市政工程中出现混凝土裂缝问题的防治研究

发表时间:2020/6/15   来源:《基层建设》2020年第5期   作者:郑伟
[导读] 摘要:文章首先简单介绍市政桥梁施工中常见的几种混凝土裂缝,然后从水泥、钢筋锈蚀、日照、收缩裂缝、不均匀沉降几方面分析了混凝土裂缝的成因,最后详细阐述针对混凝土产生裂缝的成因所采取的防治措施,有严控材料质量、钢筋锈蚀裂缝防治、混凝土浇筑控制、出现裂缝后的治理措施几方面,可为类似工程提供借鉴。
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        摘要:文章首先简单介绍市政桥梁施工中常见的几种混凝土裂缝,然后从水泥、钢筋锈蚀、日照、收缩裂缝、不均匀沉降几方面分析了混凝土裂缝的成因,最后详细阐述针对混凝土产生裂缝的成因所采取的防治措施,有严控材料质量、钢筋锈蚀裂缝防治、混凝土浇筑控制、出现裂缝后的治理措施几方面,可为类似工程提供借鉴。
        关键词:桥梁施工;混凝土裂缝;桥梁荷载;
        1混凝土裂缝的种类
        (1)荷载过大出现裂缝现象。主要是由以下几点因素导致:在设计施工图纸时没有针对桥梁的整体结构进行充分考虑和计算;施工过程中未按照施工要求进行操作;桥梁试用阶段对超过桥梁荷载的车辆未进行阻止;一些外在物体如车辆、船等对桥梁产生的撞击;自然因素对桥梁产生的影响等[1]。
        (2)温度差异引发的裂缝。混凝土因受到温度影响而发生热胀冷缩,因此一旦混凝土内部或外部环境发生变化,则会出现裂缝现象。
        (3)施工工艺不合理引发的裂缝现象。主要表现为钢筋的腐蚀现象、混凝土浇筑过程中出现的裂缝等。
        2桥梁混凝土裂缝成因分析
        2.1水泥
        在进行施工材料的选择过程中,水泥的安定性要求不符合施工要求,如水泥中游离氧化钙的含量过高会引发裂缝的出现,主要是由于氧化钙在凝结时,水化速度较慢,导致混凝土凝固之后还存在水化现象,从而降低了混凝土的强度;在水泥出厂之前,由于强度不符合要求或者受潮而导致水泥质量降低,从而影响混凝土强度;水泥内碱性物质的含量较高,会使混凝土出现碱骨料反应;在进行水泥原料的采购时,选择标号较低的水泥,为增强混凝土强度需要增加水泥的使用量,则会导致混凝土收缩时间增加;选择粒径较小、空隙率大的混凝土会增加水的用量,从而增加混凝土的收缩量和收缩时间;骨料中含有一些吸水性大的材料则会增加混凝土裂缝出现的概率,从而影响混凝土强度;如果选择粒径过小的砂石,则会增加水的使用量,从而对混凝土的强度产生影响。
        2.2钢筋锈蚀
        混凝土保护层的厚度不符合施工要求或者存在松散现象,则会使得空气进入到混凝土内部,降低混凝土的碱度。或者是由于一些氯化物的渗入,使得混凝土表面的氯离子含量增加,破坏混凝土表面的氧化膜,从而使得空气中的水分和氧气与混凝土内包含的钢筋材料发生反应,出现锈蚀现象,出现体积增大现象,周围区域的混凝土由于受到膨胀力而发生开裂、剥落现象,形成纵向的长裂缝。同时锈蚀现象会大大减小钢筋的有效面积,减弱钢筋与混凝土之间的裹力,从而形成裂缝。
        2.3日照
        桥梁施工完成后,太阳光会对桥梁的面板和侧面进行暴晒,使得该区域的温度高于桥面其他区域,在混凝土内部形成温度差异,并且温度分布不均匀,使得混凝土内部局部区域存在较大的拉应力,一旦其超过混凝土的承受能力就会出现裂缝;温度下降所产生的裂缝、天气突变或者受到冷气流的影响,会使得混凝土内外表面的温度急剧下降,形成温度差异,从而产生裂缝;混凝土浇筑完成之后,存在的水化热反应会使得局部区域的温度上升,形成温度差异,产生裂缝;此外,完成桥面浇筑工作后,需要对混凝土进行养护,但是由于养护措施不当或者施工方式不正确,也会使得混凝土内部存在温度差异,从而产生裂缝。
        2.4收缩裂缝
        桥面进行浇筑时,混凝土会从开始的流动形态转变为塑态。混凝土在浇筑过程和振捣过程中,由于受到振捣力和重力的影响,骨料会出现下沉现象,并且混凝土内部的空气也会随着振捣被挤出。骨料在下沉过程中由于受到钢筋等一些材料的阻挡,在底部出现空隙,随着时间的推移而产生裂缝、塑形干燥。桥面浇筑之后,混凝土体积会随着表面水分的不断蒸发而逐渐缩小,但是由于表面水分蒸发过快,内部水分蒸发过慢,出现收缩不均匀的现象,混凝土内部会对混凝土表面的收缩形变产生阻力,一旦其强度超过可以承受的范围,则会出现裂缝。

混凝土在凝固过程中,由于水分的不断蒸发、体积变小、骨架紧密等因素的变化,混凝土的收缩量也会随着时间的不断变化而变化[2]。
        2.5不均匀沉降
        由于在施工之前,勘测人员对桥梁施工的位置不够确定,对现场的情况缺乏了解,使得施工之后桥梁结构存在较大的荷载差异,从而产生竖向不均匀沉降或者水平位移。此外,将桥梁基础建设于滑坡地域或者断层地带也会出现不均匀沉降现象,进而导致桥梁工程出现裂缝。
        3混凝土裂缝防治措施
        3.1严控材料质量
        水泥种类的选择和使用量与其水化热的大小有着直接的关系。水泥释放温度的速度和大小与水泥内含有的矿物质有着密切的联系。因此在进行水泥品种的选择时,尽量选择水化热较低的水泥,以水泥强度为基础,减少水泥的使用量。保证有泵输送的前提下,选择直径为5~20mm的石子,这样能够有效降低混凝土的收缩形变量。细骨料中需要加入一定量的中砂,这样可以减少水量和水泥的使用量。并且对骨料中泥土的含量进行有效的控制,这样才能避免由于含泥量过高使得混凝土的收缩发生形变,降低混凝土的强度。
        3.2钢筋锈蚀裂缝防治
        钢筋绑扎完成之后,需要进行混凝土的浇筑。为更好地保证钢筋具有良好的保护层,需要在混凝土拌合时对水灰比进行严格的控制。浇筑完成后,需要借助振捣器进行振捣,排除混凝土内部存在的空气,保证混凝土的密实度和完整性[3]。此外,需要避免混凝土内部浸入有害离子,如果在施工过程中需要外加剂,要对氯离子的含量进行有效的控制。沿海地区需要密切注意腐蚀性气体和海水对桥梁的影响。
        3.3混凝土浇筑控制
        进行混凝土浇筑工作之前,需要明确浇筑方式和浇筑次序,采用分层、分块的方式进行浇筑。以桥梁的体积为基础,来对混凝土的浇筑厚度、宽度进行确定,并且对浇筑前后的时间差进行控制。混凝土浇筑之后需要进行振捣,并且对振捣时间进行控制,确保混凝土的密实性和完整性,避免出现漏振或者过振现象。在振捣过程中按照快进慢出的原则避免在混凝土内部形成气泡,影响质量。当混凝土表面泛浆、平整、无气泡时,则可以停止进行振捣[4]。
        3.4出现裂缝后的治理措施
        对于缝宽大于0.2mm的裂缝,可以使用环氧树脂胶灌浆的方法进行处理,而对于缝宽小于0.2mm的裂缝可以使用表面封闭处理措施进行处理。在采用表面封闭法对裂缝进行处理时,使用封缝胶完全将底座之间的裂缝封闭住,缝封胶的宽度要控制在2~3cm,涂抹厚度控制在2mm。将封胶涂抹到胶底座位置时,使用缝封交环绕封闭注胶底座四周,封闭完成后要养护12h以上。使用环氧浆液对裂缝进行处理时,按照从下到上的顺序顺着裂缝将注射器安装好,当注射器中胶量达不到要求时立即对注射器进行更换和补充。每间隔一定注射孔安装一个注射器。有胶从观察孔返出后将观察孔封堵住,然后压5~10min。树脂初凝后,将注射器拆除。
        4结语
        综上所述,桥梁工程施工过程中出现裂缝现象极为正常,但是裂缝出现的原因较多,在施工过程中需要从设计方案、施工工艺、操作流程等方面进行分析,并且制定出相应措施进行预防,这样才能有效保证混凝土的质量。
        参考文献:
        [1]蔚建华.预应力混凝土桥梁施工技术要点[M].北京:人民交通出版社,2004.
        [2]罗旭,李新平.预应力混凝土连续箱梁底板锚下裂缝分析[J].公路交通科技,2005,22(12):94-97.
        [3]尚涛.浅析公路桥梁施工当中出现的技术问题及应对策略[J].四川水泥,2017(1):344.
        [4]王雷.论公路桥梁施工技术的不足及改进措施[J].黑龙江交通科技,2015,38(12):86.
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