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高速公路桥梁施工中的裂缝成因及预防措施研究

2018-02-17王华山

西部交通科技 2018年5期
关键词:荷载高速公路桥梁

王华山,何 东

(中交一公局第四工程有限公司,广西 南宁 530031)

0 引言

高速公路桥梁施工,最为重要的材料是钢筋混凝土。虽然目前工程中所用到的混凝土的强度已较高,但在具体施工中及今后的使用中依旧会产生诸多问题,其中最为常见的问题就是裂缝。钢筋抗压度、自然条件、环境因素等均会对混凝土材料在公路桥梁施工中的运用造成一定影响,导致产生裂缝。同时钢筋由于长时间放置产生的锈蚀、混凝土内外部的温度差等因素,也会对桥梁产生一定影响,导致裂缝出现,若施工材料的质量比较差、施工工艺应用不合理,也会造成裂缝的产生,使得高速公路桥梁的正常使用、桥梁强度与耐久性受到影响,严重情况下引发相应的安全事故。

1 施工过程中裂缝的成因分析

1.1 温度和湿度

通常混凝土所具备的特点为:热胀冷缩,外界因素(阳光照射、水化热、附近温度与大气温度的变化、湿度等因素)都会影响到混凝土的膨胀收缩,导致混凝土出现一定的应力,如果该应力高于混凝土所能承载的强度,其表面将会出现裂缝。相较于其他建筑裂缝,混凝土裂缝问题存在一定的差异,混凝土裂缝产生的主要原因是温度,伴随着温度的逐渐升高,裂缝会出现缩拢情况;随着温度降低,裂缝会出现扩张情况。在混凝土完成浇灌后,如果水泥自身产生的热量无法有效散发,将会造成混凝土内部温度逐渐升高,当混凝土内部和表面的温差处于最大限度时,将会产生裂缝;同时,若浇筑结束后,未使用土工布、塑料薄膜对混凝土表面进行覆盖养护,会使得混凝土的内外温差及湿度得不到保证,这也极易造成裂缝产生。

1.2 钢筋锈蚀

高速公路桥梁的主要结构往往会长时间暴露于外部环境中,受到外部环境的影响,没有相应的防腐蚀设施,这就造成相较于一般建筑,高速公路桥梁的保护功能更低。在高速公路桥梁施工中,长时间受到外界多种因素腐蚀,使其内部的钢筋结构受到多种因素影响,从而导致钢筋体积发生膨胀,最终引起混凝土出现各种不同程度的裂缝。若没有进行及时修护,裂缝将会随着时间的推移不断变大变多,造成更加严重的质量隐患,最终发生钢筋断裂、保护层剥落等问题[1]。

1.3 荷载

桥梁混凝土在静荷载、动荷载、次应力的作用下,将出现荷载裂缝。这类裂缝的主要形式为:(1)直接应力裂缝;(2)次应力裂缝。次应力裂缝是指在向外部荷载作用下,桥梁混凝土出现次应力,进而出现裂缝;直接应力裂缝指在向外荷载作用下,桥梁混凝土出现直接应力而出现裂缝。

1.4 施工技术

高速公路桥梁的混凝土施工中由于混凝土本身存在热胀冷缩的情况,容易出现混凝土裂缝问题。当出现收缩情况(塑性收缩、缩水收缩、自生收缩)就会引发混凝土体积的形变。待完成混凝土浇筑几小时后,混凝土水泥成分的内部将出现水化反应,析出水分,且分水链将在水泥中得以形成,因为水分蒸发的速度较快,将引起混凝土中的骨料(砂、碎石)的下沉现象,若混凝土硬化程度不够,会导致塑性收缩。通常混凝土骨料出现下沉的现象时会受到一定外物的阻碍,所以此时的裂缝会从钢筋布置的方向出现收缩裂缝[2]。

2 高速公路桥梁施工中裂缝的预防措施

2.1 施工过程中的预防措施

在高速公路桥梁施工中进行混凝土浇筑时,一旦温度在25 ℃~30 ℃时,应重点考虑温度因素,严格依据相关的图纸设计要求及施工技术规范,并结合工程项目现场实际情况制定合理有效的施工方案。当水泥强度越来越强,水泥石的强度也会越来越强,相应混凝土的强度也会越来越高[3]。在其强度相一致情况下,随着水灰比的增大,水泥石的强度会降低;在水灰比逐渐增大的情况下,混凝土的空隙会增多,其强度也就会降低;若水泥土具有较小的水灰比,那么混凝土就会存在较少的空隙,其强度也会更高。所以应对混凝土的配比方案加以合理设计,全面地考虑高温(尤其是南方夏季施工)造成混凝土塌落的情况,并结合实际情况调整混凝土的配合比,通过在拌合过程中添加合理用量的外加剂,预防混凝土强度下降。

目前高速公路桥梁施工中所选择的混凝土大多掺有硅酸盐水泥,这一类水泥具有较高的水化热,由于混凝土具有蒸发收缩情况,那么其凝固速度会比较快,混凝土表面发生裂缝的几率会比较大,对于这一情况的处理,可在混凝土发生较为剧烈的收缩时,将一定量的缓凝剂加入其中。对于混凝土的拌合温度,应该确保所用到水的温度<30 ℃;若施工现场的温度比较高,应在混凝土的拌合过程中添加一定量的冰块,以此来预防浇筑完成后温度过高现象,使得浇筑温度降低。同时,也可以选择施工现场气温比较低(夜间)的时候,进行混凝土的拌合浇筑,从而确保混凝土的质量。

此外,在混凝土浇筑中,往往会通过将混凝土浇筑厚度减小的方式来极大程度上杜绝混凝土内部由于温度问题而出现应力;然而混凝土的浇筑厚度直接影响着混凝土结构的强度,所以必须结合道路桥梁工程的施工要求、设计标准、施工现场的具体情况,对混凝土厚度的减小幅度加以明确,这样才能够在确保混凝土强度及质量的基础上,将混凝土的裂缝出现几率大大减小。在高速公路桥梁施工中,还应强化监测混凝土的变形数据,在极大程度上提高混凝土的抗裂性能[4]。

2.2 裂缝的补修方法

补修方法分三种:(1)表面补修,即修补混凝土的表面,也可以说是在混凝土裂缝的表面穿上一件衣服,用合适的材料给混凝土裂缝涂上一层保护膜。具体施工时,应清除干净混凝土裂缝内的杂物,再使用树脂填充裂缝,且涂抹相应的位置。(2)嵌缝法,就是在混凝土出现裂缝的部位进行开槽、清理,再将相应的止水材料压入其中,从而对裂缝进行修补,还能够对裂缝进行封堵,保证混凝土的表面平整。(3)灌浆法,就是借助真空压力装置在裂缝中压入浆质料,一段时间后,浆质料会随时间的增长慢慢强化及硬化,从而对混凝土裂缝进行较好的修补。

3 做好养护工作

待混凝土浇筑后,应做好混凝土养护工作,使混凝土能够合适硬化,强度得以提高。在混凝土养护中,必须对混凝土的内外温差加以有效控制,确保混凝土水分充足,杜绝混凝土发生脱水情况,并使水泥能够一直处于正常水化状况。同时还应对水泥水化过程中的降温速度加以有效控制,对混凝土的温差加以准确计算,杜绝由于温度应力而导致裂缝出现。此外,还可将湿润的土工布覆盖到混凝土表面,以此来确保混凝土表面的温度一直处于适宜状态,有效避免裂缝发生[5]。

4 结语

高速公路桥梁在施工过程中出现裂缝现象,不仅会严重影响施工进度,还会影响桥梁的使用寿命,甚至出现安全事故。为此,应结合施工现场实际施工情况综合分析,并采取一系列有效的预防措施。包括对混凝土浇筑温度进行合理控制,应用合理手段对已出现的裂缝进行修补,并做好混凝土养护工作,将混凝土裂缝发生的几率降至最低,从而确保高速公路桥梁的施工质量。

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