淺析橋梁結構裂縫及蜂窩病害
2012-02-02 來源：中國論文網(wǎng)
橋梁結構施工,在施工過程中,由于氣溫、材料、工藝等各種因素影響,使得橋梁或多或少出現(xiàn)一些質量病害,并且在這些質量病害中,大部分都是以裂縫和蜂窩麻面為主,這兩大類病害,幾乎在所有病害類型中出現(xiàn)機率最高。由于以上病害的存在,除了在外觀上不美觀之外,在一定程度上同時還降低了設計的承載能力,縮短了預計的使用年限,危害不小。對此,為了減少裂縫和蜂窩等質量病害的出現(xiàn),本人結合工程實踐經(jīng)驗,從技術的角度出發(fā),詳細地剖析了這些病害的形成原因,并對如何預防這些病害提出了個人的見解及觀點。
一、在橋梁施工和使用過程中,常出現(xiàn)的問題
1.1裂縫的形成。裂縫是砼工程中最普遍的病害之一。裂縫的出現(xiàn),致使砼強度下降,承載力減弱,在持續(xù)的受力作用下,其結果更為嚴重,同時會造成嚴重的經(jīng)濟損失。如果裂縫小于標準要求的極限,一般不會影響工程結構的承載能力,使用功能和耐久性,往往只影響結構外觀。致于砼出現(xiàn)裂縫的原因很多,一般主要有以下幾點情況:
混凝土原材料質量差:A、水泥標號低,或放置時間過久,致使水泥變性,或受潮而性能低下。B、骨料品種質量差,為了降低成本,對骨料就近采挖,不經(jīng)過檢驗就用于施工。
在施工時,對砼的配合比不規(guī)范,隨意性大,單憑經(jīng)驗不按標準規(guī)定進行配比操作;
在澆筑砼過程中,對砼的振搗過猛或不足,使砼結構整體不均勻,局部骨料沉塌,砼干膜后出現(xiàn)蜂窩、麻面狀。
在混凝土澆筑后,由于砼在水化熱自干過程中受到砼結構不均衡的預應力制約而形成裂縫。正常情況下,在混凝土澆筑后,水泥的水化熱會使砼結構內部溫度升高,在2—3天內溫度可高達50℃—80℃。而混凝土的線膨脹系數(shù)約為10×10-6/℃。試驗表面,在標準環(huán)境下,混凝土表面溫度和環(huán)境溫差大于25℃時,即出現(xiàn)肉眼可見的溫差收縮裂縫。對于大體積混凝土,溫差脹縮裂縫的影響非常大。
在砼模撤除后,沒有給予充分的保濕保養(yǎng),或是由于氣候的急劇變化,容易導致砼體表面因克服氣溫而脫水蒸發(fā),從而使由于砼結構在繼續(xù)凝干時砼體表過于脫水而出現(xiàn)干裂。
1.2局部蜂窩、麻面和氣泡現(xiàn)象的出現(xiàn)。造成這種現(xiàn)象的結果,主要是使砼結構大大降低了結構的嚴密性,其疏松的結構強度幾乎降低到最低點,在使用過程中其承受能力極大地減少,并且容易遭受腐蝕而造成重大的損傷,嚴重地降低了工程的承載力和耐用性。造成這種現(xiàn)象的原因大體有以下幾點:
在施工時,不按照標準要求進行配比,施工工藝差,在操作上不按程序操作,隨機性調整時有發(fā)生。
在澆筑混凝土后,進行振搗不規(guī)范,不均衡,使得振搗不足部位的結構疏松,不密實,在撤膜后容易出現(xiàn)蜂窩、麻面等現(xiàn)象;在振搗過多部位,骨料易下沉,砼漿泌于表面,砼體中間段（層）砂漿富集,易發(fā)生由表及里塑性裂縫和干縮裂縫。
對砼模加工的精度不夠,或周轉次數(shù)多,導致局部變形漏洞,接縫不夠密封而漏漿,從而使骨料間隙無漿,干硬后形成稀疏狀蜂窩現(xiàn)象。
從攪拌到澆筑之間的時間過長,混凝土水灰分發(fā)生離析,砼結構不密實,在澆筑時不加以振搗或振搗不均。
由此可知,許多因素都可以導致砼結構產(chǎn)生不同程度的裂縫和蜂窩麻面等現(xiàn)象。而由于混凝土是多元、多相、非勻質的復合型材料,其品種多樣化,性能不一樣,規(guī)格類別的適用范圍也不一致。所以,要控制混凝土在施工時出現(xiàn)的各種質量問題,必須從結構設計、混凝土原材料到施工工藝、養(yǎng)護等每一步都盡量減少失誤或操作的不當,對每一道工藝流程都按照標準來施工,并結合當?shù)氐牡刭|狀況和氣候特點進行合理的調劑。
二、橋梁施工過程中出現(xiàn)的質量問題以及存在的現(xiàn)象,應根據(jù)具體情況和標準要求,采取相應有效的措施,進行如下控制
2.1對原材料的組織和選用。為了避免在施工中出現(xiàn)這樣那樣的質量問題,施工單位應嚴格依照國家建材標準組織好材料,并自始至終地保證材料的質量穩(wěn)定,不變質。對于組織好材料,應從以下入手:
水泥及摻合料的品種:對于大體積砼,原則上應采用水化熱低的水泥,以避免早期溫度應力而導致砼裂。對于小體積砼,可采用標號為425#的普遍硅酸鹽水泥或純硅酸鹽水泥加礦碴粉或 I 級粉煤灰等配制成的膠凝材料,它們的干縮率基本一致:因水泥的細度對水化放熱時收縮率不一致,水泥越細,其導致的砼收縮率越大,所以,在選擇水泥細度時,應根據(jù)工程工件的實際情況,進行試驗后方可利用。而目前很多水泥廠都基本把水泥磨得很細,在使用時應適當摻合些礦碴粉或粉煤灰,使其在施工中不出現(xiàn)裂縫等現(xiàn)象。另外,對于選用的水泥應現(xiàn)買現(xiàn)用,而不能用過期的水泥,并隨時保證水泥不受潮濕和變質。
骨料的級配:骨料的級配對于砼收縮的影響比較復雜。如果級配不合理,選料單一,則骨料所購成的骨架會不那么緊密,這對于砼的干縮會很大,易形成干裂,離析,蜂窩,麻面等狀,所以在進行砼混合比時,應多選用幾種粒級石子進行搭配,級配應以盡量減少空隙率為目的,并通過試驗確定。根據(jù)實驗確定骨料體積含量最佳為大于或等于70%。在滿足砼用粗骨料級配要求范圍的基礎上,應采取措施將粗骨料級配控制在接近級配的范圍內。若有條件,可選用有利于減少收縮的優(yōu)質骨料。一般情況下,細骨料對砼干縮影響最小的砂是各種砂質中的機制砂,而河砂等則相對大一些。粗骨料對于砼干縮影響最小的碎石是各種石料中的石灰石碎石,其他如河礫石、機碎石則相對大一些。因此,在選用骨料時,細骨料最好選用機制砂,粗骨料最好選用石灰石碎石。如果當?shù)貨]有石灰石碎石,可在施工周圍選取符合條件的粗骨料,杜絕使用風化石、表土軟石和火山灰石。在選用符合條件的粗骨料石時,必須把附著的粘土等雜質清理,沖洗干凈。
2.2在施工時,對混凝土的配合比必須按照標準進行配比,即根據(jù)強度等級,抗?jié)B等級,耐久性和工作性等進行配合比設計。同時,在滿足施工要求的條件下,盡量采用較小的砼塌落度;對于水灰比,一般應小于或等于60%;即每立方米的混凝土用水量應小于或等于180kg;對于水泥用量,普通強度的混凝土應為270—450kg/立方米,高強度混凝土應小于550 kg/立方米（其中含一定量的礦物粉）;對于砂的比率,在滿足施工要求的條件下,應適當采用較小的砂率。在操作中,應攪拌均勻,并隨時檢驗砼的塌落度,根據(jù)不同構件調整塌落度。同時,在攪拌時間上應控制在90s之內。
2.3在進行澆筑時,應根據(jù)不同構件采取相應的澆筑方法,如對于橋墩柱的澆筑,應該分層來進行澆注,一般層厚為30——40cm。同時,在澆注時應配以足夠的振搗人員和工具,以確保連續(xù)作業(yè)在砼初凝前完成。在對澆筑的混凝土進行振搗時,應力求整體得到振搗,受震均勻,但不能過久,過重,以保證砼結構密實,不出現(xiàn)氣泡,不使粗骨料下沉、漿液滲出砼表面或流失,從而避免蜂窩,氣泡的形成。
2.4在砼膜撤除后,應及時給予保濕養(yǎng)護,根據(jù)不同季節(jié)、氣候采取相應有效的措施進行養(yǎng)護,以確保因砼干縮而不發(fā)生干裂現(xiàn)象。
三、其他有關的控制措施
3.1對于鋼筋種類的選用,也應嚴格按照標準進行組織和加工,在搭接時的焊接要以標準要求來進行焊接,并防止焊接技術不過關的現(xiàn)象出現(xiàn)。
3.2設計和制作模板時,應盡量減少錯臺和漏縫現(xiàn)象,并要求模板必須具有足夠的剛度和光潔度,同時要求單元面積大,接縫少,接縫嚴密平順。在使用膜板時,首先進行試拼,對精度差的地方要進行修平,刨光處理,并涂以防護油,以確保撤膜后砼結構表面平順、光潔。
四、結束語
任何一座橋梁,從交付運營時起,或多或少就帶有一定程度的病害,必須進行維修處理。但我們若能在設計、施工中預防病害的發(fā)生,主動對可能發(fā)生的質量病害進行事前控制,對降低橋梁后期維修費用和保障橋梁安全使用將具有更加重要的意義。
