毕业论文桥梁混凝土裂缝防治_混凝土裂缝毕业论文
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毕业论文
混凝土及预应力混凝土桥梁
班
级： 学
生： 指导教师：
****年**月**日引言
混凝土的裂缝,是由于混凝土内部应力作用和外部荷载作用,以及温差变化等因素作用下形成的。一般桥梁结构构件中,裂缝宽度小于或等于0.05mm的那部分,对使用没多大危害,可允许其存在。但大于0.05mm的裂缝,终究会影响结构物的耐久性,并且有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下,不断扩展,不但影响混凝土表面的美观、减小钢筋的混凝土保护层厚度、而且易引发混凝土面层剥落、加速钢筋的锈蚀、降低混凝土的抗冻性及耐久性、严重时甚至发生垮塌事故,所以必须加以控制。
本人结合一年实习参与公路桥梁现场施工工作实践,对部分桥梁在建设过程中常见的一些裂缝类型进行归类总结,通过查找原因分析问题,才能让我们真正地了解各种裂缝的引发成因,进而制订防范措施,达到预防布控之目的。
关键词：桥梁工程；结构裂缝；裂缝类型；诱发原因；处理；技术措施
2桥梁混凝土裂缝的种类及特性 2.1 裂缝的种类
混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,有时甚至多种因素相互影响,但就一些具体裂缝而言,总有主导原因。为了便于分析、鉴别工程中发生的裂缝,根据裂缝产生的原因,常见裂缝可分为沉缩裂缝、干缩裂缝、温度裂缝、化学裂缝、施工因素裂缝五大类。混凝土硬结前,产生的塑性沉降裂缝和塑性收缩裂缝称为沉缩裂缝;混凝土硬结后,产生的塑性干缩裂缝和长期干缩裂缝称为干缩裂缝;混凝土内外温度变化引起的裂缝称为温度裂缝;钢筋锈蚀等化学原因引起的裂缝称为化学裂缝;在施工中由于施工处理不当,产生的裂缝称为施工裂缝。
2.2 裂缝的特性 2.2.1 沉缩裂缝
沉缩裂缝可分为塑性沉降裂缝与塑性收缩裂缝两种。塑性沉降裂缝常出现在钢筋上方,结构变化处,常开始出现在现浇混凝土后10min~3h之间;塑性收缩裂缝是不规则斜裂缝,在钢筋以上,似龟纹,常开始出现在现浇混凝土后30min~6h之间。
2.2.2 干缩裂缝
干缩裂缝可细分为塑性干缩裂缝与长期干缩裂缝两种。塑性干缩裂缝为表面微裂,类似龟纹,主要影响混凝土外观,常开始出现在现浇混凝土后1~7d之间;长期干缩裂缝为表面干裂,裂缝走向纵横交错,裂缝宽度很小,与发丝相似。常开始出现在现浇混凝土后数周或数月之间。
2.2.3 温度裂缝
表面裂缝走向一般无规律性,深层或贯穿裂缝走向一般与主筋平行或接近平行;裂缝宽度大小不一,受温度变化的影响,热细、冷宽。表面温度裂缝常开始出现在现浇混凝土1~2d之间;深层温度裂缝与贯穿温度裂缝常开始出现在现浇混凝土三周后。
2.2.4 化学裂缝
化学裂缝可细分为钢筋锈蚀裂缝和碱-骨料反应裂缝两种。钢筋锈蚀裂缝极易引起混凝土膨胀,裂缝顺钢筋方向开裂缝,常开始出现在现浇混凝土2年后;碱-骨料反应裂缝均为龟裂状,常开始出现在现浇混凝土5年后。
2.2.5 施工裂缝
施工裂缝特性是:支架下沉、模板变形产生裂缝;混凝土浇筑顺序不当产生的裂缝;起吊加载过早时发生垂直于筋的横向裂缝等,若施工方法不当,施工裂缝随时都可能发生。
3桥梁混凝土裂缝的原因 3.1沉缩裂缝
在浇注混凝土过程中,当浇注高度越大,速度越快,这时沉陷越大,在钢筋正上方与其周围发生不同的收缩下沉而产生塑性沉降裂缝;当水泥用量越大水灰比越高,在混凝土由塑性变为固体性过程中,收缩就越大,引起塑性收缩裂缝。
3.2干缩裂缝
塑性干缩裂缝产生的原因有:混凝土浇注后,混凝土表面没及时覆盖,致使水分蒸发过快,混凝土体积急剧收缩,在干热及大风季节时产生裂缝;混凝土配比中水泥用量过大,砂的粒径过细,或混凝土水灰比过大,在浇注混凝土前没有对模板进行湿润,均能导致混凝土收缩太大而产生裂缝。长期干缩裂缝产生的原因有:混凝土成型后,养护不当,表面体积收缩大,受内部混凝土约束的影响,出现拉应力引起裂缝;采用了含泥量大的细砂、粉砂浇注混凝土,混凝土收缩大,收缩时间长,出现裂缝;在混凝土振捣过程中,有过振现象,混凝土表面形成水泥含量较多的砂浆层,导致混凝土表面收缩,产生裂缝。
3.3 温度裂缝 砼具有热胀冷缩性质,若变形遭到约束,则在结构内部产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度裂缝可分为表面温度裂缝、深层贯穿温度裂缝二种: 3.3.1 表面温度裂缝
多由于温差较大引起。如大体积混凝土(厚度超过2.0米)浇筑之后由于水泥水化放热,致使内部温度很高,内外温差太大,致使表面出现裂缝。再如冬季施工时,过早除掉保温层,或受寒潮袭击,都导致混凝土因早期强度低而产生裂缝。此外当预制构件采用蒸汽养护时,由于降温过快或构件急于出池,急速揭盖,均使混凝土表面剧烈降温,结果导致构件表面出现裂缝。
3.3.2 深层贯穿温度裂缝
多由于结构降温差值大,受外界的约束而引起。如现浇桥台混凝土或大体积刚性扩大基础,浇注在坚硬的地基上,未采取隔离等放松约束措施或收缩缝间距过大。在混凝土浇注时,温度很高,加上水泥水化热的温度升高很大,使温度更高。当混凝土冷却收缩时,全部或部分地受到地基或其他外部结构的约束,在混凝土内部出现很大拉应力,进而产生降温收缩裂缝,这类裂缝有时成贯穿状。
3.4化学裂缝
钢筋锈蚀引起的裂缝是由于混凝土质量较差或保护层厚度不足,混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土碱度降低,或由于氯化物介入,钢筋周围氯离子含量较高,均可引起钢筋表面氧化膜破坏,钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应,其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2~4倍,从而对周围混凝土产生膨胀应力,导致保护层混凝土开裂、剥离,沿钢筋纵向产生裂缝,并有锈迹渗到混凝土表面。
3.5施工裂缝
若施工工艺不合理、施工质量低劣,容易产生各种裂缝,比较典型常见的有:(1)桥墩,尤其是高墩,由于浇注混凝土时,施工缝处理不好,该处混凝土抗拉强度低于设计要求, 桥墩在活载作用下,边缘产生超过设计的拉应力造成水平裂缝。
(2)混凝土初凝后,模板变形,支撑下沉或晃动,在还未具有强度的混凝土中发生裂缝,造成构造缺陷。
(3)连续梁混凝土,因混凝土重量分布的变化
使模板和支架发生挠度变化,造成最先浇注的混凝土发生裂缝。
(4)构件堆放、运输时,支撑垫木不在一条直线上;或运输时构件悬挑过长;或吊点位臵不对;或构件侧向刚度较差,吊装时未采取临时加固措施,造成混凝土开裂。
4桥梁混凝土裂缝的预防 4.1沉缩裂缝和干缩裂缝的预防
(1)严格控制混凝土水灰比和加水量,不要采用过大水泥用量,选用较大砂率和级配良好石料。
(2)掺入减水剂和适量粉煤灰,以便减少沉降量和塑性收缩。(3)在混凝土浇注1~2小时后,对混凝土进行二次振捣,表面拍打、振密。箱梁及T型梁应浇到翼板根部时停一段时间,待梁身混凝土泌水沉降后,再继续浇注翼板混凝土。
(4)避免混凝土自身与外界温度相差过大,浇注后及时覆盖,潮湿养护。
(5)设臵挡风墙;气温高,干燥或风速大的气候下施工,及早喷水养护。
(6)浇注前,将基层和模板充分浇水湿透。
(7)板面混凝土在初凝后、终凝前,进行二次抹压,减小收缩量。4.2温度裂缝应的预防
(1)降低混凝土的浇注温度。如采用降低骨料的温度,或加冰水,或在夜间最低温度时浇注等。
(2)降低水泥的水化热的温升。如选用低水化热水泥,或减少水泥的用量,或掺入优质粉煤灰。
(3)加快浇注后混凝土的散热,如使用钢模板,或分层浇注混凝土,每层厚度不大于30cm,以便散
热。或在大体积混凝土中,预埋或利用一些管,通过冷水或冷风来降温。
(4)降低欲浇注混凝土结构或构筑物的外部约束。如减小浇筑体长度或厚度,或减小约束体体积,或改善交界面状况,两层混凝土浇注间隔时间不得长于15天。
(5)加强混凝土的表面保护。如浇注后,表面应及时用草帘、草袋、砂、锯末等覆盖,并洒水养护,或蓄水养护;冬季,采取保温措施,保护混凝土表面,薄壁结构,要适当延长其拆模时间,使之缓慢降温。
(6)改善混凝土的性能。如尽量选用低热或中热水泥,或选用合适骨料如石灰岩骨料及其级配良好,以便降低水化热。
(7)蒸汽养护构件时,严格控制升温速度不大于10~15e/h,降温不大于15e/h,并应适当冷养后吊运构件出池,以避免过大温度应力。4.3化学裂缝的预防
本文主要指预防钢筋锈蚀引起的裂缝。
(1)施工时应严格控制混凝土的水灰比,加强振捣,保证混凝土的密实性,防止氧气侵入。
(2)严格控制含氯盐的外加剂用量,在大连这样的沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应该注意。
4.4施工裂缝的预防
(1)降低混凝土的浇注温度。如采用降低骨料的温度,或加冰水,或在夜间最低温度时浇注等。
(2)降低水泥的水化热的温升。如选用低水化 热水泥,或减少水泥的用量,或掺入优质粉煤灰。
(3)加快浇注后混凝土的散热,如使用钢模板,或分层浇注混凝土,每层厚度不大于30cm,以便散热。或在大体积混凝土中,预埋或利用一些管,通过冷水或冷风来降温。
(4)降低欲浇注混凝土结构或构筑物的外部约束。如减小浇筑体长度或厚度,或减小约束体体积,或改善交界面状况,两层混凝土浇注间隔时间不得长于15天。(5)加强混凝土的表面保护。如浇注后,表面应及时用草帘、草袋、砂、锯末等覆盖,并洒水养护,或蓄水养护;冬季,采取保温措施,保护混凝土表面,薄壁结构,要适当延长其拆模时间,使之缓慢降温。(6)改善混凝土的性能。如尽量选用低热或中热水泥,或选用合适骨料如石灰岩骨料及其级配良好,以便降低水化热。
(7)蒸汽养护构件时,严格控制升温速度不大于10~15e/h,降温不大于15e/h,并应适当冷养后吊运构件出池,以避免过大温度应力。5结束语
在桥梁建设和使用过程中,有关因出现裂缝而影响工程质量甚至导至桥梁垮塌的报道屡见不鲜。混凝土开裂可以说是常发病、多发病，经常困扰着桥梁工程技术人员。其实,采取适当的预防措施,很多裂缝是可以克服和控制的。希望通过本文的论述,能够帮助桥梁工程技术人员进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识,制定相应的质量预防措施,尽量避免工程中出现危害较大的裂缝。总结：
通过这次外业的桥梁学习，使我们对高速公路的桥梁的设计与施工有了一次比较全面的感性认识，进一步理解接受课堂上的知识，使理论在实际的生产中得到了运用。近年来，我国的公路事业特别是高速公路得到了迅猛的发展，规模和等级越来越高，这对于建设者来说，既是一个机遇，也是一个挑战。作为将要走出学校的学生来说，更应该在有限的时间内，掌握更多的专业知识，加强实践能力，以脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，面对未来的工作。
