用心 务实 创新
5养护良养护加速混凝土水化反应获较高混凝

  混凝土其取材广泛、价格低廉、抗压强度高、浇筑各种形状并且耐火性、易风化、养护费用低今世界建筑结构使用广泛建筑材料混凝土主要缺点抗拉能力差容易裂量工程实践理论析表明几乎所混凝土构件均带裂缝工作些裂缝细甚至肉眼看见(<0.05mm般结构使用危害允许其存;些裂缝使用荷载或外界物理、化素作用断产扩展引起混凝土碳化、保护层剥落、钢筋腐蚀使混凝土强度刚度受削弱耐久性降低严重甚至发垮塌事故危害结构使用必须加控制我现行公路、铁路、建筑、水利等部门设计规范均采用限制构件裂缝宽度办保障混凝土结构使用本文所讨论仅指类裂缝

  近我交通基础建设迅猛发展各兴建量混凝土桥梁桥梁建造使用程关现裂缝影响工程质量甚至导桥梁垮塌报道屡见鲜混凝土裂说发病发病经困扰着桥梁工程技术员其实采取定设计施工措施裂缝克服控制进步加强混凝土桥梁裂缝认识尽量避免工程现危害较裂缝本文尽能混凝土桥梁裂缝种类产原作较全面析、总结便设计、施工找控制裂缝行办达防范于未作用

  实际混凝土结构裂缝复杂繁甚至种素相互影响每条裂缝均其产种或几种主要原混凝土桥梁裂缝种类其产原致划几种:

  混凝土桥梁规静、荷载及应力产裂缝称荷载裂缝归纳起主要直接应力裂缝、应力裂缝两种

  1)设计计算阶段结构计算计算或部漏算;计算模型合理;结构受力假设与实际受力符;荷载少算或漏算;内力与配筋计算错误;结构安全系数够结构设计考虑施工能性;设计断面足;钢筋设置偏少或布置错误;结构刚度足;构造处理;设计图纸交代清等

  2)施工阶段加限制堆放施工机具、材料;解预制结构结构受力特点随意翻身、起吊、运输、安装;按设计图纸施工擅自更改结构施工顺序改变结构受力模式;结构做机器振疲劳强度验算等

  3)使用阶段超设计载荷重型车辆桥;受车辆、船舶接触、撞击;发风、雪、震、爆炸等

  1)设计外荷载作用由于结构物实际工作状态同规计算入或计算考虑某些部位引起应力导致结构裂例两铰拱桥拱脚设计采用布置X形钢筋、同削减该处断面尺寸办设计铰理论计算该处存弯矩实际该铰仍能够抗弯至现裂缝导致钢筋锈蚀

  2)桥梁结构经需要凿槽、洞、设置牛腿等规计算难用准确图式进行模拟计算般根据经验设置受力钢筋跨预应力连续梁经跨内根据截面内力需要截断钢束设置锚锚固断面附近经看裂缝若处理些结构转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易现裂缝

  实际工程应力裂缝产荷载裂缝见原应力裂缝属张拉、劈裂、剪切性质应力裂缝由荷载引起仅按规般计算随着现代计算手段断完善应力裂缝做合理验算设计应注意避免结构突变(或断面突变)能避应做局部处理转角处做圆角突变处做渐变渡同加强构造配筋转角处增配斜向钢筋于较孔洞条件周边设置护边角钢

  混凝土具热胀冷缩性质外部环境或结构内部温度发变化混凝土发变形若变形遭约束则结构内产应力应力超混凝土抗拉强度即产温度裂缝某些跨径桥梁温度应力达甚至超载应力温度裂缝区别其裂缝主要特征随温度变化扩张或合拢引起温度变化主要素:

  1、温差四季温度断变化变化相缓慢桥梁结构影响主要导致桥梁纵向位移般通桥面伸缩缝、支座位移或设置柔性墩等构造措施相协调结构位移受限制才引起温度裂缝例拱桥、刚架桥等

  2、照桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒温度明显高于其部位温度梯度呈非线形布由于受自身约束作用导致局部拉应力较现裂缝照述骤降温导致结构温度裂缝见原

  3、骤降温突降雨、冷空气侵袭、落等导致结构外表面温度突降内部温度变化相较慢产温度梯度

  4、水化热现施工程体积混凝土(厚度超2.0米)浇筑由于水泥水化放热致使内部温度高内外温差太致使表面现裂缝施工应根据实际情况尽量选择水化热低水泥品种限制水泥单位用量减少骨料入模温度降低内外温差并缓慢降温必要采用循环冷却系统进行内部散热或采用薄层连续浇筑加快散热

  6、预制T梁间横隔板安装支座预埋钢板与调平钢板焊接若焊接措施铁件附近混凝土容易烧伤裂

  实际工程混凝土收缩所引起裂缝见混凝土收缩种类塑性收缩缩水收缩(干缩)发混凝土体积变形主要原另外自收缩炭化收缩

  塑性收缩发施工程、混凝土浇筑4~5左右水泥水化反应激烈链逐渐形现泌水水急剧蒸发混凝土失水收缩同骨料自重沉混凝土尚未硬化称塑性收缩骨料沉程若受钢筋阻挡便形沿钢筋向裂缝构件竖向变截面处T梁、箱梁腹板与顶底板交接处硬化前沉实均匀发表面顺腹板向裂缝减混凝土塑性收缩施工应控制水灰比避免间搅拌料宜太快振捣要密实竖向变截面处宜层浇筑

  缩水收缩(干缩)混凝土结硬随着表层水逐步蒸发湿度逐步降低混凝土体积减称缩水收缩(干缩)混凝土表层水损失快内部损失慢产表面收缩、内部收缩均匀收缩表面收缩变形受内部混凝土约束致使表面混凝土承受拉力表面混凝土承受拉力超其抗拉强度便产收缩裂缝混凝土硬化收缩主要缩水收缩配筋率较构件(超3%)钢筋混凝土收缩约束比较明显混凝土表面容易现龟裂裂纹

  自收缩自收缩混凝土硬化程水泥与水发水化反应种收缩与外界湿度关且(即收缩普通硅酸盐水泥混凝土)负(即膨胀矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土)

  炭化收缩气二氧化碳与水泥水化物发化反应引起收缩变形炭化收缩湿度50%左右才能发且随二氧化碳浓度增加加快

  混凝土收缩裂缝特点部属表面裂缝裂缝宽度较细且纵横交错龟裂状形状没任何规律

  1、水泥品种、标号及用量矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥混凝土收缩性较高普通水泥、火山灰水泥、矾土水泥混凝土收缩性较低另外水泥标号越低、单位体积用量越、磨细度越则混凝土收缩越且发收缩间越例提高混凝土强度施工经采用强行增加水泥用量做结收缩应力明显加

  2、骨料品种骨料石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、石等吸水率较、收缩性较低;砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较、收缩性较高另外骨料粒径收缩含水量收缩越

  5、养护良养护加速混凝土水化反应获较高混凝土强度养护保持湿度越高、气温越低、养护间越则混凝土收缩越蒸汽养护式比自养护式混凝土收缩要

  6、外界环境气湿度、空气干燥、温度高、风速则混凝土水蒸发快混凝土收缩越快

  7、振捣式及间机械振捣式比手工捣固式混凝土收缩性要振捣间应根据机械性能决定般5~15s/宜间太短振捣密实形混凝土强度足或均匀;间太造层粗骨料沉入底层细骨料留层强度均匀层易发收缩裂缝

  于温度收缩引起裂缝增配构造钢筋明显提高混凝土抗裂性尤其薄壁结构(壁厚20~60cm)构造配筋宜优先采用直径钢筋(Φ8~Φ14)、间距布置(@10~@15cm)全截面构造配筋率宜低于0.3%般采用0.3%~0.5%

  由于基础竖向均匀沉降或水平向位移使结构产附加应力超混凝土结构抗拉能力导致结构裂基础均匀沉降主要原:

  1、质勘察精度够、试验资料准没充掌握质情况设计、施工造基均匀沉降主要原比丘陵区或山岭区桥梁勘察钻孔间距太远基岩面起伏勘察报告能充反映实际质情况

  2、基质差异太建造山区沟谷桥梁河沟处质与山坡处变化较河沟甚至存软弱基基土由于同压缩性引起均匀沉降

  3、结构荷载差异太质情况比较致条件各部基础荷载差异太能引起均匀沉降例高填土箱形涵洞部比两边荷载要部沉降要比两边箱涵能裂

  4、结构基础类型差别同联桥梁混合使用同基础扩基础桩基础或同采用桩基础桩径或桩差别或同采用扩基础基底标高差异能引起基均匀沉降

  5、期建造基础原桥梁基础附近新建桥梁期修建高速公路左右半幅桥梁新建桥梁荷载或基础处理引起基土重新固结均能原桥梁基础造较沉降

  6、基冻胀低于零度条件含水率较高基土冰冻膨胀;旦温度升冻土融化基沉基冰冻或融化均造均匀沉降

  8、桥梁建原基条件变化数基工基浸水尤其素填土、黄土、膨胀土等特殊基土土体强度遇水降压缩变形加软土基工抽水或干旱季节导致水位降基土层重新固结沉同基础浮力减负摩阻力增加基础受荷加些桥梁基础埋置浅受洪水冲刷、淘挖基础能位移面荷载条件变化桥梁附近塌、山体滑坡等原堆置量废、砂石等桥址范围土层能受压缩再变形使用期间原基条件变化均能造均匀沉降

  由于混凝土质量较差或保护层厚度足混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面使钢筋周围混凝土碱度降低或由于氯化物介入钢筋周围氯离含量较高均引起钢筋表面氧化膜破坏钢筋铁离与侵入混凝土氧气水发锈蚀反应其锈蚀物氢氧化铁体积比原增约2~4倍周围混凝土产膨胀应力导致保护层混凝土裂、剥离沿钢筋纵向产裂缝并锈迹渗混凝土表面由于锈蚀使钢筋效断面面积减钢筋与混凝土握裹力削弱结构承载力降并诱发其形式裂缝加剧钢筋锈蚀导致结构破坏

  要防止钢筋锈蚀设计应根据规范要求控制裂缝宽度、采用足够保护层厚度(保护层亦能太厚否则构件效高度减受力加裂缝宽度);施工应控制混凝土水灰比加强振捣保证混凝土密实性防止氧气侵入同严格控制含氯盐外加剂用量沿海区或其存腐蚀性强空气、水区尤其应慎重

  气气温低于零度吸水饱混凝土现冰冻游离水转变冰体积膨胀9%混凝土产膨胀应力;同混凝土凝胶孔冷水(结冰温度-78度)微观结构迁移重布引起渗透压使混凝土膨胀力加混凝土强度降低并导致裂缝现尤其混凝土初凝受冻严重龄混凝土强度损失达30%~50%冬季施工预应力孔道灌浆若采取保温措施能发沿管道向冻胀裂缝

  温度低于零度混凝土吸水饱发冻胀破坏必要条件混凝土骨料空隙、吸水性强;骨料含泥土等杂质;混凝土水灰比偏、振捣密实;养护力使混凝土早期受冻等均能导致混凝土冻胀裂缝冬季施工采用电气加热、暖棚、蓄热、蒸汽加热养护及混凝土拌水掺入防冻剂(氯盐宜使用)保证混凝土低温或负温条件硬化

  混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌水及外加剂组配置混凝土所采用材料质量合格能导致结构现裂缝

  (1)水泥安定性合格水泥游离氧化钙含量超标氧化钙凝结程水化慢水泥混凝土凝结仍继续起水化作用破坏已硬化水泥石使混凝土抗拉强度降

  砂石粒径太、级配良、孔隙率导致水泥拌水用量加影响混凝土强度使混凝土收缩加使用超规定特细砂更严重砂石云母含量较高削弱水泥与骨料粘结力降低混凝土强度砂石含泥量高仅造水泥拌水用量加且降低混凝土强度抗冻性、抗渗性砂石机质轻物质延缓水泥硬化程降低混凝土强度特别早期强度砂石硫化物与水泥铝酸三钙发化反应体积膨胀2.5倍

  ①碱硅酸反应参与种反应骨料流纹岩、安山岩、凝灰岩、蛋白石、黑硅石、燧石、鳞石英、玻璃质火山岩、玉髓及微晶或变质石英等反应发于碱与微晶氧化硅间其物硅胶体遇水膨胀混凝土产内应力导致混凝土突爆裂类反应碱骨料反应主要形式

  ②碱硅酸盐反应参与种反应骨料粘土质岩石、千枚岩、硬砂岩、粉砂岩等类反应特点膨胀速度非缓慢混凝土膨胀裂能渗凝胶少

  ③碱碳酸岩反应数碳酸岩石没碱性特定结构泥质细粒白云质灰岩泥质细粒灰质白云岩才具与碱反应碱性且需高碱度、定湿度环境才能反应膨胀

  碱骨料反应裂缝形状及布与钢筋限制关限制力现图状裂缝并缝白色或透明浸物;限制力强则现顺筋裂缝工程实践必须骨料进行碱性检验采用工程害材料同使用含碱量低水泥品种

  拌水或外加剂氯化物等杂质含量较高钢筋锈蚀较影响采用海水或含碱泉水拌制混凝土或采用含碱外加剂能碱骨料反应影响

  混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装程若施工工艺合理、施工质量低劣容易产纵向、横向、斜向、竖向、水平、表面、深进贯穿各种裂缝特别细薄壁结构更容易现裂缝现部位走向、裂缝宽度产原异比较典型见:

  1、混凝土保护层厚或乱踩已绑扎层钢筋使承受负弯矩受力筋保护层加厚导致构件效高度减形与受力钢筋垂直向裂缝

  2、混凝土振捣密实、均匀现蜂窝、麻面、空洞导致钢筋锈蚀或其荷载裂缝起源点

  3、混凝土浇筑快混凝土流性较低硬化前混凝土沉实足硬化沉实容易浇筑数发裂缝既塑性收缩裂缝

  4、混凝土搅拌、运输间使水蒸发引起混凝土塌落度低使混凝土体积现规则收缩裂缝

  6、用泵送混凝土施工保证混凝土流性增加水水泥用量或其原加水灰比导致混凝土凝结硬化收缩量增加使混凝土体积现规则裂缝

  7、混凝土层或段浇筑接部位处理易新旧混凝土施工缝间现裂缝混凝土层浇筑浇混凝土停电、雨等原未能前浇混凝土初凝前浇筑引起层面间水平裂缝;采用段现浇先浇混凝土接触面凿毛、清洗新旧混凝土间粘结力或浇混凝土养护位导致混凝土收缩引起裂缝

  9、施工模板刚度足浇筑混凝土由于侧向压力作用使模板变形产与模板变形致裂缝

  12、装配式结构构件运输、堆放支承垫木条垂直线或悬臂或运输程剧烈颠撞;吊装吊点位置T梁等侧向刚度较构件侧向靠加固措施等均能产裂缝

  13、安装顺序确产认识足导致产裂缝钢筋混凝土连续梁满堂支架现浇施工钢筋混凝土墙式护栏若与主梁同浇筑拆架墙式护栏往往产裂缝;拆架再浇筑护栏则裂缝易现

  14、施工质量控制差任意套用混凝土配合比水、砂石、水泥材料计量准结造混凝土强度足其性能(易性、密实度)降导致结构裂
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