淺析橋梁結(jié)構(gòu)裂縫及蜂窩病害
2012-02-02 來源：中國論文網(wǎng)
橋梁結(jié)構(gòu)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(zhì)量病害,并且在這些質(zhì)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(jī)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(shí)還降低了設(shè)計(jì)的承載能力,縮短了預(yù)計(jì)的使用年限,危害不小。對此,為了減少裂縫和蜂窩等質(zhì)量病害的出現(xiàn),本人結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),從技術(shù)的角度出發(fā),詳細(xì)地剖析了這些病害的形成原因,并對如何預(yù)防這些病害提出了個(gè)人的見解及觀點(diǎn)。
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(qiáng)度下降,承載力減弱,在持續(xù)的受力作用下,其結(jié)果更為嚴(yán)重,同時(shí)會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。如果裂縫小于標(biāo)準(zhǔn)要求的極限,一般不會影響工程結(jié)構(gòu)的承載能力,使用功能和耐久性,往往只影響結(jié)構(gòu)外觀。致于砼出現(xiàn)裂縫的原因很多,一般主要有以下幾點(diǎn)情況:
混凝土原材料質(zhì)量差:A、水泥標(biāo)號低,或放置時(shí)間過久,致使水泥變性,或受潮而性能低下。B、骨料品種質(zhì)量差,為了降低成本,對骨料就近采挖,不經(jīng)過檢驗(yàn)就用于施工。
在施工時(shí),對砼的配合比不規(guī)范,隨意性大,單憑經(jīng)驗(yàn)不按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)不均衡的預(yù)應(yīng)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(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度升高,在2—3天內(nèi)溫度可高達(dá)50℃—80℃。而混凝土的線膨脹系數(shù)約為10×10-6/℃。試驗(yàn)表面,在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下,混凝土表面溫度和環(huán)境溫差大于25℃時(shí),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(dǎo)致砼體表面因克服氣溫而脫水蒸發(fā),從而使由于砼結(jié)構(gòu)在繼續(xù)凝干時(shí)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(jié)果,主要是使砼結(jié)構(gòu)大大降低了結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密性,其疏松的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度幾乎降低到最低點(diǎn),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(yán)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(diǎn):
在施工時(shí),不按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行配比,施工工藝差,在操作上不按程序操作,隨機(jī)性調(diào)整時(shí)有發(fā)生。
在澆筑混凝土后,進(jìn)行振搗不規(guī)范,不均衡,使得振搗不足部位的結(jié)構(gòu)疏松,不密實(shí),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(zhuǎn)次數(shù)多,導(dǎo)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(shí)間過長,混凝土水灰分發(fā)生離析,砼結(jié)構(gòu)不密實(shí),在澆筑時(shí)不加以振搗或振搗不均。
由此可知,許多因素都可以導(dǎo)致砼結(jié)構(gòu)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(zhì)的復(fù)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(shí)出現(xiàn)的各種質(zhì)量問題,必須從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、混凝土原材料到施工工藝、養(yǎng)護(hù)等每一步都盡量減少失誤或操作的不當(dāng),對每一道工藝流程都按照標(biāo)準(zhǔn)來施工,并結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)狀況和氣候特點(diǎn)進(jìn)行合理的調(diào)劑。
二、橋梁施工過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題以及存在的現(xiàn)象,應(yīng)根據(jù)具體情況和標(biāo)準(zhǔn)要求,采取相應(yīng)有效的措施,進(jìn)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(zhì)量問題,施工單位應(yīng)嚴(yán)格依照國家建材標(biāo)準(zhǔn)組織好材料,并自始至終地保證材料的質(zhì)量穩(wěn)定,不變質(zhì)。對于組織好材料,應(yīng)從以下入手:
水泥及摻合料的品種:對于大體積砼,原則上應(yīng)采用水化熱低的水泥,以避免早期溫度應(yīng)力而導(dǎo)致砼裂。對于小體積砼,可采用標(biāo)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(xì)度對水化放熱時(shí)收縮率不一致,水泥越細(xì),其導(dǎo)致的砼收縮率越大,所以,在選擇水泥細(xì)度時(shí),應(yīng)根據(jù)工程工件的實(shí)際情況,進(jìn)行試驗(yàn)后方可利用。而目前很多水泥廠都基本把水泥磨得很細(xì),在使用時(shí)應(yīng)適當(dāng)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(yīng)現(xiàn)買現(xiàn)用,而不能用過期的水泥,并隨時(shí)保證水泥不受潮濕和變質(zhì)。
骨料的級配:骨料的級配對于砼收縮的影響比較復(fù)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(jìn)行砼混合比時(shí),應(yīng)多選用幾種粒級石子進(jìn)行搭配,級配應(yīng)以盡量減少空隙率為目的,并通過試驗(yàn)確定。根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(chǔ)上,應(yīng)采取措施將粗骨料級配控制在接近級配的范圍內(nèi)。若有條件,可選用有利于減少收縮的優(yōu)質(zhì)骨料。一般情況下,細(xì)骨料對砼干縮影響最小的砂是各種砂質(zhì)中的機(jī)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(jī)碎石則相對大一些。因此,在選用骨料時(shí),細(xì)骨料最好選用機(jī)制砂,粗骨料最好選用石灰石碎石。如果當(dāng)?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(fēng)化石、表土軟石和火山灰石。在選用符合條件的粗骨料石時(shí),必須把附著的粘土等雜質(zhì)清理,沖洗干凈。
2.2在施工時(shí),對混凝土的配合比必須按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配比,即根據(jù)強(qiáng)度等級,抗?jié)B等級,耐久性和工作性等進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。同時(shí),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(yīng)小于或等于60%;即每立方米的混凝土用水量應(yīng)小于或等于180kg;對于水泥用量,普通強(qiáng)度的混凝土應(yīng)為270—450kg/立方米,高強(qiáng)度混凝土應(yīng)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(yīng)適當(dāng)采用較小的砂率。在操作中,應(yīng)攪拌均勻,并隨時(shí)檢驗(yàn)砼的塌落度,根據(jù)不同構(gòu)件調(diào)整塌落度。同時(shí),在攪拌時(shí)間上應(yīng)控制在90s之內(nèi)。
2.3在進(jìn)行澆筑時(shí),應(yīng)根據(jù)不同構(gòu)件采取相應(yīng)的澆筑方法,如對于橋墩柱的澆筑,應(yīng)該分層來進(jìn)行澆注,一般層厚為30——40cm。同時(shí),在澆注時(shí)應(yīng)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(jìn)行振搗時(shí),應(yīng)力求整體得到振搗,受震均勻,但不能過久,過重,以保證砼結(jié)構(gòu)密實(shí),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(yīng)及時(shí)給予保濕養(yǎng)護(hù),根據(jù)不同季節(jié)、氣候采取相應(yīng)有效的措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù),以確保因砼干縮而不發(fā)生干裂現(xiàn)象。
三、其他有關(guān)的控制措施
3.1對于鋼筋種類的選用,也應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行組織和加工,在搭接時(shí)的焊接要以標(biāo)準(zhǔn)要求來進(jìn)行焊接,并防止焊接技術(shù)不過關(guān)的現(xiàn)象出現(xiàn)。
3.2設(shè)計(jì)和制作模板時(shí),應(yīng)盡量減少錯(cuò)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(shí)要求單元面積大,接縫少,接縫嚴(yán)密平順。在使用膜板時(shí),首先進(jìn)行試拼,對精度差的地方要進(jìn)行修平,刨光處理,并涂以防護(hù)油,以確保撤膜后砼結(jié)構(gòu)表面平順、光潔。
四、結(jié)束語
任何一座橋梁,從交付運(yùn)營時(shí)起,或多或少就帶有一定程度的病害,必須進(jìn)行維修處理。但我們?nèi)裟茉谠O(shè)計(jì)、施工中預(yù)防病害的發(fā)生,主動對可能發(fā)生的質(zhì)量病害進(jìn)行事前控制,對降低橋梁后期維修費(fèi)用和保障橋梁安全使用將具有更加重要的意義。
