高速公路工程中混凝土的裂缝与防治.pdf
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1、2 0 1 1年第 1 期 1月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI N A C 0NC RE T E AND C E ME NT P RODUC T S 2 01 1 Nol J a n u a r y 高速公路工程中混凝土的裂缝与防治 吴文栋 , 刘文杰 , 卢桂 霞 , 曾 尤 ( 1 沈阳建筑 大学 , 1 1 0 1 6 8 ; 2 中铁 一局集 团第 一工 程有 限公 司 , 渭南 7 1 4 0 0 0 ) 摘 要 : 结合郴宁高速公路建设和施工 实践过程 中出现 的裂缝问题, 阐述 了混凝土裂缝 的种 类和成 因, 并针对具 体 问题 从 原 材料 选 用到 施 工过 程
2、 控 制提 出 了相 应 的 防治 与 处理 措 施 。 关键 词 : 混凝 土 ; 裂 缝 ; 防治 Ab s t r a c t :C o mb i n i n g w i t h t h e c o n c r e t e c r a c k s p r o b l e ms i n c o n s t r u c t i o n a n d p r a c t i c a l p r o c e s s i n Ch e n z h o u - Ni n g y u a n E x p r e s s w a y ,t y p e s a n d c a u s e s o f c o
3、 n c r e t e c r a c k s a r e p r e s e n t e d ,a n d t h e c o r r e s p o n d i n g p r e v e n t i o n s a n d me a s u r e me n t s i n a c t u a l c o n s t ru c t i o n s , i n c l u d i n g s e l e c t i o n o f r a w ma t e r i a l s a n d c o n t r o l o f c o n s t r u c t i o n p r o c
4、e s s , a r e o ff e r e d Ke y wor ds :Co n c r e t e ;Cr a c k s ; Pr e v e n t i o n 中 图分 类 号 : TU5 2 8 文献 标 识 码 : B 文 章编 号 : 1 0 0 0 - 4 6 3 7( 2 01 1) 0 1 7 4 一 O 3 0前 言 随着 我 国基础设 施 建设 的蓬 勃发 展 ,新技 术 、 新工艺 、 新结构和新 材料不断涌现 , 工程跨度逐渐 加大 , 混凝土的工程质量问题越来越引起广泛的关 注。在实际施工中, 混凝土坍落度损失过大、 速凝和 假 凝 、 强度增 长过 慢
5、、 表 面或 内部 裂缝 、 外 观较 差 等 问题 时 常 出现 _ l】 , 这些 质 量 问 题不 仅影 响构 件 的美 观, 而且影响结构 的刚度和整体性 , 甚至影响正常 使用, 其中尤以混凝土裂缝对工程质量造成的影响 最为突出闭 。本文以郴州至宁远( 简称郴宁 ) 高速公 路建 设 和施工 工程 为例 , 分析 讨论 了混 凝 土裂缝 的 种类 和成因 , 并 提出 了具体 的控制措 施 。 1 工程简介 郴州至宁远高速公路是厦 门至成都 国家高速 公路湖南境内的新建项 目,本标段为第七合同段 , 起 讫 里程 为 K 1 3 8 + 0 4 0 ,终 点里 程 为 K1 5 1
6、+ 1 3 4 , 全 长 1 3 1 1 2 k m。路线 区域 属亚热 带 季风性 湿润气 候 , 其 主要特 征是 四季分 明 、 无霜 期 长 、 雨 量充 沛 、 汛期 雨量集 中等 。此地 降雨多 集中在春 、 夏两季 , 夏 季最 高温度 4 1 。 , 最低 温度 2 l 。 。 全线 主要桥 梁工程 为大 、 中桥 3 4 4 7 m( 双 幅 4座 ) 、 分离立交 桥 4 3 6 3 2 m( 双幅 3座 ) 、小 桥 1 1 4 1 6 m ( 单 幅 4座 ) 、天桥 2 6 4 4 m( 4 座 ) 、 盖 板 涵通 道 7 2 4 2 7 m( 2 2座 ) 、
7、盖 板 涵 8 4 2 1 9 m ( 2 2座 ) 、 圆管涵 l 1 1 8 2 8 m( 2 8座 ) 。 2裂缝 的种类和 成 因 2 1 裂缝 的种类 基 金 项 目 :辽 宁 省 教 育 厅 基 金 资 助 项 目( 2 0 0 8 5 8 9 和 S L 2 0 1 0 1 2 8 ) 。 7 4 混凝土在 自身重力或外部环境和载荷作用下 会产生各种裂缝3 1 , 按其产生 的形式大致分为表层 裂缝 、 浅层裂缝 、 纵深裂缝 、 贯穿裂缝 和斜 向裂缝 等。按时间稳定性可以分为稳定性裂缝和活裂缝 , 稳定性裂缝在小于 国家标准规定值 的情况下属于 无害裂缝 , 活裂缝在稳定之后
8、按照稳定性裂缝进行 处理 。按 裂缝 的成因可分 为结构性裂 缝和非结 构性 裂缝 , 前者为受力裂缝 , 从外载荷作用 、 结构 内力出 现、 直至裂缝出现与扩展几乎在同一时间形成并依 次完成 ; 后者是 由于施工温度 、 湿度 、 收缩与膨胀 、 不均匀沉降等因素引起的裂缝 , 变形约束力的产生 到裂缝的出现之间有一个应力积累和传递过程 。 2 2 裂缝的成因 2 2 1 表层裂 缝成 因 表层裂缝的主要表现形式为浅层龟裂 , 即混凝 土路面表面上呈现出碎小的花纹状裂缝。在本项 目 桥梁工程的所有管涵 中, 这种表层裂缝存在最为普 遍 , 主要 集 中在墙身 的 1 3处 ( 从盖 板 向
9、下 ) , 以横 向 分布为主 , 无规律性。虽然表层裂缝不会显著降低 管 涵 的使 用性 能 , 但却 影 响工程 的外 观质 量 。此种 裂 缝 的产 生 通 常 是 由于 设计 或 施 工两 方 面 原 因导 致的4 1 : 设计方面主要是指混凝土配合 比设计不 当, 如水 泥用量过大 、 砂率过大 、 外加剂使用不当或者 掺量过大 , 使得混凝土在重力作用下产生离析而导 致表层裂缝 ; 施工方面主要是由于混凝土浇筑后没 有及 时覆 盖 、 导 致 混凝 土 内部水 分 流失 、 发 生体 积 收缩 , 从而 产生表层 裂缝 。 2 2 2 收缩 裂缝成 因 学兔兔 w w w .x u
10、 e t u t u .c o m 吴文栋 , 刘文 杰 , 卢桂霞 , 等 高速公 路工 程 中混凝 土 的裂 缝 与防治 收 缩裂 缝 是 混 凝 土 在 凝 结 收 缩 过 程 中受 到 外 部 约 束 ( 支 承 条件 、 钢 筋 等 ) , 在 拉 应 力 作用 下 产 生 的一种 开 裂现 象 , 其 特点 是 裂缝 宽 度 较细 且 纵横 交 错 , 呈龟 裂状 , 裂缝形 状 没有规 律 。混 凝 土硬化 初期 主要是水泥石在水 化凝 固过程 中产生 的体积收缩 变 化 , 硬化 后 期 主要是 混 凝 土 内部 自由水 分蒸 发 而 引起 的干缩变 形5 1 。在 本项 目工
11、 程 中 , 这种 收缩裂 缝 大 多存 在 于夜 间施 工 的管 涵 工程 中 , 这 可 能 与混 凝 土 的硬化 过程 和昼夜 温差 有较 大关 系 。由于受 到施 工进 度 的制 约 需要 昼夜 连 续施 工 , 通 常 夜 间施 工 温 度 比较 低 ,浇筑 后 的混 凝 土 随 白天 温 度 的 逐 渐 升 高 , 硬 化后 期 的混 凝 土 内部 自由水 分 快 速 蒸发 而 容 易导 致干缩 裂缝 。 2 2 3 温度 裂缝 成 因 温 度 裂 缝 是 由于 混凝 土在 响应 外 部 环境 或 内 部温 度 变化 而 发生 体积 变 形过 程 中 受 到约 束 , 从 而 在内
12、应力作用下产生的裂缝 。通常是由于水泥水化 热 引起混 凝 土 内部 和表 面 的温 差 过 大导 致 的 , 在 大 体积混 凝 土工程 中更 易于发 生 此类裂缝 6 7 1 。在本 项 目的所 有 管 涵 中 , 温 度裂 缝 问题 较 为 普 遍 , 这 是 由 于本 工 程 地 处 南 方 , 受 高温 天 气 的影 响 , 易 于 在 混 凝 土 内部 和 表 面产 生较 大 的温 差 , 使 得 混凝 土 内部 产生 压 应 力 、 表 面 产 生拉 应 力 , 当表 面 抗 拉 应 力 超 过混 凝 土极 限抗 拉 强度 时 , 便会 导 致 混凝 土 表 面产 生温度 裂缝
13、。 2 2 4贯穿 裂缝成 因 贯 穿裂 缝 可 分 为 纵 向贯 穿 裂 缝 和 横 向贯 穿 裂 缝 二种 。纵 向贯穿裂 缝是 指水 泥混凝 土路 面发 生平 行 于 道路 纵轴 线 方 向的 贯穿 板厚 的裂 缝 , 路 面施 工 后 ,由于地基下降不均匀 易于导致此种裂缝 的出 现 。横 向贯 穿 裂缝是 指水 泥混凝 土路 面 发生垂 直 于 道 路 纵轴 线方 向的贯 穿 板厚 的裂 缝 , 此 类 裂缝 通 常 是 由于 混 凝 土抗 拉 强度 太 低 或 者 施 工 不 当所 导 致 的。 3裂缝 的防治 3 1 裂 缝控 制措 施 ( 1 ) 在混 凝 土工 程 质 量 的
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