浅析商品混凝土在市政桥梁应用中裂缝产生的原因和控制措施

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1、浅析商品混凝土在市政桥梁应用中裂缝产生的原因和控制措施浅析商品混凝土在市政桥梁应用中裂缝产生的原因和控制措施叶伟摘要:商品混凝土在市政桥梁工程中得到广泛应用,裂缝控制问题也是市政桥梁工程常常遇见的技术问题.本文结合市政桥梁工程实例,分析商品混凝土桥梁裂缝产生的原因,并提出防治裂缝的技术措施.关键词:商品混凝土;市政桥梁;裂缝;控制1前言商品混凝土由于能确保工程质量,减轻劳动强度,加快工程进度,同时可减少城市施工噪音,保护环境,实现城市文明施工,具有明显的经济效益和社会效益而被广泛推广,所以在市政桥梁工程施工中,尤其在城市中心区域施工中得到普遍欢迎,然而在钢筋混凝土结构领域,一个问题就是使用了商

2、品混凝土而带来桥梁结构的裂缝问题,且有日趋增多的趋势,是一个迫切需要解决的技术课题.近年来桥梁大量裂缝的出现,并非与荷载作用有直接关系,通过大量的调查与实测研究证明这种裂缝是由于变形作用引起,包括水泥的水化热,气温变化,环境生产热的温度变形,塑性收缩,干燥收缩,碳化收缩等收缩变形及地基不均匀沉降变形.2商品混凝土桥梁裂缝的主要原因结构混凝土强度等级日趋提高,采用高强混凝土,导致水泥标号增加,水泥用量增加,水用量增加,且细骨料及粗骨料径偏小,砂率偏大等都使水化热及收缩增加.同时桥梁结构承受的约束作用分自约束和外约束两类.结构的变形如果是完全自由的变形达到最大值,则内应力为零,也就不可能产生任何裂

3、缝.如果变形受到约束,在全约束状态下则应力达到最大值,而变形为零.在全约束与完全自由状态的中间过程,即为弹性约束状态,亦即自由变形分解成为约束变形和实际变形.实际变形越大,约束应力越小;实际变形越小,约束应力越大.在约束状态下,结构首先要求有变形的余地,如结构能满足此要求,不再产生约束应力.如结构没有条件满足此要求,则必然产生约束应力,超过混凝土的抗拉强度,导致开裂.所以在工程设计中,根据结构所处的具体时空条件就应该加以灵活的应用.外荷载作用下结构的内力只与荷载及结构几何尺寸有关,但在变形作用条件下,结构的约束内力不仅与变形作用及结构几何尺寸有关,尚与结构刚度有关,这是约束内力与荷载内力的重要

4、区别.例如:对于一个单向简支桥梁的两端受到转动的约束,当梁沿截面高度为h,承受温差△T时(如预制板两端支于屋架上弦),则单向板上的约束力矩M:撞圜2011年7月M:EIn式中:a——混凝土的线膨胀系数.约束力矩不仅与温差和截面高度有关,而且与梁的抗弯刚度成正比,刚度越大,约束力矩越大,这适宜于裂缝出现及扩展阶段,当然应当考虑钢筋混凝土的抗弯刚度是变化的.当温差不断增加,钢筋混凝土构件进入极限状态时,裂缝充分发展,刚度下降并趋近于零时则力矩也趋近于零.所以,变形力矩不影响结构的极限状态,这一论断已为实验证实.但是裂缝影响使用(渗漏)及耐久性(钢筋锈蚀).任何尚未荷载作用的混凝土,它的组合材料包括

5、水泥,水,砂,石,外加剂及掺合料等组分相互物理化学作用硬化成为一种多空隙复合材料,由于初始温度收缩应力作用而形成内部许多微观裂缝,这种裂缝在外力作用下不断扩展,成为宏观裂缝,继续扩展对素混凝土迅速导致破坏.但是,对于钢筋混凝土,特别是有充分构造配筋的钢筋混凝土出现一定程度的裂缝,不会迅速导致破坏,只是限制裂缝宽度问题,使其不达到有害程度.因此,构造配筋显得十分重要,可以有效地控制裂缝的出现及分散裂缝.自从80年代初我国混凝土施工工艺出现泵送商品混凝土工艺.从过去的干硬性,低动性,现场搅拌混凝土转向集中搅拌,转向大流动性泵送浇注,水泥用量增加,水灰比增加,砂率增加,骨料粒径减小,用水量增加等导致

6、收缩及水化热增加.外加剂及掺合料种类繁多,只有强度指标缺乏对水化热及收缩变形影响的长期实验资料,有些试验资料并不严格,有许多外加剂严重的增加收缩变形,有的甚至降低耐久性.同时目前在混凝土施工中采用的养护方法基本沿用过去简易的方法,这种方法已远不适应泵送混凝土的较大温度收缩变形的要求,泵送混凝土浇注的构件收缩量很大,因此经常出现收缩裂缝由于近来水泥活性和强度等级的增加,收缩量显着增加,并且拖延时间较长.影响收缩的因素很多,如水泥品种采用矿渣水泥比普通硅酸盐水泥水化热低了,但其收缩约大25%.众所周知,水灰比大,收缩将显着增加,同时抗拉强度降低.如水灰比为0.6的收缩比水灰比为0.4的收缩增加约4

7、0%.有时尽管水灰比不变,增加用水量,同时增加水泥量即水泥浆量,如水泥浆量为0.2(水泥浆占混凝土总重量比例)比O.4时的收缩量增加约45%.减水剂可有效的降低水灰比及用水量,而粉煤灰具有圆珠润滑效应和火山灰效应,所以"双掺技术"对泵送混凝土既可提高和易性又可减少收缩.根据泵送商品混凝土的收缩试验,其收缩值约在68~10-4,有些由于施工质量问题,形成了中部骨料多,外部或上表面砂浆厚,从而形成极不