楊劍宇
摘要:混凝土是現(xiàn)今道橋項(xiàng)目建設(shè)中應(yīng)用最多的原料之一,主要用于樁基、路面及梁體灌注?;炷潦┕べ|(zhì)量的好壞直接影響到樁基承載力、路面梁體的耐磨性及穩(wěn)固程度。實(shí)際施工中混凝土開裂現(xiàn)象較多,對建筑結(jié)構(gòu)的安全性造成較大的影響。淺表層的裂縫對工程的力學(xué)結(jié)構(gòu)不會(huì)造成影響,但較深或較寬的裂縫會(huì)在公路橋梁的使用過程中不斷擴(kuò)大加深,引發(fā)混凝土質(zhì)量問題,造成嚴(yán)重的安全隱患,縮短道橋的使用年限。 本文針對道橋施工中混凝土裂縫原因進(jìn)行了分析探討,并提出了相應(yīng)的防治措施。
關(guān)鍵詞:道橋施工? ?混凝土裂縫? ?應(yīng)對攻略
中圖分類號(hào):U416.1? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
1.引言
近幾年來,隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國的交通建設(shè)得到了很大發(fā)展,道路橋梁建設(shè)數(shù)量越來越多,規(guī)模越來越大。在路橋工程施工中,混凝土因其價(jià)格低廉、耐磨損程度強(qiáng)、施工便利、裝飾性強(qiáng)、整體質(zhì)量水平高應(yīng)用十分廣泛。但在混凝土施工過程中,由于受多種因素的影響,會(huì)出現(xiàn)裂縫?;炷亮芽p的存在,不僅影響工程外觀,嚴(yán)重的還會(huì)影響工程整體安全。比如較嚴(yán)重的裂縫會(huì)導(dǎo)致路橋坍塌、變形,不僅影響了工程的質(zhì)量,還對其結(jié)構(gòu)安全造成比較大的隱患。道橋施工中出現(xiàn)的裂縫不但影響工程進(jìn)度,還會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失及安全隱患。在道橋工程建設(shè)中,應(yīng)采取積極預(yù)防措施,從設(shè)計(jì)、選材和施工養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)入手,提高混凝土施工質(zhì)量,控制混凝土裂縫,減少造成嚴(yán)重危害級(jí)別裂縫的發(fā)生幾率。確保路橋使用過程中的安全性和穩(wěn)定性,強(qiáng)化道橋安全性能的保障工作[1]。
2. 道橋施工中混凝土裂縫形成的原因
道橋工程所用混凝土主要是由水泥、摻合料、砂石骨料、外加劑、水通過一定的比例混合制成的一種脆性施工原料。自身特性及施工現(xiàn)場影響硬化成型的混凝土內(nèi)部會(huì)存在一些微孔隙或氣穴。一般情況,輕微的裂縫不會(huì)對混凝土的承載力及防滲力造成不良影響。若是受到一些外界因素的影響,比如溫度差異、地表沉降、內(nèi)部鋼筋銹蝕、材料質(zhì)量亦或是混凝土在拌合、澆筑、施工過程中操作不規(guī)范等多種因素地影響,細(xì)微裂縫會(huì)發(fā)生明顯擴(kuò)張、連通現(xiàn)象,促使裂縫加深加寬。隨著裂縫的加深,就會(huì)造成鋼筋裸露,內(nèi)部鋼筋結(jié)構(gòu)腐蝕,破壞橋梁結(jié)構(gòu),造成嚴(yán)重的安全隱患,縮短橋梁的使用年限[2]。
2.1溫度變化造成的裂縫
目前,鋼筋混凝土是道橋工程常用的施工材料?;炷辆哂袩崦浝淇s的特性,施工過程中外界環(huán)境、內(nèi)部環(huán)境發(fā)生的點(diǎn)滴變化,都會(huì)引起混凝土形態(tài)改變,造成結(jié)構(gòu)上應(yīng)力的變化,導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫,且隨溫度變化不斷活動(dòng)。如日照時(shí)間、季節(jié)變化,早晚溫差及天氣的變化,都會(huì)加劇裂縫危害。水泥在使用過程中會(huì)出現(xiàn)水化熱現(xiàn)象,導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度遠(yuǎn)高于外界溫度,在表面形成拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力超過了混凝土結(jié)構(gòu)表面承受力,導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生[3]。比如,混凝土的澆筑厚度過大,就會(huì)造成水泥水化熱反應(yīng)生成的熱量無法充分釋放,導(dǎo)致混泥土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差過大,產(chǎn)生裂縫危害。
(1)混凝土內(nèi)部溫度變化造成的裂縫。道橋混凝土進(jìn)行澆筑施工時(shí),結(jié)構(gòu)出現(xiàn)散熱的現(xiàn)象,內(nèi)部散熱速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于外部,大量的熱能聚集于構(gòu)件內(nèi)部,致使同一結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差太大,當(dāng)構(gòu)件內(nèi)部熱量不能及時(shí)釋放時(shí),混泥土構(gòu)件就會(huì)受到應(yīng)力作用,對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成破壞,引發(fā)裂縫問題發(fā)生[4]。施工完成之后,混凝土構(gòu)件會(huì)慢慢凝結(jié)硬化,水泥在凝結(jié)硬化過程中會(huì)釋放大量的水,同時(shí)釋放大量熱能,導(dǎo)致混凝土體積增大,相應(yīng)在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生拉應(yīng)力, 若拉應(yīng)大于抗裂力,裂縫就出現(xiàn)了。
(2)溫度變化導(dǎo)致混凝土裂縫?;炷翝仓囟取⑺療峤^熱溫度、結(jié)構(gòu)散熱溫度皆影響混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度變化。外界的氣溫越高,澆筑溫度越高,加速混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水分蒸發(fā),引發(fā)裂縫。如晝夜溫差過大導(dǎo)致的氣溫驟升驟降,極易引起混凝土開裂[9]。若環(huán)境溫度低于 0℃,澆筑后的混凝土材料受凍結(jié)冰導(dǎo)致體積膨,嚴(yán)重影響到混凝土的強(qiáng)度,導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。此外,濕度也會(huì)引發(fā)混凝土的裂縫,濕度相對較低時(shí)就會(huì)引起混凝土的干縮,產(chǎn)生裂縫。若道橋工程在冬季施工,后期采用蒸汽養(yǎng)護(hù)的方式對混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)停止后,就會(huì)造成混凝土結(jié)構(gòu)溫度持續(xù)下降,造成裂縫危害。
2.2荷載過大引起的裂縫
混凝土結(jié)構(gòu)是道橋工程重要結(jié)構(gòu),需承擔(dān)比較大的荷載。在實(shí)際施工中極易因力學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理導(dǎo)致開裂。雖然混凝土結(jié)構(gòu)本身具有良好的負(fù)載和耐磨損性能,但在使用過程中,因反復(fù)加壓、摩擦也會(huì)產(chǎn)生老化或開裂[1]。荷載導(dǎo)致的裂縫,是指道橋混凝土結(jié)構(gòu)在正常使用過程中,承受常規(guī)動(dòng)靜荷載或次應(yīng)力而引起的,有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫。
(1)直接應(yīng)力裂縫。在工程施工階段,形成的相應(yīng)荷載與預(yù)算荷載之間存在不吻合,荷載預(yù)算存在不足。既在工程設(shè)計(jì)時(shí)沒有進(jìn)行合理的預(yù)算,形成的預(yù)算荷載與實(shí)際不相吻合,造成道橋設(shè)計(jì)、施工階段出現(xiàn)計(jì)算問題,造成荷載計(jì)算量不足。再加上施工階段材料大量堆積荷載超標(biāo)導(dǎo)致裂縫發(fā)生。
(2)次應(yīng)力裂縫。是道路橋梁在設(shè)計(jì)階段荷載預(yù)算不足或出現(xiàn)遺漏導(dǎo)致的混凝土裂縫。此外,若混凝土的結(jié)構(gòu)當(dāng)中出現(xiàn)了鑿槽、開洞、設(shè)置牛腿等情況,套用常規(guī)的計(jì)算方法模擬計(jì)算會(huì)有困難,常常會(huì)依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行受力鋼筋的設(shè)置、挖孔,導(dǎo)致力流繞射現(xiàn)象發(fā)生,且在孔洞周邊產(chǎn)生極大的集中應(yīng)力,導(dǎo)致受力構(gòu)件變形或在混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角處產(chǎn)生裂縫[5]。
2.3材料質(zhì)量導(dǎo)致的裂縫
混凝土是由水泥、骨料、外加劑與摻合料等材料依據(jù)一定配合比配置成的混合材料。道橋施工時(shí),其質(zhì)量受多種因素的影響,引發(fā)了裂縫危害的產(chǎn)生。
(1)原材料的質(zhì)量不合格,其強(qiáng)度和韌性不能滿足工程方案的要求。如原材料的采買沒有按照工程方案的要求進(jìn)行,砂石的直徑尺寸、水泥材料的品牌等沒有滿足要求,導(dǎo)致原材料與方案要求不匹配,在后續(xù)建設(shè)或使用中導(dǎo)致開裂問題出現(xiàn)。如對混凝土添加骨料時(shí),若其質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求,會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低,使荷載力下降,并對混凝土攪拌過程中水的用量產(chǎn)生影響,使混凝土的收縮性能受到影響,導(dǎo)致混泥土出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫。對混凝土添加外加劑時(shí),如其質(zhì)量有問題則會(huì)造成外加劑、骨料、水之間的化學(xué)反應(yīng),造成混凝土裂縫危害[5]。
(2)各類原材料的混合比例不準(zhǔn)確。在混凝土的拌和過程當(dāng)中,若原材料混合比例不合適,或拌和時(shí)間沒有掌握好,都會(huì)影響材料性能,引發(fā)裂縫問題。比如混凝土攪拌時(shí)水泥與水的比例不準(zhǔn)確,不論水多了還是少了都會(huì)影響混凝土收縮性能,導(dǎo)致塑性式裂縫出現(xiàn)。再者,混凝土屬于絕熱材料,水泥是其重要組成成分,水泥發(fā)生水化反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量熱能,若熱能沒有在短時(shí)間內(nèi)迅速釋放,混凝土內(nèi)部就會(huì)形成溫度梯度,導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)[4]。若在混凝土的配置中沒有控制好水泥用量,也會(huì)影響混凝土材料應(yīng)用效果,尤其在水泥添加過多的情況下,裂縫出現(xiàn)的幾率就會(huì)提升。其次,混凝土材料在配置完成后運(yùn)輸、儲(chǔ)存過程中若沒有得到有效的控制,使之出現(xiàn)了離析或其它變質(zhì)問題,也會(huì)影響后續(xù)澆筑效果,導(dǎo)致裂縫病害的出現(xiàn)[3]。
因此,為了使混凝土施工質(zhì)量得到保障,在進(jìn)行混泥土澆筑作業(yè)前,要對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)測試,記錄不同材料比例下混凝土強(qiáng)度變化,從中選擇最適合施工當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的方案開展施工工作,并選擇價(jià)格適中,質(zhì)量可靠、水化熱程度較低的水泥、含泥量較低的粗細(xì)骨料作為原材料,避免混凝土開裂問題的出現(xiàn),維護(hù)道橋建設(shè)質(zhì)量。
2.4施工工藝引起的裂縫
(1)人為原因?qū)е禄炷亮芽p。在實(shí)際施工中,部分施工人員未嚴(yán)格參照設(shè)計(jì)圖紙與施工規(guī)劃進(jìn)行施工,出現(xiàn)實(shí)際施與工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不相符合的情況,降低了工程質(zhì)量,混凝土出現(xiàn)脫水,導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。或者高空澆筑的時(shí)候,烈日暴曬,風(fēng)速過大,使混凝土收縮值進(jìn)一步變大而導(dǎo)致裂縫[6]。
(2) 施工不當(dāng)導(dǎo)致混凝土裂縫。在道路橋梁工程施工期間,混凝土保護(hù)層的厚度過大,鋼筋各方向的保護(hù)層厚度加大,垂直方向的混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫;在混凝土材料的運(yùn)輸過程中,沒有選擇專用泵運(yùn)輸機(jī)具,造成混凝土材料長期閑置,容易形成離析問題,混凝土材料應(yīng)用性能受損,容易出現(xiàn)裂縫;在混凝土現(xiàn)場澆筑處理中,沒有切實(shí)做好導(dǎo)管運(yùn)用及振搗工作,材料的澆筑不均勻,振搗不嚴(yán)實(shí)引發(fā)空洞,孔道灌漿填充不實(shí),削弱灌漿強(qiáng)度,混凝土構(gòu)件的受力荷載失衡,造成預(yù)應(yīng)力鋼筋銹蝕,混凝土出現(xiàn)裂縫[3]。
(3)完工之后養(yǎng)護(hù)不及時(shí)不到位引發(fā)的裂縫。在完工之后不加養(yǎng)護(hù),沒有及時(shí)對表面進(jìn)行覆蓋,致使混凝土出現(xiàn)水分蒸發(fā)、干縮現(xiàn)象,引起裂縫問題;或混凝土結(jié)構(gòu)在后續(xù)的養(yǎng)護(hù)過程中,養(yǎng)護(hù)周期不足,混凝土結(jié)構(gòu)性能受到影響,結(jié)構(gòu)表面收縮明顯,出現(xiàn)裂縫。
2.5地基質(zhì)量導(dǎo)致的裂縫
(1)地基不牢固引起的裂縫。在道橋工程施工過程中,地基結(jié)構(gòu)是非常重要的一個(gè)組成部分。若地基質(zhì)量存在差異,如地基的質(zhì)量差、土質(zhì)較松軟、而回填的密實(shí)度又不夠;亦或模板的剛度設(shè)計(jì)不達(dá)標(biāo),模板支撐的間距沒有控制好,造成底部松動(dòng)等,都會(huì)引起整個(gè)工程的地基不穩(wěn),混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。此外,施工時(shí)外界環(huán)境條件比較惡劣、分期建設(shè)都可能影響地基質(zhì)量,導(dǎo)致裂縫問題發(fā)生。
(2)地基沉降導(dǎo)致混凝土裂縫。一方面,在塑性狀態(tài)下,混凝土基礎(chǔ)以及支架會(huì)發(fā)生不均勻的沉降現(xiàn)象,在混凝土結(jié)構(gòu)局部發(fā)生變形或者受到約束力的情況下產(chǎn)生混凝土裂縫。另一方面,大體積的混凝土在重力作用下也會(huì)出現(xiàn)程度不同的下沉,同時(shí)水泥漿出現(xiàn)上浮現(xiàn)象,當(dāng)混凝土下沉到特定程度,在鋼筋和模板的共同作用下,裂縫出現(xiàn)了[3]。此外,施工過程中若混凝土遭受長時(shí)間的水分侵泡,在水的侵蝕作用下,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生不均勻沉降,最終導(dǎo)致裂縫問題出現(xiàn)。
3. 道橋施工中應(yīng)對混凝土裂縫的措施
3.1應(yīng)對溫度裂縫的措施
應(yīng)對溫度裂縫的措施有以下幾種:
(1)依據(jù)工程的實(shí)際情況選擇性能良好的水泥、粉煤灰、高效能減水劑等材料,確定好粗集料粒徑,搞好混凝土的試驗(yàn)工作,對混凝土的配合比進(jìn)行優(yōu)化,預(yù)防溫度裂縫產(chǎn)生。
(2)隨時(shí)關(guān)注溫度變化,避免因溫度原因?qū)е碌牡罉蚧炷两Y(jié)構(gòu)破壞。依據(jù)大體積混凝土施工規(guī)范(GB50496-2009)要求。大體積的混凝土工程在施工之前,要對施工段大體積的混凝土澆筑體溫度及溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力進(jìn)行試算,且確定其澆筑體升溫峰值,里表溫差以及降溫速率控制指標(biāo),進(jìn)而制定相應(yīng)的溫控措施。溫控指標(biāo)應(yīng)符合如下規(guī)定:混凝土澆筑體在入模溫度基礎(chǔ)上溫升值宜小于等于50℃,澆筑體里表溫差(不含混凝土收縮的當(dāng)量溫度)宜小于等于25℃,且混凝土澆筑體降溫速率宜小于等于2.0℃/d,澆筑體表面溫度與大氣溫度之差宜小于等于20℃[10]。在夏季炎熱季節(jié)施工入模溫度不宜高于30攝氏度,冬期施工時(shí)入模溫度不宜低于5攝氏度。當(dāng)外界環(huán)境溫度過高或過低,不適合混凝土施工時(shí),施工方可暫停施工[7]。
(3)合理的施工工藝。施工時(shí)采用全面分層法和斜面分層法相結(jié)合的方式或分塊方式進(jìn)行混凝土澆筑,可以解決混凝土早期散熱問題,加快混凝土結(jié)構(gòu)的散熱速度,縮小內(nèi)外溫差,降低溫度裂縫發(fā)生幾率[7]。
(4)施工過程中對溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制:一般情況下,入模溫度控制在(5 ℃~28 ℃);內(nèi)部溫度峰值不大于75 ℃,與入模溫度相比,兩者差值不大于50 ℃;大氣溫度與混凝土表面之間溫差小于等于20 ℃。在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置冷卻管、通過冷卻水循環(huán)實(shí)現(xiàn)熱交換,縮小內(nèi)外溫差。冷卻水的溫度,一般控制在(20~25)℃。此外還可以在混凝土內(nèi)部設(shè)置溫度監(jiān)控點(diǎn),對溫度變化實(shí)行信息化掌控,實(shí)時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控,及時(shí)調(diào)整措施,使混凝土處于良好的溫度濕度條件下,有效控制裂縫出現(xiàn)[7]。
(5)施工結(jié)束混凝土終凝前,應(yīng)當(dāng)做好養(yǎng)護(hù)工作,利用塑料薄膜、麻袋、聚乙烯泡沫板、海綿等保溫材料對混凝土結(jié)構(gòu)表面覆蓋,若在冬季施工應(yīng)延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間(一般不少于3周)。因?yàn)槎練鉁氐?,水化慢,水分散失快,溫度濕度要滿足養(yǎng)護(hù)條件,必須進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù),保證結(jié)構(gòu)表面濕潤。 此外合理安排拆模時(shí)間,在拆除模板前,先確定環(huán)境溫度與混凝土表層溫度的差值,一般情況下溫差不超過20 ℃,方可進(jìn)行拆模。拆模后,仍需進(jìn)行保溫灑水養(yǎng)護(hù),防止混凝土溫度裂縫產(chǎn)生[7]。
3.2荷載裂縫的應(yīng)對措施
影響道橋結(jié)構(gòu)安全的荷載裂縫主要有:施工及使用階段的靜荷載、動(dòng)荷載引起的裂縫。比如施工過程中制作、脫模、養(yǎng)護(hù)、堆放、運(yùn)輸、吊裝等引起的裂縫屬于荷載裂縫。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),在使用荷載的作用下,截面的混凝土拉應(yīng)力變大,超越了混凝土拉伸極限值,引發(fā)截面的彎矩、剪力、軸向拉力以及扭矩荷載效應(yīng),導(dǎo)致構(gòu)件裂縫產(chǎn)生。
施工前合理設(shè)計(jì)荷載,必要時(shí)借助BIM高科技手段,確保道橋承載力滿足實(shí)際荷載需求,計(jì)劃施工所需的鋼筋種類及數(shù)量,使混凝土具有足夠的荷載力,避免荷載裂縫出現(xiàn)。在道橋施中,對裂縫易發(fā)區(qū)布設(shè)少量斜筋,承擔(dān)一定的拉應(yīng)力,有效控制混凝土裂縫。通過調(diào)整施工設(shè)備、設(shè)施的荷載,確保混凝土強(qiáng)度能夠有效承載實(shí)際荷載,控制施工過程中的混凝土裂縫。鋼筋保護(hù)層厚度適度,避免裂縫產(chǎn)生。
優(yōu)化道橋工程力學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),特別對一些特殊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)尤為重要。比如一些地下水系分布比較復(fù)雜或存在巖溶情況的區(qū)域。必須使用高強(qiáng)度、高承重能力的混凝土灌注材料加強(qiáng)樁基建設(shè),增加道橋的穩(wěn)定性。對一些在梁體路面使用大面積灌注法施工的混凝土材料,著重關(guān)注其表面張力、內(nèi)部應(yīng)力等受力情況,避免因負(fù)重過大而開裂。
3.3材料裂縫的應(yīng)對措施
有效控制材料裂縫,必須嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量。混凝土整體抗裂強(qiáng)度的提升,有賴于抗壓強(qiáng)度、水泥的質(zhì)量。原材料進(jìn)入施工現(xiàn)場之前,必須對其進(jìn)行質(zhì)量性能檢測,并高度重視水泥的選擇儲(chǔ)存。只有水泥質(zhì)量過關(guān)、型號(hào)恰當(dāng),安定性良好(比如硅酸鹽水泥PⅡ52.5R)。按工程設(shè)計(jì)要求施工,才能確?;炷劣行С休d荷載,減少質(zhì)量產(chǎn)生的事故。具體措施如下:
(1)施工中,盡量選擇水化熱低的水泥,充分利用混凝土后期強(qiáng)度,減少水泥的用量。原材料購進(jìn)時(shí),選擇業(yè)內(nèi)口碑、風(fēng)評(píng)較好的供應(yīng)商,保證質(zhì)量符合工程施工要求?;蛘哌x擇新型抗裂材料(比如鋼纖維混凝土),阻裂效應(yīng)非常有效,可以有效降低,甚至消除混凝土的原始裂紋和收縮性,較適宜大面積混凝土施工。也可以通過在混凝土中摻合纖維,提高混凝土性能,減少早期收縮裂縫出現(xiàn)概率,達(dá)到良好施工效果,確保工程建設(shè)質(zhì)量。
(2)加入適量摻合料。在混凝土中摻入適量的礦物細(xì)摻料(比如硅灰、粉煤灰),可降低溫升,改善工作性能,增進(jìn)后期強(qiáng)度,改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu),提高抗腐蝕能力,減少水泥用量,降低水化熱,縮小構(gòu)件內(nèi)外溫差,防止裂縫出現(xiàn)。礦物細(xì)摻料在水泥中的摻量要適量,否則起不到應(yīng)有的作用。比如火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥中火山灰質(zhì)材料占比為20-50%,礦渣硅酸鹽水泥中礦渣占比為20-70%,粉煤灰硅酸鹽水泥中粉煤灰占比為20-40%。水泥和礦物摻合料的總量小于等于600 kg/m?,外加劑小于5%,砂率要求34-44%。
(3)混凝土粗骨料盡量選擇級(jí)配優(yōu)良、粒徑較大的材料,而且必須是金屬的礦石顆粒,粒徑不大于 40mm。(比如HPC國際標(biāo)準(zhǔn)C60骨料最大粒徑不大于31.5mm,而高于C60骨料最大粒徑不大于25mm)。大粒徑粗集料的使用增大了混凝土內(nèi)部的骨料體積,極大的減少了水泥使用量。再加上石塊對熱量的吸收,有效的降低了水泥水化熱的產(chǎn)生。
(4)減水劑的合理使用。在混凝土配制過程中合理使用外加劑,可以達(dá)到增塑減水作用。在保持混凝土的強(qiáng)度、坍落度不變的前提下,適當(dāng)減少拌和用水,可延遲混凝土放熱峰值出現(xiàn)的時(shí)間,有效降低絕熱溫升,降低裂縫出現(xiàn)頻率。
(5)優(yōu)化混凝土配比。在混凝土配制過程中,要根據(jù)道橋所處的實(shí)際環(huán)境,設(shè)計(jì)混凝土原材料的最佳配比,使施工效果達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)(比如某高速公路DS2標(biāo)段,原材料每立方用量(kg/m?)中,水泥、水、砂子、碎石、外加劑分別是420、172、632、1226、7.56;原材料重量配合比中水泥、水、砂子、碎石、外加劑是1:0.41:1.5:2.92:0.018)。此外在實(shí)際攪拌中,要注意各類外部因素,嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)操作,減少混凝土形變,提升其抗裂性能。
3.4裂縫處理措施
3.4.1混凝土裂縫修補(bǔ)方法
道橋混凝土裂縫不僅影響結(jié)構(gòu)的剛度和整體性,而且引發(fā)鋼筋銹蝕、加快混凝土碳化、減弱混凝土抗?jié)B能力和耐久性。為保證道橋的安全使用,應(yīng)及時(shí)處理。裂縫修補(bǔ)方法主要有灌漿法、表面修補(bǔ)法、結(jié)構(gòu)加固法,嵌逢封堵法、混凝土置換法等。
(1)表面修補(bǔ)法是一種比較常見的簡單裂縫的修補(bǔ)方法,主要使用于穩(wěn)定及對結(jié)構(gòu)承載力沒有產(chǎn)生影響的深進(jìn)裂縫和表面裂縫的處理,既寬度小于0.2mm的細(xì)小裂縫。具體措施是在裂縫表面涂抹環(huán)氧膠泥、水泥漿或在混凝土的表面刷瀝青、油漆等防腐材料。為了防止混凝土持續(xù)開裂,防護(hù)同時(shí)在裂縫表面貼粘玻璃纖維布等。
(2)灌漿法適用于影響結(jié)構(gòu)整體性或者有防滲要求混凝土裂縫修補(bǔ),方法是利用壓力將膠結(jié)材料壓入裂縫中,膠結(jié)材料硬化之后和混凝土形成了一個(gè)整體,進(jìn)而起到封堵加固之目的。常用膠結(jié)材料有環(huán)氧樹脂、聚氨酯、甲基丙烯酸酯、水泥漿等,主要適用于修補(bǔ)寬度為0.2-0.3mm的裂縫。
(3)嵌縫法是裂縫封堵中比較常用的一種方法,通常做法是沿著裂縫鑿槽,在槽中嵌填剛性或塑性止水材料,進(jìn)而達(dá)到封閉裂縫之目的。常用剛性止水材料是聚合物水泥砂漿;常用塑性材料有塑料油膏、聚氯乙烯膠泥、丁基橡膠等等。主要適用于修補(bǔ)寬度大于0.5mm的較寬裂縫。
(4)結(jié)構(gòu)加固法:當(dāng)混凝土裂縫對其結(jié)構(gòu)性能造成影響時(shí)采取該法。方法常用的如下:在構(gòu)件角部外包型鋼、粘貼鋼板加固、加大結(jié)構(gòu)截面面積,增設(shè)支點(diǎn)加固、采用預(yù)應(yīng)力加固、噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固。
(5)混凝土置換法是處理混凝土遭到嚴(yán)重?fù)p壞的有效方法,具體做法是先將損壞之混凝土剔除,之后再置入新的混凝土或者其它材料。常用置換材料是:水泥砂漿、普通混凝土、砂漿、改性聚合物混凝土。
3.4.2裂縫具體修補(bǔ)措施(以壓力灌漿法為例)
裂縫修補(bǔ)灌漿法,是利用空氣壓力將環(huán)氧漿液注入裂縫深處的一種修補(bǔ)方法。當(dāng)裂縫寬度超過0.15mm,用此法修補(bǔ)裂縫。具體步驟如下[8] :
(1)鉆孔:在裂縫交叉處的鉆孔,對深孔在裂縫表面實(shí)施騎縫鉆孔,作為后續(xù)灌漿導(dǎo)向孔。
(2) 清縫:用高壓空氣對孔眼進(jìn)行吹洗,沿裂縫從上到下的順序,將兩側(cè)3-4cm 范圍以內(nèi)的浮漿及灰塵清理干凈,將構(gòu)件表面修鑿平整。通常情況下表面處理深于3mm,之后用丙酮溶液擦洗,清理干凈裂縫周圍油污,注意裂縫堵塞[8]。
(3)粘貼灌漿嘴:用砂紙清除壓漿嘴底盤的鐵銹,用丙酮清洗干凈。用502膠水把底盤對準(zhǔn)裂縫粘貼,或清理干凈灌漿嘴表面之后,在其周圍均勻涂抹1-2mm 膠泥,把灌漿嘴牢靠粘在裂縫表面。灌漿嘴的間距一般以20-50cm為宜,依據(jù)裂縫寬度長度進(jìn)行調(diào)整,縫寬宜稀縫窄宜密。每處裂縫皆設(shè)一排氣孔,便于漿液流動(dòng)通暢[8]。
(4)裂縫表面封閉:為使?jié){液填滿裂縫,壓力十足且不外滲, 需對已經(jīng)處理過的裂縫表面(除孔眼和嘴子之外)用環(huán)氧樹脂膠泥沿裂縫走向進(jìn)行封閉,形成寬度6-8cm的封閉帶[8]。
(5)密封檢查:待封閉帶固化之后,進(jìn)行氣密性檢查。在封閉帶和壓漿嘴周圍摸上肥皂水,用0.15-0.3Mpa壓縮氣體通過壓漿嘴,通氣后若封閉帶某處出現(xiàn)泡沫,則說明該處漏氣需重新封閉[8]。
(6)壓力灌漿:檢查完密封性之后,根據(jù)裂縫的長度寬度部位及施工現(xiàn)場溫度,配置環(huán)氧樹脂壓漿液,既配即用,每次不超過1kg。將配置好的漿液倒入壓漿罐內(nèi)加壓,待壓力達(dá)到0.15-0.2 Mpa出漿灌注,若進(jìn)漿不順暢,可適當(dāng)提高泵壓。壓力灌漿順序是:水平方向裂縫,從低到高的順序灌漿;豎直方向裂縫,從下到上的順序灌漿 。從一端開始?jí)簼{后,當(dāng)另一端排出和灌入端濃度一致的漿液,即可停止壓漿,在不卸壓的情況下封堵壓漿嘴[8]。
(7)裂縫表面處理:灌縫完畢,待漿液凝固后拆除灌漿嘴,并將灌漿嘴處樹脂膠泥弄平整,在裂縫表面涂抹一層水泥漿,將裂縫封閉嚴(yán)密。
4.結(jié)束語
總之,道橋施工中混凝土裂縫主要是材料質(zhì)量、荷載設(shè)計(jì)、溫度及施工等原因?qū)е碌?。預(yù)防道橋混凝土裂縫應(yīng)從施工設(shè)計(jì)、材料組成、工序流程、養(yǎng)護(hù)等方面加強(qiáng)監(jiān)管,已經(jīng)產(chǎn)生的裂縫,采用適宜的方法(比如灌漿等)修補(bǔ),提升道橋整體質(zhì)量及抗裂強(qiáng)度,更好的服務(wù)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)。
參考文獻(xiàn)
[1]孫啟.? ?道路橋梁施工中混凝土裂縫成因分析以及應(yīng)對措施[J].居舍2020(9下):41-42.
[2]徐明春. 探討道路橋梁施工中混凝土裂縫成因分析以及應(yīng)對措施 [J]. 智能城市,2018, 4(5):132-133.
[3]侯爽 .? 淺述道路橋梁施工中混凝土裂縫成因分析以及應(yīng)對措施 [J]. 門窗,2019(21):68、71.
[4]陳幫然. 道路橋梁施工中混凝土裂縫成因分析以及應(yīng)對措施 [J]. 工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2018(17):185-187.
[5]劉長飛. 道路橋梁施工中混凝土裂縫成因分析以及應(yīng)對措施研究 [J]. 四川水泥,2017(4):49.
[6]陳蘭存. 道路橋梁施工中混凝土裂縫成因分析以及應(yīng)對措施 [J]. 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新, 2019(34):119-120
[7]喬明.? ?某特大橋承臺(tái)大體積混凝土施工溫控關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用[J]. 公路工程,2019(5):135-141.
[8]劉鵬云. 道路橋梁施工中混凝土裂縫成因分析及應(yīng)對措施 [J]. 居舍, 2019(12下): 40
[9]徐思東. 大體積混凝土溫度裂縫成因分析及其控制措施 [J]. 科協(xié)論壇, 2011(04下)
[10] 大體積混凝土施工規(guī)范(GB-50496-2009),互聯(lián)網(wǎng)文檔資源(http://wenku.baidu.c),2012