桥面钢筋混凝土泵送混凝土结构施工期温控防裂探讨

发表时间:2020/10/12   来源:《基层建设》2020年第16期   作者:覃文周
[导读] 摘要:温差裂缝在泵送混凝土结构桥面施工中较为常见,其严重损害了桥梁的整体性和稳定性。
        广西省河池市罗城公路养护中心  广西河池  546400
        摘要:温差裂缝在泵送混凝土结构桥面施工中较为常见,其严重损害了桥梁的整体性和稳定性。在泵送混凝土结构施工期温控防裂控制中,需结合其结构特征,对钢筋混凝土桥面的非稳定温度场及应力场进行规范计算,以此来掌握造成泵送混凝土结构产生温差裂缝的原因,并为施工期温控防裂提供指导。
        关键词:钢筋混凝土桥面;温差裂缝;泵送混凝土结构;温度场;应力场
        泵送混凝土是钢筋混凝土桥面结构施工的重要方式,其能有效的提升工程建设效率,实现桥梁施工经济效益、质量效益和环境效益的统筹。然而从施工过程来看,泵送混凝土桥梁容易出现温差裂缝,这对其施工工艺的应用提出了加工要求。现阶段,研究泵送混凝土结构施工期温控防裂手段已经成为钢筋混凝土桥梁建设的关键所在。
        一、泵送混凝土桥梁施工特点及理论计算
        1、泵送混凝土桥梁施工特点
        泵送混凝土是当前混凝土工程建设的重要形式,其具有连续性较强,浇筑效率较高的特点。同时泵送混凝土能有效的适应形式复杂、墙体较长的工程结构,对于建筑结构刚度和承载能力提升具有较大影响。此外泵送混凝土水泥用量较大,且水化热速率快;这使得其入仓温度高、干缩和自收缩较大。
        2、泵送混凝土桥梁理论计算
        泵送混凝土结构在桥梁工程建设中的应用较为普遍。从施工结果来看,其容易产生温度裂缝。笔者曾参与建设某钢筋混凝土桥梁施工,在泵送浇筑混土施工中,采用C50混凝土,桥面混凝土浇筑厚度为15cm,钢筋直径和间距分别为12mm、10cm。施工结束后,桥面裂缝问题较为明显。在分析施工影响因素后,确定该裂缝为温差裂缝。基于此,工程技术人员能对桥梁非稳定温度场和应力场进行计算,实现了引发温差裂缝原因的准确把控。非稳定温度场计算满足以下条件:
        设定混凝土建设区域为R,则在非稳定温度场T规范中,要求其必须满足浇筑混凝土的热传导方程:
       
        式中,x,y,z均为混凝土建设区域不同点位,ɑ表示混凝土的导温系数;而θ,τ分别表示绝热温升和混凝土龄期;t代表混凝土浇筑时间。
        在应力场计算中,主要进行混凝土应变增量指标分析,其需要考虑混凝土弹性应变增量、徐变应变增量、温度应变增量、干缩应变增量、滋生体积应变增量等诸多因素。经非稳定温度场和应力场指数计算,工程人员内科准备把握泵送混凝土桥温差裂缝原因,并为后期处理提供指导。
        二、泵送混凝土桥梁温差裂缝的影响因素
        泵送混凝土桥梁中,温度裂缝主要集中在两个区域:其一,混凝土浇筑体积较大,则其表面极易出现温差裂缝;其二,当施工区域温差变化较大时,则产生温差裂缝的概率较高。从施工过程来看,混凝土厚度、水泥品种及用量是造成混凝土内部温度变化的主要原因。故而在桥梁施工中,应注重混凝土泵送体积的有效设计,而当混凝土泵送体积确定后,还应注重其内部和表面温度差的有效管理。
        在泵送混凝土桥梁浇注材料温度变化中,其应力条件也发生较大变化,具体表现在以下层面:其一,在泵送混凝土桥梁闸墩施工中,当表面保温性能增强时,早期表面拉应力会不断减小;其二,浇筑混凝土拆模过程中,桥梁表面拉应力的增幅会受到保温效果影响,保温效果越好,拆模时候混凝土表面的拉应力就会越大;其三,在混凝土桥梁降温固化中,保温性能越好,则内部拉应力值会越大。当这些应力值超出设计标准时,会导致桥梁产生温差裂缝。
        三、钢筋混凝土桥面泵送混凝土结构施工期温控防裂措施
        1、施工过程温差裂缝防治
        1.1强化材料选择及配比设计
        水泥水化热的大量积聚是造成大体积混凝土产生温差裂缝的主要原因,应尽可能的选用热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥,同时在施工中,一旦需要掺加泵送剂或粉煤灰,则需选用矿渣硅酸盐水泥。此外,在水泥选用中,还应注重水泥强度的合理设计。工程实践表明,在混凝土桥梁工程建设中,在混凝土中加入优质粉煤灰,可以去到替代部分水泥的作用。
        1.2注重施工工艺的改进
        就搅拌工艺而言,应注重净浆裹石或砂浆裹石工艺的应用,以此确保桥面硬化后的粘结能力,减少水化热裂缝。而在振动工艺优化中,需对即将终凝的混凝土进行二次振动,这能有效的排除石子、水平钢筋下部的孔隙和水分,提升结构粘结能力和抗拉、抗裂能力。此外,养护施工中,应注重混凝土结构内外温差的有效控制。
        1.3加强施工过程技术指标控制
        现阶段,人们对于泵送混凝土桥梁施工的要求不断提升,为进一步防止桥梁施工裂缝产生,在项目建设中,还应注重施工技术标准的严格把控。譬如,就泵送混凝土配合比设计而言,其需满足以下条件[1](见表1)。
        表1泵送混凝土配合比设计指标
       
        1.4优化混凝土泵送出机温度及浇筑温度
        混凝土桥面泵送施工中,混凝土泵送出机温度及浇筑温度是进行桥梁温差裂缝控制的两个重要层面。在我国,国家通过SDJ207-82和GB50204-92对其机械能进行规范;其要求混凝土工程浇筑混凝土的出泵温度不得超过28℃。在混凝土泵送出机温度及浇筑温度控制中,降低原材料温度是其主要的控制手段。石子的比热较小,然其在混凝土拌合料中占据了较大比例,故而在施工中应注重石子温度的有效控制。建设遮阳棚、喷淋雾状水、用冷水冲洗集料等都是石子温度控制的有效手段。
        1.5注重泵送混凝土工程成品保护
        泵送混凝土施工中,成品保护措施包括:其一,为避免钢筋、模板尺寸位置发生偏移,施工中严禁施工人员踩踏钢筋。其二,桥梁浇筑混凝土达到设计强度后,需规范化的进行拆模施工,其三,在钢筋工程、模板工程完成施工后,由专人对其进行看管,防止钢筋污染状况发生。当钢筋受污染或位置偏移时,应采用钢丝刷或湿布及时进行擦拭清理,而偏移钢筋应进行再次定位,然后在将其扶正。其四,在已浇筑桥面上行走或对方物品时,桥梁浇筑混凝土的强度需超过1.2MPa。其五,冬季施工时,对于已完成的浇筑区域应覆盖保温材料,同时在保温材料覆盖中,应借助于脚手板进行施工,防止桥面出现脚印。
        2、混凝土裂缝的修补措施
        2.1桥梁表面修补
        桥梁表面修补法在一些较小裂缝中的应用较为普遍,这类裂缝对于桥梁的稳定性和结构承载能力没有影响。在处理施工中,常用的处理方式为在裂缝表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或涂刷漆、沥青等防腐材料。当已经开裂的桥面有继续开裂趋势时,可在裂缝表面粘结玻璃纤维布,其能有效的保证桥面整体性,提升其稳定性能。
        2.2桥面裂缝嵌缝法
        从本质上讲,嵌缝法是一种裂缝封堵方式。其是指施工人员对已出现的裂缝凿槽,然后将塑性或刚性止水材料嵌填其中。聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶是塑性材料应用的主要类型,而刚性材料主要为聚合物水泥砂浆。通过这些材料的应用,桥梁的裂缝得以有效封闭,有效的提升了工程建设质量。
        2.3桥梁加固法
        桥梁工程建设中,部分裂缝的影响较大,其会对桥梁结构的性能造成影响,并将降低桥梁应用的安全性。对于这种裂缝,应通过加固法处理其结构。工程实践中,在构件的角部外包型钢、粘贴钢板、利用混凝土补强等都是其常用的加固方式。
        结论
        泵送混凝土温差裂缝控制对于桥梁工程建设具有较大影响。实践过程中,人们只有充分认识到泵送混凝土桥梁裂缝产生的原因,并在施工过程中,注重材料、工艺、技术指标、成品保养的全面控制,同时规范裂缝修补方式应用,才能有效的降低泵送混凝土温差裂缝对桥梁的影响,提升工程建设质量。
        参考文献:
        [1]魏林坚,刘启波,聂耳清.超长底板水闸混凝土结构温控监测成果分析[J].广东水利水电,2017(4):17-20.
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