市政桥梁工程混凝土裂缝原因及对策

发表时间:2020/9/4   来源:《基层建设》2020年第11期   作者:郭英杰
[导读] 摘要:市政桥梁建设作为现阶段最为重要的市政工程建设项目之一,对施工质量有着非常高的要求。
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        摘要:市政桥梁建设作为现阶段最为重要的市政工程建设项目之一,对施工质量有着非常高的要求。由于桥梁施工规模、难度都非常大,因此需要耗费大量的人力、物力、财力,一旦出现质量问题或者是安全问题,就会给整个项目的顺利开展带来巨大的影响,同时还会给施工单位造成巨大的经济损失。桥梁裂缝是现阶段桥梁的主要质量问题,导致裂缝产生的因素是多方面的,不管是施工因素还是外界环境因素,都可能导致桥梁出现裂缝,因此要开展针对裂缝的桥梁加固施工,使桥梁结构的稳定得到可靠的保障。
        关键词:市政桥梁;混凝土;裂缝原因;对策
        1市政桥梁施工混凝土裂缝产生原因
        1.1市政桥梁混凝土施工混凝土一般选材,采用由水泥沙骨料
        等组成的混合型材料,其作为基础材料需要达到工程施工标准要求,如果配合比不当或者是材料的性能在生产时就出现了问题,就容易造成混凝土本身的质量问题出现,导致裂缝等病害发生。
        1.2在桥梁使用过程中,荷载裂缝也是难以避免的,混凝土要承受较大的荷载,一旦超出混凝土能承受的最大限制就容易导致荷载裂缝发生,受到荷载的作用。行车过程中会出现非应力加大,导致底部抗位的位置发生开裂产生病害。
        1.3 结构性裂缝。在预制时采取预拱施工技术,为后期荷载提供支撑,但是也容易造成底部抗拉区域的开裂,施工过程中张拉导致的裂缝在连续桥梁拆除过程中容易产生,这种裂缝不可能在瞬间形成,一般是由于接近受体体系的。连续梁转换导致了负弯距部位形成裂缝。
        1.4 塑性裂缝一般是在混凝土浇筑之后,水化热反应过激造成,该过程释放大量的热,导致了混凝土内部、混凝土出现温度升高的情况。内外散热条件不加,在内部产生了温度梯度压力,使得表面的拉应力增大后裂缝发生。水化反应过程中,分子裂变逐步形成,出现泌水和水份急剧蒸发的情况,导致混凝土收缩下沉,这一过程中受到钢筋阻挡,也会使得钢筋方向由于内部骨料自重下沉产生裂缝。
        1.5 温差裂缝是由于混凝土自身的温度变化,以及受到外部环境影响,导致了自身混凝土收缩不均匀形成了裂缝。内部温度急剧升高,后期随热量散发,这种收缩是在内外温度差较大的情况下,增大了混凝土裂缝产生的可能性。
        1.6 干缩裂缝是长期暴露在不饱和空气内的混凝土由于物理化学作用使得混凝土体积水份缩小之后,继而产生了缩小,体积过度缩小,使得裂缝产生、温度降低,混凝土的几何体积也随之缩小,水份蒸发之后形成不均匀的收缩变形。
        1.7 钢筋锈蚀导致的裂缝,一般是由于钢筋混凝土质量较差,降低了钢筋周围的硬度。环境内氯离子含量较高,进入钢筋周围,破坏了钢筋表面的氧化膜,继而产生了裂缝。在桥梁施工中,由于进行开槽等施工中没有经过准确模拟计算就进行了施工,导致构件在施工后发生了孔洞绕射现象,周围密集产生的应力,使得断面附近容易出现裂缝。
        2 市政桥梁结构裂缝加固方法
        2.1 灌浆法
        灌浆法从某种意义上来讲,是市政桥梁结构裂缝中比较常见的一种加固方式。尤其是针对桥梁裂缝初期,利用灌浆法可以有效防止裂缝的延伸扩大。在进行灌浆法裂缝加固作业时,要特别注意以下几点:一是在灌浆法前要对裂缝处进行表面清理,并注意裂缝处的补水,使得湿润后依据裂缝大小、延伸长度以及产生的裂缝类型进行灌浆处理;二是在灌浆过程中,要对浆液进行了合理密度的搅拌,从实际情况进行浆液密度的配比,在灌浆配比时可以依据裂缝大小采取化学浆液的使用,这样能够在很大程度上加大对裂缝稳固;三是在完成灌浆法灌浆时,要注意在灌浆处最上层进行钢板固定,这样才能达到最终的加固效果。


        2.2 表面处理法
        表面处理法对于桥梁结构裂缝的处理要求较高。一般来说,在桥梁结构裂缝初期都会采用灌浆法进行补救,但有时灌浆法并不能对细小裂纹进行加固,此时就需要采用表面处理法来完成加工处理。表面处理法主要是针对渗漏存在的问题进行的一种加固,或是桥梁结构在完成其他加固方式后未达到理想效果时,也可以采用表面处理法进行补救,通常情况下只要将其裂缝处混凝土表面打毛干净,进行填充就好。
        2.3 结构补强法
        结构补强法作为市政桥梁结构裂缝处理效果最好的一种加固方式之一,在实际应用过程中,得到了较好地评价。作为一种加固比较好的施工工艺,在具体作业中主要通过裂缝类型来进行加固方式的选择。主要体现在以下几点:一是外应力增强法,这种方法主要是采取一定措施对桥梁结构裂缝处进行受力测试,从而进行增强补救,以此来达到加固裂缝的目的。二是可通过增加构造面的裂缝方式,采取主钢筋和混凝土的方式来完成加固。对于主钢筋而言,一般都是采取焊接的方式来提高钢筋的强度,在焊接过程中要对混凝土结构进行保护层主钢筋切断,采用双面焊接的方式将其与原主钢筋焊接在一起。三是充分考虑到构件的组成,采取该措施完成加固,但多数情况下这种加固方式被应用于承受力较大和地基较稳的市政桥梁建设中。
        3 减少混凝土裂缝产生的措施
        3.1 材料质量控制
        混凝土出现裂缝主要是由于混凝土水泥水化过程中释放大量的热量,使其内外受力不同而产生。在选材的时候,应该优先选择水化热较小的水泥。混凝土配料可添加一定量的粉煤灰,以降低水泥水化热,提高和易性,增加抗渗能力,同时降低水泥用量,极大地提高混凝土强度。粗骨料优先选用5~20mm粒径的连续级配石子,细骨料优先选用中砂,这样的骨料空隙较小,能够减少水泥使用量,产生的水化热也较小,可减少干缩,因此能够控制混凝土裂缝的出现。
        3.2做好混凝土的温度变化分析
        根据实际温度的监控结果以及相关理论分析,桥梁基础混凝土浇筑内外温差变化的趋势主要可以分为升温、降温及稳定三个不同阶段。在混凝土刚浇筑完成之后,混凝土内的水泥水化在很短的时间内完成,且随着浇筑时间的延长,整体浇筑温度逐渐降低,趋于稳定。由于混凝土本身的导热系数比较小,很容易导致中心区域的热量形成积聚。因此,在前期的时候需要通过加压来降低内部温度,保证内部热量的释放。在混凝土降温期间,部分区域混凝土存在温度梯度,需要采取有效的方法来减少因内部存在温度梯度而产生的应力。当环境温度在 30℃左右时,对基础表面采取覆盖土工布、塑料薄膜等方式养护,侧面采用薄膜包裹保湿及加强覆盖抗风等措施,减少表面热量的散失。
        3.3制定合理的桥梁设计和施工方案
        在进行桥梁建设之前需要根据工程建设的要求和环境,不断优化桥梁的施工设计方案,以满足桥梁结构安全性和耐久性的要求。具体表现在需要合理选用混凝土材料、配合比、钢筋型号、施工方案,严格控制氯盐含量、保护层厚度等方面,并且组织专家团队对方案的经济性与技术性进行评估,提高桥梁的施工质量,预防裂缝的出现。
        3.4加强桥梁施工管理
        施工和材料质量是影响裂缝出现的重要因素,因此施工管理必须严格按照相应规范执行。具体表现在根据设计要求严格采购原材料、严格控制施工工序、严格把控施工质量等,从源头上控制桥梁建设质量。
        结语
        混凝土裂缝产生原因较多,进行市政桥梁施工时为避免裂缝产生继而恶化,应从施工材料、施工工艺、施工环境等多方面吸取先进经验,采取综合治理的方法根本性的降低裂缝发生几率,保证市政桥梁工程施工质量。
        参考文献:
        [1]黄俊博,宁宝宽,李明烁,等.既有裂缝混凝土的冻融劣化及损伤特性分析[J].工业建筑,2020,50(1):142-147.
        [2]吕海峰.混凝土桥梁裂缝的种类和产生的原因[J].价值工程,2020,39(6):222-224.
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