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摘要:在市政桥梁施工中,混凝土是一个必备材料,而混凝土的抗压能力不理想,很容易出现开裂,根据现有的理论分析、工程实践显示,在各类混凝土构件中,都会出现裂缝,只是有的裂缝较小,对结构的影响不大,而有的裂缝较大,会影响工程的质量和寿命。本文以市政桥梁为例,探讨市政桥梁施工混凝土裂缝的成因,探讨具体的防治措施。
关键词:市政桥梁施工;混凝土裂缝;成因;防治措施
在新基建背景下,我国的城市化进程进一步加快,政府对于基础设施的建设予以了极高的重视度。市政桥梁工程是基础设施的重要组成,如何提升市政桥梁施工质量,是当前社会各界关注的问题,在市政桥梁施工中,混凝土是一项重要材料,但是,混凝土在各类因素的影响下,很容易出现裂缝,一旦出现裂缝,就会影响市政桥梁的质量和寿命,为此,必须要采取科学的防治措施。
1 市政桥梁施工混凝土裂缝的成因
1.1 材料质量引起的裂缝
在当前的桥梁混凝土裂缝中,由于材料质量不过关引发的裂缝占据了其中的多数。混凝土是用水泥、砂石按照一定比例搅拌而成,在制作混凝土时,各类材料比例的把控十分重要,以水泥为例,水泥是混凝土的凝胶材料,如果水泥质量不合格,会影响混凝土的质量,给市政桥梁造成安全隐患,如果水泥太少,会影响混凝土的延展性,而砂石强度如果不达标,就会导致混凝土出现间隙,引发质量问题。
1.2 由于荷载造成的裂缝
市政桥梁属于城市交通的基础,在使用过程中,需要承受较大的荷载,这也是引发裂缝的一个重要原因,在市政桥梁投入使用后,会受到直接应力和间接应力的影响,导致桥梁出现变形,如果变形过大,超过限度就会引发裂缝,其裂缝类型有扭曲裂缝、剪切裂缝、局部应力裂缝、弯曲裂缝等等。
1.3 由于温度引起的裂缝
在温度的变化下,混凝土会出现热胀冷缩反应,如果温度应力高于混凝土应力,那么会致使混凝土结构变形,如果变形过大,就会引起裂缝。温度诱发的裂缝,一方面可能是因为施工中遇水发热,致使混凝土温度升高,另一方面可能是在后续的养护时,混凝土内外温差较大,出现冷缩热胀反应而引发裂缝。根据发生部分的不同,温度裂缝包括表面裂缝、贯穿裂缝、深层裂缝三类,表面裂缝的发生一般没有规律遵循,而贯穿裂缝、深层裂缝走向多与主筋平行,裂缝的宽度不同,一般出现在浇筑完毕后的1~2d,贯穿裂缝、深层裂缝一般出现在浇筑完毕后的21d之后,裂缝的分布有一定的规律可以遵循,多出现在结构薄弱位置,宽度多超过0.2mm,在大面积结构中,裂缝一般是纵横交错出现。
1.4 冻胀裂缝
在混凝土内部,含有一定水分,在冬天会发生冻胀,也会引起裂缝,这类裂缝在水分较高的混凝土中更为严重,随着膨胀力度的增加,就会逐步引起裂缝,而这种裂缝主要发生在内部,会严重影响桥梁的质量。
1.5 施工工艺裂缝
在混凝土结构浇筑、起模、运输、堆放、拼装等环节中,如果工艺不科学,施工质量未满足要求,很容易产生横向、纵向、竖向、斜向、水平等各种裂缝,尤其是细长的薄壁结构中,此类裂缝更易出现。比较具有代表性的为:混凝土保护层过厚或者过薄,影响了构件有效高度,与受力钢筋形成垂直裂缝;混凝土振捣不均匀,出现了麻面、蜂窝、空洞问题,继而引发裂缝;混凝土浇筑速度过快,在硬化结束后沉实太大,也会在浇筑数小时后出现裂缝;混凝土的搅拌时间过长,水分大量蒸发,导致混凝土出现不规则收缩裂缝;混凝土养护不到位,与空气接触,致使其表面出现收缩裂缝。
1.6 地基沉降裂缝
如果地基出现不均匀沉降,会导致构件发生约束变形,如果结构内部拉应力超过抗拉强度时,薄弱位置就可能出现沉降裂缝。在桥梁工程中,不均匀沉降裂缝产生的原因主要有以下两种: 地质勘察精度不够、试验资料不准。在没有充分掌握地质情况下就进行设计、施工,这是导致地基不均匀沉降的主要原因。比如丘陵区或山岭区桥梁,勘察时钻孔间距太远,而地基岩面起伏又大,勘察报告不能充分反映实际地质情况。地基地质条件差异太大。建造在山区沟谷的桥梁,河沟处的地质与山坡处的地质条件差异较大,河沟中甚至存在软弱地基,地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降。
2 市政桥梁施工混凝土裂缝的防治措施
2.1 把控好材料质量
混凝土材料质量对于桥梁施工的质量具有直接影响,针对材料的控制,需要重点从水泥、细砂、砂石来着手。
针对水泥材料,要选择生化热较小,质量过硬的水泥,而砂石,是直接影响混凝土强度的材料,要选择适合的砂石,降低混凝土间隙的发生率,同时,在砂石中,如果泥土过量,也会影响混凝土强度,因此,还要保证砂石的干净,以避免出现裂缝。除此之外,还可以在混凝土中增加粉煤灰,以提升抗渗透能力,加了粉煤灰之后,可以减少水泥用量,避免水泥材料导致裂缝的出现,还能够进一步提升后续的强度。同时,要严格遵循施工方案要求,对材料的数量、规格、成本进行科学把控,做好材料保存工作,强化仓库管理,避免材料中混入杂质或者被水打湿而影响材料质量,同时,对于材料的搅拌方式也要进行严格把控,如,在搅拌骨料时,可以加入冰水,以避免出现水化反应,如果在冬季运输,需要采取科学的提高混凝土温度,如果在夏季运输,需要做好遮阳、降温以及保湿工作。
2.2 控制好桥梁荷载
施工设计属于桥梁施工的一个重点环节,会对整个桥梁的质量产生直接影响,在设计环节就要对施工现场进行全面分析,基于桥梁施工的整体布局基础上来科学规划,在结构规划上,要科学设置钢筋结构,以保证桥梁荷载安全系数。同时,充分考虑到施工位置的变化,对混凝土核载系数来进行科学计算,应用建模方式,确保核载系数能够得到精准控制,在施工环节,要科学应用机械,避免重型机械给混凝土造成较大的荷载而引发裂缝,在桥梁投入使用后,采用限重等方式来降低荷载,以减小裂缝的发生率。
2.3 控制好混凝土内外温度
混凝土内外温差是引发裂缝的重要原因,因此,要避免裂缝的产生,需要合理控制温度,具体来看,需要从浇注时温度控制和养护时的温度控制两个方面着手。在搅拌混凝土时,要严格控制好温度,避免内外温差而引发裂缝,在温度较高的区域,需要采用适宜的方式来进行冷却,在夏季施工时,要适当降低浇筑厚度,便于混凝土的散热,确保内温和外温的一致性,在浇筑完毕后,需要在1~2天内拆模,如果温度降低,需要及时保温,避免温度骤降而出现裂缝。对于混凝土表面养护温度控制,可以采用二次压光的方式,如果混凝土施工面积较大,需要确保其表面的平整,避免混凝土表面高度而引发裂缝,在浇筑完毕后,要避免暴晒,采用袋子、麻布等方式来遮光,提升混凝土抗裂能力。
2.4 保证施工工艺
施工工艺会直接影响混凝土结构构件的质量,如果施工工艺质量不高,会引发各类裂缝,且修复起来难度非常高。在混凝土配料方面,需要严格按照比例来拌合,拌合时间控制在两分钟之内,分层浇筑时,厚度需要控制在30厘米以内。振捣时,时间以一分钟为宜,将气泡充分排出后停止振捣。在混凝土运输过程中,要避免混凝土被日晒雨淋,严禁出现离析的问题,如果是在高温情况下运输,需要检查其坍落度,将坍落度维持在正常范围。在整个施工环节中,都需要从细节出发,施工环节要随时进行检测,避免由于施工工艺不过关而引发裂缝,带来不可挽回的损失。
2.5 加强冬季施工管理
冻胀问题一般出现在冬季,如果外部温度骤降,那么也可能会引发冻胀裂缝,因此,在冬季施工时,必须要强化管理,混凝土浇筑完成后,采用包裹养护或者蒸汽养护的方式,这可以有效解决冻胀的发生率。
2.6 应用科学的治理措施
如果已经出现裂缝,要及时进行治理,其中最常见的治理方式就是采用表面修补法,该种方式适合用于浅层表面裂缝的修补上,如果裂缝不大,都可采用这种修补方式。对于没有对结构承载力造成影响的表面裂缝、深进裂缝,需要根据具体情况来采用环氧胶泥、水泥浆,在裂缝位置涂抹该种材料,还可以应用防腐性较好的材料,将其涂刷在表面。如果裂缝较大,需要进行有效加固,在表面设置钢板,提升其安装的牢固性,也可以应用喷射混凝土的方式,以提升其强度。还可以应用预应力补强方式,加大结构支点数量和截面积,以此来达到加固目的。除此之外,还可以应用化学防护措施,如阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法等。
3 结语
造成市政桥梁混凝土裂缝的原因多种多样,从设计到施工环节,都会有各种因素会引发裂缝的产生,形成混凝土结构裂缝的原因非常复杂,除了环境因素以外,大多数情况都是由于有害物质通过结构中的毛细孔或者微裂缝,以水或者气体为载体在结构中进行扩散所导致的,对此,需要从工艺、材料、环境等诸多方面来进行把控,降低裂缝的发生率。
参考文献
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