3%。同样,水泥安定性不良;砂石级配差,砂过细,产生干缩性裂缝;砂石含泥量过大,使混凝土强度急剧降低,减弱抗渗性,干燥时产生裂缝;混凝土配合比不良,砂率过大;不适当的掺用氯盐;水泥的水化热;混凝土沉陷、干缩等等,都会产生导致裂缝的产生。
  二、混凝土裂缝的产生
  (一)温差裂缝
  温差变形有二种情况:升温与降温。水化过程将释放水化热使混凝土内部温度升高,而表面温度因受环境影响偏低,造成内部膨胀而外部收缩。混凝土的膨胀和收缩都会受到骨料的约束,产生强制应力,当此应力超过当时的混凝土抗拉强度时,便产生裂缝。
  (二)渗水裂缝
  新浇筑混凝土,不可避免地产生不同程度的集料与水分离现象,造成表面泌水,最终形成表面裂缝,严重时表面脱皮。渗水裂缝的产生主要与单位用水量有关系。
  (三)干缩裂缝
  混凝土在硬化过程中,仅有一部分水分参加水化作用,而其余水分渐渐蒸发,使混凝土产生干缩变形。如果干缩产生的拉应力超过混凝土硬化初期的抗拉强度时,就会出现裂缝。水分蒸发受环境、季节、气温、空气湿度及风速度等因素的影响。
  (四)冻融裂缝
  冻融裂缝主要是因桥面混凝土面大层薄,养生工作很难到位,混凝土中的水分结冰后因冰胀力而产生裂缝。这多出现在北方地区。
  (五)其它裂缝
  桥面混凝土浇筑过程中,还有几种易于避免但较为常见的裂缝。在混凝土浇筑过程中,因钢筋网走样造成保护层厚度过大或过小而产生的裂缝;下层结构不均匀沉降产生的应力破坏;混凝土张拉后的预应力破坏,这种破坏往往表现为规则的通缝。
  三、裂缝的预防
  (一)混凝土材料
  “质量”是以“质”为本的,材料的质量决定产品的质量。在实际应用中,应根据工程的不同要求,选用合适的水泥、骨料品种。
  就水泥矿物成分而言,桥面混凝土水泥应选用铝酸三钙含量低,铁铝酸四钙含量高的水泥。就品种而言,水泥忌用矿渣水泥而首推硅酸盐道路水泥及粉煤灰硅酸盐水泥。采用普通水泥的,可在水泥用量不变的情况下,掺入粉煤灰或减水剂。
  水泥与骨料的粘结强度是由界面凹凸造成的机械啮合、摩擦力和化学结合力等共同组合而成的。骨料对混凝土强度的影响取决于骨料的表面特征、矿物成分、力学性能等。石子Dmax增大,可减少混凝土的收缩,但会因薄弱面的增加而使混凝土的抗剪性降低,故石子Dmax宜适中,并采用连续级配的碎石。砂子宜采用细度模数较大的内河中粗砂,含砂率不应超过35%。
  (二)混凝土浇筑
  混凝土在振捣过程中,内部原有的粘着力和摩擦力减小,骨料在重力作用下下沉紧密排列,水泥浆填充空隙,水、汽泡被排出,表面产生泌水现象。规范要求,对渗出水分,不宜直接引走,而用吸水材料吸干,以防带走水泥。现在的混凝土真空脱水工艺也是解决渗水裂缝的较好方法。对于桥面混凝土,经真空脱水后,水灰比在0.31-0.36之间,强度可提高20%-50%,也增强了混凝土的抗裂性能。
  我们认为,在振捣完成后,很大一部分泥质及其有害杂质也随水析出,浮在表面,这种高含泥量砂浆强度差、干缩性大,易在上下两层混凝土间形成薄弱的夹层,使混凝土表面龟裂甚至脱皮。在实际操作过程中,桥面混凝土浇筑面层时谊高出设计5mm左右,在振捣密实后,把高出部分表面砂浆用刮刀予以刮除抹面。
  混凝土初凝前,应进行及时收浆二次抹面,使混凝土进一步密实,并使混凝土表面产生裂缝愈合。这是消除早期裂缝有效的措施。
  混凝土浇筑应避开高温和低温。按规范要求,在气温低于5℃或高于35℃时是不允许浇筑混凝土的。
  (三)混凝土养生
  混凝土养生的目的是使混凝土在一段时间内保持适当的温度、湿度,营造良好混凝土硬化条件。桥面混凝土应在浇筑后立即用活动棚罩遮盖或膜式养护剂喷洒,避免水分蒸发过快。目前多采用针刺土工布洒水覆盖并用塑料薄膜保湿的办法进行养生,少数地方采用混凝土养护剂养生效果也比较理想。桥面混凝土洒水养护时间不宜小于7d,粉煤灰水泥应再延长7d。
  (四)接头接缝处理
  混凝土接头、接缝引起桥面混凝土裂缝大致有二方面的原因,首先是下层混凝土(接头、接缝混凝土)硬化造成上层混凝土(桥面混凝土)的裂缝,主要由下层混凝土干缩和水汽蒸发所致,故桥面混凝土的浇筑应在下层混凝土强度达到70%且养护期不能少于7d后方能进行。其二是接头、接缝混凝土在受力后发生不均匀徐变。徐变是产生裂缝的直接原因。
  桥面混凝土面积大、厚度薄,比较容易产生裂缝,本文所谈的桥面混凝土裂缝的预防仅仅是个案,大部分防裂措施也适用于其它混凝土浇筑。
  参考文献:
  [1]过镇海“混凝土应力-应变全曲线的试验研究”《建筑结构学报》1982年第1期
  [2]武汉水利电力学院《建筑材料》(1985年版)

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