道桥工程中混凝土裂缝成因及防治措施探析.pdf

1 3 0 管理施工 城 市道桥 与防洪 2 0 1 5 年 1 0 月第 1 0 期 道桥工程中混凝土裂缝成因及防治措施探析 徐鹏 ( 唐 山市交 通勘察 设计 院有 限公 司 ，河北 唐 山 0 6 3 0 0 0) 摘要 ： 道桥工程 中混凝土裂缝严重制约着道桥工程的整体质量水平 ， 对经济持续高速提升以及交通事业健康发展产生严重 影响， 主要探析道桥工程中产生的混凝土裂缝成因， 并针对性的提出一些混凝土裂缝防治措施。为相关工程项目提供技术借 鉴 。 关键 词 ： 道桥工程 ； 混凝土裂缝 ； 成因 ； 防治措施 中图分类 号 ： U 4 4 5 ． 7 1 ， U 4 1 8 ． 6 文献标 志码 ：B 文章编 号 ： 1 0 0 9 — 7 7 1 6 ( 2 0 1 5 ) 1 0 — 0 1 3 0 — 0 3 0 引言 随着我 国经济和社会 的快 速发展 ，交通基 础 设施建设实现了大幅提升，其中作为沟通纽带的 道桥工程建设更是实现了跨越式发展 ，创造了显 著的经济和社会效益。同时， 我们充分认识到道桥 工程的重要性 ， 他是促进经济高速持续发展 ， 提高 人们生产 、 生活效率 的重要基础保证 ， 因此 ， 人们 对道桥工程建设的需求量也高速增长。现今道桥 工程建设 的数量 、 规模越来越大 ， 从 中也暴露 了一 些质 量 问题 ， 其 中“ 混凝 土裂缝 ” 问题 可谓 “ 常 发 病” 、 “ 多发病” ， 是道桥质量投诉的主要问题， 这也 是道桥工程技术人员长久攻关的一大难题 ，亟待 从根本上得到解决。 混凝土裂缝 的存在 ， 对于道桥工程的耐用性 、 美观度及安全性 、 可靠性都会产生较大 的影响 ， 若 不加 以防治 ， 严重 的还会引起重 大的质量 、 安 全事 故 ， 危及人 民的生命财产安全 ， 造成不可估量 的社 会 、 经济损失 ， 因此必须在施工 中及时采取 防治措 施， 保证道桥工程的施工质量 ， 提高道桥工程整体 建设水平 ， 使其充分发挥使用功能 ， 切实推动国 民 经济飞速发展。 本文主要是对道桥工程 中混凝土裂缝成因进 行多方面分类、 分析总结， 从中寻找， 并根据多年实 践针对性 的提出一些混凝土裂缝防治措施 ，从而 保证道桥工程的施工质量 。 1 道桥工程 混凝土裂 缝成 因 混凝土产生裂缝 的原 因比较庞杂 、 丰富多样 ， 收稿 日期 ： 2 0 1 5 — 0 5 — 0 8 作者简介 ： 徐鹏( 1 9 8 3 一 ) ， 男 ， 河北唐 山人 ， 工程师 ， 主要从事道 路 、 桥梁的设计工作 。 主要包括自身因素以及外部因素， 因此， 每条裂缝 的形成都是由于其中的某一个因素或者多个因素 的共 同影 响 ，道桥工程混凝土裂缝产生 的原因有 如下几方面 ： 1 ． 1 温度变化 混凝 土的主要成分水 泥在水化过程 中会产生 大量的热能 ， 而 因混凝 土本身导热系数很小 ， 这些 热量通常聚集在 内部而无法散发， 同时裸露在外的 外部混凝土温度散发较快 ，因此形成较 大内外温 差 ， 产生温度应力 。当温差产生的拉应力大于混凝 土本身抗拉强度时 ， 导致混凝土膨胀不均匀 ， 混凝 土表面受拉产生不规则裂缝 ，施工过程 中原材料 选用 、 施工工艺控 制 、 混凝土养护不 合理 、 不 到位 都会形成温度裂缝。 同时 ，混凝 土因外部 环境的变化 引起 混凝 土 结构 自身温度 的变化 ，如受到暴 晒或 突然降温等 外部环境影 响时 ，温度 内应力就会 大于抗 拉力 而 发生变形 ， 即产生温度裂缝 。 1 ． 2 收缩变化 混凝土收缩裂缝是渐变形成的 ，混凝土 内外 边 因收缩不均 ， 过大或过小 ， 都会 因混凝土收缩而 产生裂缝现象。 这就是收缩裂缝 ， 主要存在 以下 3 种收缩裂缝。 ( 1 ) 表面干缩 混凝 土浇筑完毕后 ， 表面水分流失过快 ， 内部 流失较慢 ， 在硬结 的过程中 ， 导致混凝土内外部水 分不均 ， 造成 内外差异收缩量⋯ 。当外表面混凝土 收缩量较 大 ，其 收缩产生的拉应力大于混凝土抗 拉强度时从 而引起干缩裂缝l 2 l。 ( 2 )塑性收缩 在混凝土浇筑 的初期 阶段或浇筑后终凝前 ， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5 年 1 0 月第 1 0期 城 市道桥 与防洪 管理施工 1 3 1 水泥水化 因激烈变化 ，从 而 出现泌水和水分 急剧 蒸发 ， 混凝土 骨料下沉过程 受钢筋阻挡 ， 产 生沿钢 筋方 向裂缝 ， 或者混凝 土失水收缩后 ， 其未 硬化强 度小于收缩应力而产生裂纹[3 ] 。 ( 3 ) 自生 收缩 混凝土在凝 固过程 中，因水泥水化反 应后生 成新的物质而致使 自身体积减小。 1 ． 3 施工材料质量 混凝土的材料组成为水泥 、 砂、 骨料、 拌合水 以及外加剂 ， 若配制混凝土材料不合格 ， 如拌合水 以及外加剂 中含杂质过高 ，会对钢 筋锈蚀产生影 响； 砂石级配差， 常造成侧面裂缝； 砂石掺量大， 使 混凝土凝 固时出现不规则 的网状 裂缝 等原材料 问 题 出现 ， 则会导致裂缝 出现 。 1 ． 4 施工工艺质量 在混凝 土结 构浇筑 、 构件 预制 、 拆模 、 运输 、 存 放 、拼装及 吊装 过程中 ，若 随意在构件上堆放机 具 、 材料， 施工工艺不合理 ， 不明白预制结构受力 特点 ，结构施 工工序颠倒 ，结构受力模式遭 到改 变 ， 施 工质量差 ， 引起荷 载变化 ， 容易产 生各种方 向、 深度 、 形式 的裂缝 。 1 ． 5 基础变形 因基础沉降不均匀或水平方向产生位移 ， 使 结构 物中产生附加应力 ，其大于结构物 的抗 拉能 力 时 ， 即产生 结构裂缝 ； 或 因模 板 刚度 小 ， 模板 支 撑不合理 或支撑 底部 不牢 固等 导致混凝 土裂缝 。 此类裂缝形成主要因沉降因素，裂缝情况一般较 严重， 若不加以处理则会不断加大【4 】。 1 ． 6 钢筋锈蚀 造成钢筋锈蚀有以下两种情况 ，钢筋原材料 存 放保管不严 密 ， 或混凝 土质量较差 ， 保 护层 厚度 不足 ，混凝土保护层受到侵蚀炭化减小 至钢 筋表 面， 两种情况都使钢筋与水和空气发生锈蚀反应 ， 使得钢筋生锈 ，锈蚀物降低 了钢筋与混凝 土的握 裹力 ， 同时产生了膨胀应力 ， 致使结构物使用率 、 承载力下降， 进而产生混凝土变形 、 开裂、 剥落， 直 至结构 的最终破坏。 1 ． 7 冻胀 当气温低于零度时 ， 混凝土如 同冰冻 ， 吸水饱 和的混凝土 中游离 的水变成冰 ，混凝土 内部 产生 膨胀应力， 混凝土强度大大降低， 自身结构发生了 改变 ， 并导致 出现裂缝 。 1 ． 8 疲劳 在道桥使用过程 中 ， 不断受 到外力 的作用 ， 若 其 自身质量存在缺 陷或年久失修 ，其局 部的缺 陷 将变的更为严重， 造成局部疲劳开裂 的现象。 2混凝土 裂缝 防治措 施 2 ． 1 裂缝预 防控制 2 ． 1 ． 1 施工工艺控 制 施 工过程应严格按照施 工技术规范 、施工组 织的有关规定 执行 ，可在受 力较大部位适 当增配 构造钢筋， 用 以提 高混凝土构件 的抗拉 性能 ， 模板 支撑要牢固， 保护层厚度满足要求 ， 振捣要密实 ， 养护要规范 ， 严格控制拆模 时间及强度 ， 装配式构 件在存 放及 吊装 过程 中要选择科 学 的支撑 点 、 吊 装方案和安装顺序 ， 施工接缝要凿毛处理 。同时做 好施工现场管理 ， 严禁将 重物随意堆放 。 2 ． 1 ． 2 原材料控制 对原材料( 钢筋、 水泥、 砂 、 碎石、 水、 外加剂等) 要严格抽样检验， 杜绝使用不合格材料， 合理选择 原材料种 类 ， 如碱 活性小 的砂 石骨料 ， 低 碱水 泥 、 低水 化热 的火 山灰水 泥和低碱 或无碱 的外加剂 ， 产少水泥水化热和抑制碱骨料反应 ，对混凝土配 合 比应适时作 出调整 ，同时要采取措施 防止 钢筋 锈蚀 。 2 ． 1 ． 3 温度的控 制 ( 1 ) 通过 采 用低 热 或 中热 水 泥 、 减 少 水 泥用 量、 降低水灰比、 改善骨料级配、 加外加剂等措施 以减少水泥水化热反应 ； ( 2 ) 混凝土拌和可采 用三 冷技 术和二次风 冷并用 、 搭设遮 阳板 、 分层 、 分块 浇筑 ， 设置冷却水道 ， 提前冷却碎石等方法以降低 混凝 土 的浇筑 温度 ； ( 3 ) 设 置温度 收缩缝 ， 拆模 时 间控制科学合理 ， 做好混凝土温度监控， 及时进行 冷却或表面保温处理 ； ( 4 ) 加强混凝土保温和保湿 养 护 ， 及 时用湿润 的吸水 材料覆盖 ， 并 按时洒 水 ， 适 当延长养护 时间。 2 ． 1 ． 4 收缩控制 ( 1 ) 改善混凝土性能 ， 可选用硅 酸盐 和普 通硅 酸盐水泥或者 中低热水泥和粉煤灰水 泥 ，降低水 泥 用量 ， 减小水灰 比， 增加 骨料用量 及粒径 ， 掺加 减 水剂 ； ( 2 )合 理安排 混凝土 浇筑速度及 浇 注顺 序 ， 要进行二次抹面； ( 3 ) 设置合适 的收缩缝； ( 4 ) 覆盖 吸水性材料加强混凝土早期养护 ，并适 当延 长混凝土 的养护 时间 ，冬季施工 时要采用保 温材 料适 当延长混凝 土保温覆盖时 间 ； ( 5 ) 设 置遮 阳和 挡风设施 ； ( 6 ) 基础处理 中支架搭设要进行科 学设 计计算 ，对支架进行整体预压以防止塑性沉降裂 缝 。 2 ． 1 ． 5 基础变形控 制 ( 1 ) 进行详 细的地质勘察 ； ( 2 ) 进行 软基处理 ； ( 3 ) 保证模板强度和刚度 ， 且支撑牢 固， 受力均匀 ； 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 3 2 管理施工 城 市道桥 与防洪 2 0 1 5 年 l 0 月第 1 0 期 ( 4)防止混凝土凝 固前地基被扰动或浸泡 ； ( 5 ) 严 格控制模板拆 除时间 ， 及拆模 的先后次序。 2 ． 1 ． 6 钢筋锈蚀控制 ( 1 ) 选用碱活性小 的砂石骨料 、 低碱水 泥和低 碱或无碱的外加剂 ； ( 2 )要严格控制保护层厚度 ； ( 3 ) 施工振捣要密实， 保证混凝土密实性 ； ( 4 ) 钢筋 存放要覆盖并垫起 。 2 ． 1 _ 7 冻 胀控 制 ( 1 ) 加热水 和骨料温度 ， 对钢筋 、 模板预加温 ， 确保混凝土人模 温度合格 ； ( 2 ) 减少混凝土运输造 成的热能损失 ； ( 3 ) 合理确定浇筑时间； ( 4 ) 搭建暖 棚进行混凝土保温 。 2 ． 2 裂缝处理 ( 1 ) 微裂缝的处理 表面裂缝开裂深度较浅， 可采用 向微裂缝 内填 人防水材料以提高其抗渗性， 然后对表面进行抹 面、 磨光处理。 ( 2 ) 较深裂缝的处理 可采用低压低速注浆法 向裂缝 内注入水泥浆 或环氧树脂等方法， 以防止混凝土内部进人水分和 空气造成破坏， 提高混凝土的强度和耐久性， 抑制 裂缝发展 。 ( 3 ) 较宽裂缝 的处理 可凿除其 表面的软弱混 凝土 ，将微膨胀 混凝 土填入， 以有效结合裂缝两侧的混凝土。 ( 4 ) 受力较大处裂缝 的处理 可先将裂缝 内混凝土表面凿毛 、 冲洗 ， 然后 通 过高压喷射 的方式 向裂缝 内喷射粘度较 高的水 泥 砂浆。注浆后， 再顺垂直裂缝方向在裂缝处粘结一 定厚度 的钢板 ， 并用膨胀螺栓将钢板 固定在裂缝两 侧， 使钢板与混凝土构件紧密贴合。 3 结语 道桥工程 中混凝土裂缝 问题事关 国民经济持 续高速提升以及交通事业健 康发展 ，应 当引起 我 们足够的重视 ，面对混凝土裂缝问题我们应进行 科学 、 严谨 的分析 ， 从 实 际出发 ， 制定 出最佳 的防 治措施 ， 切实推动道桥工程的稳步发展 。 参 考文献 【 1 ] 谢 杨． 试 析道 桥工程 中 的桥 梁建 设裂缝 ⋯． 中国建 筑金 属结 构， 2 0 l 3 f 3 6 1 ： 2 3 4 — 2 3 4 ． [ 2 ]赵娟 ． 钢 筋混凝 土地下 室外墙施工 阶段 的裂缝分 析与控 制[ D] ． 西安 ： 长安大学， 2 0 1 0 ． [ 3 ] 金刚．桥梁裂缝的产生和控制[ J J ．科技致富向导， 2 0 1 2 ( 2 ) ： 3 9 2 — 3 9 2 ． [ 4 ] 陈兆雄． 高强混凝土结构施工期裂缝控制研究[ D ] ． 重庆： 重庆交 通大学． 2 0 0 9 ． 七 七 七 七 t 卞 t 七 七 _ 卑 七 七 七 ■ ■ t t 七 中 十 七 _ 七 七 t ■ t t t 七 中 七 十 七 十 ● 七 十 七 牛 七 ● 七 ● 中 七 中 ● t 々t ● 中 t 千 七 十 十 七 千 十 ● 七 中 ( 上接 第 1 2 4页 ) 本着安全原则适当考虑一定的安全储备 ，综合现 场各种因素 ，最后建议盖梁最大水平 向位移不超 过 1 5 mm， 警戒值取 1 3 m m， 达到警戒值后应及 时 采取措施来控制位移发展 ，建议通过盖梁卸载 和 桥墩桩基一定深度范 围注浆加固等措施来控制差 异沉降及水平位移的发展。 5 结语 。 ( 1 ) 在基础设施建设高速发展的今天 ， 为 了加 强市政及公路桥梁的施工安全管理 ，优化施工方 案组织 ，提高施工现场安全预控有效性，提供及 时、 科学的决策依据 ， 对施工环境复杂、 施工工艺 复杂 的桥梁工程 ，过程控制要求采用安全风 险评 估的科学方法， 同时也提出了更高的要求。 ( 2 ) 常规地定性分析的方法易受主观因素的影 响 ， 有可能使结果 产生偏差 ， 容易偏保守 。该项 目 在具体风 险评估 过程就 提出要定量分析 的要求 ， 该项目在具体的实施过程中，数值分析的结果与 现场实际能够较好吻合， 得到了实践的考验。 参考文 献 [ 1 ] 广铁深圳土木工程公司． 广环高速z⋯ ． ⋯⋯一g r 交桥竣工图 [ z ] ． 深圳： 广铁深圳土木工程公司， 1 9 9 0 ． [ 2 1 J T G D 6 0 — 2 0 0 4 ， 公路桥涵设计通用规范【 s 】 ． [ 3 ] J T J 0 2 1 — 8 9 ， 公路桥涵设计通用规范[ s 】 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m