公路桥梁大体积混凝土常见裂缝及其控制工艺研究.pdf
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1、总653期2023年第23期(8月 中)收稿日期:2022-12-01作者简介:安玉昆(1993),男,工程师,研究方向为道路与桥梁施工。公路桥梁大体积混凝土常见裂缝及其控制工艺研究安玉昆(石家庄市公路桥梁建设有限公司,河北 石家庄 050000)摘要:为解决公路桥梁建设中的大体积混凝土裂缝问题,在介绍公路桥梁大体积混凝土裂缝成因和特点的基础上,首先从施工角度提出若干裂缝控制措施,然后提出通水冷却与加强施工动态控制方法,以期为相关人员提供参考,保证公路桥梁大体积混凝土施工质量,减少或避免裂缝的产生。关键词:公路桥梁;大体积混凝土;混凝土裂缝;裂缝控制中图分类号:U445.71文献标识码:A0
2、引言公路桥梁建设过程中需完成很多大体积混凝土施工,与普通混凝土相比,大体积混凝土容易产生裂缝病害,对结构造成不同程度的破坏。因此,需在明确公路桥梁大体积混凝土裂缝成因和特点的基础上,在施工中制定并采取有效的控制措施,将裂缝控制在容许范围内,从而保证整个公路桥梁的混凝土质量。1 公路桥梁大体积混凝土裂缝产生原因与施工温度控制标准混凝土是一种包含多种材料的非匀质体,不仅抗压强度高,而且耐久性好,但抗拉强度较弱,抵抗变形发生的能力不足,导致混凝土结构容易开裂。大体积混凝土结构的截面尺寸较大,且水泥用量高,水泥在发生水化反应后会释放出大量水化热,使混凝土内部温度升高,混凝土表面的散热速度往往很快,使表
3、面温度降低,这样一来混凝土内外部会产生较大温差,导致混凝土内部出现一定压应力,而在表面形成拉应力,在这一拉应力超出混凝土自身抗拉强度后,就会导致混凝土结构表面出现裂缝。另外,当混凝土表面温度降低时,因温度降低或产生较大温差,加之水分不断蒸发,混凝土会发生一定程度的干缩,但这种干缩会受到结构边界条件以及地基等因素的约束,所以会产生明显的收缩应力,这种收缩应力与温度应力相同,均属于拉应力范畴,在这一拉应力超出混凝土自身极限抗拉强度后,会使混凝土结构表面出现裂缝,而且大多是贯穿裂缝,最终给整个混凝土结构造成较大危害1。通过以上分析可知,在桥梁大体积混凝土施工中,须高度重视并做好温度控制,这是防止大体
4、积混凝土产生裂缝的关键所在。要想有效控制温度,首先要确定合适的控制标准,根据工程经验和相关理论研究成果,在没有特殊情况的条件下,大体积混凝土施工温度控制应严格按照以下标准要求进行。1)将混凝土浇筑到模板体系中后,其温度升高不能超过50。2)将混凝土浇筑完成后,其内外部温度差不能超过25(不包括混凝土收缩过程中的当量温度)。3)浇筑完成后混凝土温度降低速率不能超过2.0/d。4)大体积混凝土内部温度一般情况下不能超过65,同时内温和表面温度之间的温差,以及表面温度和空气温度之间的温差都不能超过20;对于在混凝土养护过程中使用的水,其温度和混凝土表面温度之间的温差不能超过15,以此有效避免混凝土表
5、面产生裂纹。5)承台大体积混凝土表面不能产生因内温过大而引起的裂缝,表面裂缝的宽度一般不能超过0.2 mm2。2 公路桥梁大体积混凝土裂缝控制措施2.1 总体方针如前所述,温度是引起大体积混凝土裂缝的主要原因,因此要想有效控制和预防裂缝的产生,必须做好温度控制。为减小混凝土温度应力,要严格控制温度变化。将避免产生温度变形裂缝作为出发点,温度控制包含以下任务目标。1)减小大体积混凝土内部温升,控制总降温差。2)适当提升大体积混凝土表面温度,以此减小内外部温度差,避免形成太大的温度梯度。98交通世界TRANSPOWORLD3)减慢大体积混凝土的降温速率,最大限度发挥出混凝土自身徐变特性。2.2 降
6、温措施可采取如下降温措施控制温度。1)优先选用水化热为中低水平的矿渣水泥。2)通过对混凝土级配的优化设计,尽可能减少大体积混凝土的水泥用量,以此减少水泥的水化热,降低大体积混凝土内部温度3。3)在混凝土生产拌和过程中通过适量掺入缓凝剂有效延缓混凝土水化热峰值产生时间。4)通过蓄热保温严格控制混凝土内外部温差。5)做好混凝土搅拌,使混凝土拌和达到充分和均匀,并确保筏板内部温度保持一致。6)在浇筑完成的混凝土达到初凝状态前进行二次振捣,以此排除混凝土中由于泌水产生的水分与空隙,增强混凝土和钢筋之间的握裹力,进而增强抵抗裂缝发生的能力。7)切实做好混凝土保温养护,使混凝土表面始终处在适宜的温湿度状态
7、。采用蓄热法对大体积混凝土进行养护,通过搭设棚架包裹大体积混凝土,并在内部进行加热养护,在承台大体积混凝土表面覆盖一层塑料薄膜和麻袋,塑料薄膜的覆盖不仅能起到良好的保温作用,还能实现保湿。在对大体积混凝土底板进行保温养护时,无需人工反复浇水,利用混凝土自身泌水即可确保混凝土表面始终保持湿润,这样除了能减少或避免混凝土表面产生干缩裂缝,还能防止由于浇冷水导致混凝土表面温度大幅降低,增大混凝土内外部温差。8)可通过提高混凝土结构自身抗拉性能来避免混凝土产生裂缝。要想提高大体积混凝土结构自身抗裂性能,需将增大抗拉强度作为切入点,在做好配合比优化的同时适当改善施工工艺,以此保证施工质量。为编制科学合理
8、的温控方案,需做好温度变化实时观测。另外,还应通过监测与控制的充分结合,确保混凝土温度始终处在容许范围内。2.3 监测信息反馈及时对温度监测信息进行反馈,以实际的温度监测结果为依据,综合考虑多点实时监测结果针对不同部位制定合理的温度控制方案,如随时调整保温层厚度,确保温差处在允许范围内,即不超过25。2.4 保证混凝土浇筑施工连续性为保持大体积混凝土浇筑连续进行,避免产生施工缝或冷缝,首先要准备好各类施工机械设备,充分考虑设备故障后维修所需时间,在现场配备数量足够的混凝土罐车与振动棒,此外还应配备一台备用发电机,其发电功率以能确保现场所有设备正常运行为准。混凝土浇筑施工开始2 d前,还应将施工
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