桥梁高性能混凝土裂缝原因及预防措施

1混凝土常见裂缝的概述

裂缝是混凝土常见的病害之一,混凝土产生的裂缝原因比较复杂,主要原因还是由于混凝土内部应力和外部荷载作用以及温差、干缩等因素作用下形成的。高性能混凝土产生裂缝就会在一定程度上影响结构的耐久性能,因此在施工中应尽量控制。经过对桥梁工程的实践,对桥梁高性能混凝土裂缝的出现及产生的原因进行分析,并提出预防措施。

2高性能混凝土产生裂缝的原因进行分析

2.1温度裂缝

混凝土施工中,浇筑捣实后的混凝土,在早期凝结硬化阶段,受到急剧升温或急剧降温,混凝土产生温差变化,现在施工的高强度混凝土没有采取测温手段来掌握混凝土的中心温度与环境温度与混凝土表面温度的温差变化大小,而只是依靠混凝土强度来控制拆模时间,这样很容易造成混凝土的温差裂缝影响混凝土的耐久性能。

2.2沉陷裂缝

在桥梁台座设计时,地基承载力设计有偏差造成地基在荷载的作用下承载力下降,或者桥梁台座长时间受到水的浸泡也会使地基承载力下降,桥梁台座中间地基沉陷,裂缝发生在梁体的中部,两端沉陷裂缝会在距梁端的1/3~1/4范围内。

2.3干湿变形裂缝

高性能混凝土周围环境的温度变化,会产生干缩湿胀缝这种变形是由于混凝土中水分的变化所致,混凝土中的水分为凝胶粒子表面的吸附水、自由水、毛细管水等3种,当毛细管水和粒子表面的吸附水发生变化时,混凝土就会产生干湿变形,由此产生附加应力,当这种应力超过混凝土的抗拉强度时就会产生裂缝。

2.4塑性裂缝

俗称龟裂,当混凝土本身温度与外界温度相差悬殊,或本身温度长时间过高,而气候又很干燥时,便会出现塑性裂缝。

2.5施工不当造成的裂缝

如横板支撑刚度不足或拆模过早,可能引起混凝土开裂,混凝土养护不当,浇筑振捣过程中振捣时间长,特别是早期养护不及时也能产生裂缝。

3预防措施

3.1高性能混凝土温度裂缝预防

主要是原材料的选择和施工工艺控制,选用水化热较低的水泥,在满足混凝土强度的前提下,减少水泥用量,适当加入矿物掺和料(粉煤灰、硅粉、矿渣超细粉等)可明显降低水泥水化热,降低混凝土内部升温,有利于改善混凝土的和易性,矿物掺和料在混凝土中主要起填充作用,加强了混凝土的密实性,提高混凝土的工作性、耐久性、强度,降低混凝土的弹性模量以减少混凝土的收缩。施工中将矿物掺合料代替部分水泥用量掺入混凝土中可降低工程成本。粗细骨料的用量是影响混凝土质量的重要因素粗细骨料占混凝土体积的80%左右,所以要控制砂石用量。粗集料宜用表面粗糙,质地坚硬、级配良好、空隙率小、无碱性反应,有害物质及黏土含量不得超过规定要求。细骨料宜用颗粒较粗,空隙率小、含泥量较低的中砂。配合比设计时宜应采用低水灰比,低用水量、以减少混凝土的收缩。施工工艺控制:延长混凝土的搅拌时间,搅拌要均匀,合理掌握拆模时间不能过早,当混凝土中心温度与表面温度与环境温度之差大于20℃时,应考虑采取适宜措施降低温度差,通过测试混凝土中心温度与混凝土的表面温度和环境温度之差大于20℃时,应考虑采取适宜的措施降低温度差,通过测试混凝土中心温度与混凝土表面温度与环境温度之差不大于20℃时方可拆模。测试混凝土中心温度的方法,在混凝土构件中埋设测温探讨,将测温探头放置在预先埋设测温探头,将测温探头放置在预先选定的位置(如混凝土集中的部位中心、混凝土表面位置)用绑丝捆绑在构件钢筋上,用塑料袋包好连接头以防水影响使用。在每个测试元件的引出导线外留部分粘贴编号标志,以便测温时记录。混凝土浇筑时应测试混凝土拌和物入模温度和环境温度,待完成全部混凝土的浇筑后,在前48h内每2h测定一次混凝土结构温度,以后每6h测定一次,当混凝土结构中心温度与表面温度差、混凝土结构表层与环境温度差相同时小于20℃时可停止测温。

3.2沉陷裂缝预防措施

准确确定桥梁台座在不利情况下的承载力,桥梁台座必须配置钢筋,防止桥梁台座断裂沉陷。

3.3干湿裂缝预防措施

尽量减少单方混凝土水泥用量,降低水灰比,减少用水量、减少混凝土的自身收缩。

3.4施工不当造成的裂缝预防措施

横板和支撑要求有足够的刚度,防止施工荷载作用下模板变形大造成开裂。加强混凝土的早期养护,适当延长养护时间。养护及时能提高混凝土的抗拉强度和极限拉伸应变。要掌握气候变化,特别在气温高,湿度低或风大的情况下需要采取覆盖措施减少水分蒸发。高性能混凝土水灰比低,流动性大,在浇筑振捣过程中应防止过振,适当减少振捣时间拉大振捣间距可以避免粗骨料下沉造成的混凝土内部结构的改变,从而避免桥梁腹部产生裂缝。

4结束语

高强度混凝土桥梁的裂缝不但会影响结构的耐久性能,疲劳强度还会使预应力混凝土发生预应力损失以及使一些超静定结构产生不利的影响。其产生原因既有必然性也有偶然性,必然性是指其本身的一些特性,偶然性是指人为因素造成的一些特性,要针对不同的原因采取不同的措施,对症下药。在施工过程中,从原材料的选用到施工工艺技术的改进,层层把关就会避免混凝土结构产生裂缝,保证高性能混凝土结构的安全。