某桥大体积桥台裂缝处理及预防措施

某桥大体积桥台裂缝处理及预防措施1引言随着我国社会主义现代化建设的不断发展，我国的桥梁事业也得到了长足的发展。因此，如何保证桥梁等建筑工程的质量也日益地受到各级政府和社会各界的广泛关注。在众多的工程质量问题中，混凝土裂缝现象最为突出，也是一切工程问题的根本，基本上所有结构的破坏根本上都源于裂缝的发展。所以，研究混凝土裂缝的产生机理及如何控制它的发生就变得非常具有必要性了。2工程概况该桥全长170m，桥宽49m，为跨径35m+100m+35m的钢管混凝土拱桥，其桥台尺寸为49m×1.7m×6.7m。因此，虽然其在桥梁中心线处设了一道3.5cm宽的伸缩缝，但其构造上仍是大体积混凝土结构。在实际施工过程中，其北岸桥台上产生了如右下图所示的裂缝：北岸桥台的裂纹出现的比较有规律，深度都不是很大，凿开以后大概只有0.5mm的深度，但是分布得比较有规律，大概每隔1.5~2m就有一道。这些裂纹大部分出现前墙上，而且在个别部位跟台背是贯通的，但是到了承台裂纹就消失了。3裂缝原因分析3.1初步分析通过对裂缝形态及分布情况的详细观察，初步推测这种裂缝是由于大体积混凝土水化收缩和温度收缩引起的，其中，温度收缩取主导作用。混凝土拌合物由于水泥水化产物的体积比反应前物质的总体积要小,因而产生水化收缩。水化收缩又称化学收缩。所有的胶凝材料水化以后都有这种减缩作用,因为水化前后的平均密度不同。大部分硅酸盐水泥浆体完全水化后,体积减缩总量为7%～9%。在硬化前,所增加的固相体积填充原来被水所占据的空间,使水泥石密实,宏观体积减缩;硬化后,则宏观体积不变而水泥—水体系减缩后形成内部孔隙。因此,这种化学收缩在硬化前不影响硬化的混凝土性质,硬化后则随水灰比的不同形成和不同孔隙率而影响混凝土的性质。化学收缩与水泥的成分有关。C3A的收缩最大,所以C3A含量越大,水泥的收缩也越大;此外,水泥中的石膏(SO3)含量、水泥熟料中MgO的含量也能引起水泥的体积变化。另外，混凝土具有热胀冷缩的性质,温度变化引起的热胀冷缩对大体积和大面积混凝土极为不利,由于混凝土是热的不良导体,水泥水化初期放出的大量水化热难以迅速散发,浇筑后大体积混凝土的内部温度比外部温度高得多,有时可达50℃～70℃,这种内外部的温度差异将使内部混凝土产生显著的体积膨胀,而外部混凝土受空气的冷却作用温度较低而收缩。混凝土内部膨胀和外部收缩互相作用,将产生很多复杂的应力,当外部混凝土受到的拉应力一旦超过混凝土当时的极限抗拉强度,就会产生裂缝。温度收缩的影响因素有：混凝土的热膨胀系数、混凝土内部最高温度和降温速率等。3.2通过计算及建模分析(1)现场施工条件现场采用混凝土泵送施工，水泥为福源鑫牌水泥，其水化热Q=290KJ/Kg，现场施工水灰比为0.52，环境相对湿度为70%~90%,每m3水泥用量345Kg，混凝土的比热C=0.96J/kg.k，混凝土质量密度为2400kg/m3。混凝土15d水化热温度式中，Mc——每立方混凝土水泥用量；存汪呢Q朱—滥—鸣水泥水化热；甚炎t福叠—笼—恼混凝土浇筑后染计算的天数；匀签肠m猜—惧—着与水泥品种、边浇筑时间有关无的经验系数，漂取座0.泄3低；朱劝铃C来—液—霉混凝土的比热来；驰称精—跳—饥混凝土质量密尸度。妙混凝土的最大甩水化热温度续此温度为上允式失t幻趋近踏于蹈∞录时晒T业的取值，带故亮T(max)右=字混凝土的收缩错当量温差让此部分近似取层[暂1决]凶纵，因为此例中含的混凝土构件脂体积稍大，产逢生的收缩当量缸温差较大。惨混凝土的最大疏综合温差则后来，在南岸堆桥台施工的时嚼候，引进了测针温仪对混凝土胳进行实时温度汽测量，所得温访度最高为况7村2袖℃剩，最高温差为貌4凑4天℃尝，与计算所得胀也比较接近，轮说明计算结果周具有可信度。闷将以上所得温扩度代入建好的氏桥台模型（煎取半幅桥台进态行计算，努用空间有限元县软租件然Mida条s局进行建模）如说下图：温由以上的结果取可知，大体积击桥台由所受的套最大综合温差载产生的拉应力病超过了混凝土切的本身的抗拉登强度，是裂缝材产生的一部分厕原因抓。秀3.3美本结构分析蜜本例中裂缝的秃出现有一个不抄可忽视的原因帜，那就是由于睡温差产生的应腰力没有得到有昆效约束。在原迟设计图上，桥欢台是一次浇注战完成的，在桥扮台的顶部设置叨有一层抗裂钢们筋网来抵抗由姓于混凝土收缩债或温度变化产虑生的应力。但项是实际施工中箭考虑到它是大旗体积混凝土就尸进行了分层浇斧注，然而在分培层处却没有同罪样地设置抗裂滋钢筋网。这样验一来，混凝土向由于温差产生劣的应力得不到族有效约束，使艳得虹其扁在分层处骄产生了一些贯因通裂。这就是让为什么我们会并观察到掌某些部位的裂掩缝与台背产生壁的裂缝是春贯通的的原因具。临3.委4职棍古裂缝原因综合冲分析息基于上述的分倍析和现场对桥青台裂缝的实地证考察，我们认钉为导致桥台裂斧缝的最主要原伴因是由于混凝迎土内部产生大卡量的水化热致雨使混凝土内外劝表面产生极大子的温差，这种屠温差产生的拉冰应力由于没有央受到有效的约客束，使得桥台冒沿桥宽方向产询生了分布比较呈有规律的竖直尖裂缝。肺其次，混凝土暴的均匀性、养重护的合理性，股以及自身的水姑化收缩都有可限能加剧这种裂溜缝。岂4趟驰渔桥台裂缝处理伍因为裂缝出现傍在桥台的前墙饺，而且桥位所鸽在地的水质对袭钢筋具有轻度朗腐蚀作用。因士此施工单位在笛裂缝出现以后芝采用了去嵌缝法对裂缝卵进行处理。识嵌缝法是裂缝漂封堵中最常用凉的一种方法，苗它通常是沿裂歇缝凿槽，在槽右中嵌填塑性或百刚性止水材料危，以达到封闭疯裂缝的目的。巡常用的塑性材印料有聚氯乙烯秤胶泥、塑料油赵膏、丁基橡胶千等等；常用的延刚性止水材料米为聚合物水泥且砂浆。在本工协程实例中，施御工方采用的材郊料为环氧树脂竖。具体操作如皮以下各图：谷宁查绝切割裂倘缝罗贤祸歪踪星好用钢刷刷净裂邻缝冠看竿未发现裂纹有煤渗透后涂环氧棚树脂案5患漫从南岸桥台防裂绘缝措施拿5洁.1粪阵改善原材料的蜡质量和优化配嘴合比设计鼠粉煤灰水泥及穷矾土水泥收缩歼较小臣，因此提高水管泥强度的方法责不应靠磨细的回途径，而应当盛以改善矿物组株成，提高胶凝巷材料的活性为愁主。另外，这添加外加剂也彼是降低混凝土博收缩的有效方族法。减水剂可脾有效地降低水算灰比及用水量近，而粉煤灰具中有微珠效应和侵火山灰效应，恢所以骄“忠双掺技术触”甲对泵送混凝土确既可提高和易贪性又可减少收耻缩。再者，混医凝土中加入适服量膨胀剂可配吼制成膨胀混凝主土。它在养护疲期能产生适度勿体积膨胀，在腔钢筋和临位约拳束情况下能对锈钢筋产生一定线的拉应力。由倒于自应力的到名如改变了混凝奋土的应力状态阳，使它能大致她抵消因混凝土傍干缩产生的拉坊应力，从而达冰到补偿收缩，闯提高混凝土抗瑞裂防渗性能。著另外，优化配烂合比设计也将哪对减少混凝土拐的收缩起到明扯显的作用。混杀凝土的干缩主稳要取决于单位陪用水量、水泥扑用量以及砂率海。相比之下用樱水量影响最为楚突出，有资料去显示干缩与单姐位用水量成直津线上升的关系链。加入少量的喉水到混凝土中抓将增大水胶比固，硅灰含量高恳的拌合物将极忆大地增加干缩碧，同时也证实鞠了拌合物中水叙泥含量高，相贤应地使混凝土迈产生收缩的组谢分宽——站浆体含量也高柿，就容易产生苦较大收缩而开句裂。水泥浆量庙大，收缩大。殃因此，在保证仓可泵性的条件证下，应尽可能赴降低水泥浆量趣和水灰比，既舒可节约水泥，林又有利于减少秩收缩。开本工程实例中切，南岸桥台的僚原材料的取用能和配合比的设庸计基本达到上潜述的要求：水饰泥采用福绣州曲“派台废泥倦”弹症；砂、石分别当采用含泥量少唉于赞1%骡的中粗河沙和港连续级配的细贪石；外加剂采我用般TK-损3色缓凝高效减水鸡剂；掺合料采什用电凳厂覆I姨I并级粉煤灰，实擦际采用配合比忌如下表所示：彩配合比（质量府）气水溉水泥陪砂眠石轧掺合料啊外加剂命0.52耻1.00的2.44格3.19崖0.20迁0.019探5窑.2坟其他防止裂缝药产生的措施扛(贷一槐)稍朗减少温度收缩多裂缝的措施群(功1)搅絮掌握拆出摸板壮时的气温。拆牺摸的时间最好农选择在一天气壁温最高的中裙午，尽量减少推混凝土构件表净面与外界的温拦差，以提高混沈凝土的抗裂性廉能。军(傻2技)厦列降低浇筑湿度丽：缓①网排降低骨料的温多度蒜；规②咬窑降低拌合水的地温度患；应③艇围浇筑时间安排须在夜间泉；伸④期茅减少混凝土温察度回升，主要喘措施有缩短混秀凝土的运输时归间；加快混凝伪土的入仓速度喝；缩短混凝土啊的曝晒时间；宣混凝土运输工听具皱采用妨隔热遮阳措施镜；采用喷水雾眠的方法降低遣表面手四周的气温等巷。某(样3合)半之降低水泥水化益热温升白。不这个措施主要呢通过在混凝土安埋设冷水管来排实现。实验表处明，埋设冷水修管的大体积混献凝土，它的水门化热会得到很甘大程度上的降躲低。执【先2读】马。在本工程实苏例中，冷却水及管采用直径丝25mm始的钢管，考虑授到混凝土中心瘦温度最高，进帆水管口设在近姥混凝土中心处瑞，出水管口设腰在混凝土边区监处；共安抓装级3闸层冷却水管，盏每层水管的垂蚀直间距左1.5m裙，每层水管的剥垂直进、出水狗管口相互错开领。在安装号冷替却水管后做通疫水试验，确保紧冷却水管正常盘通水，每层水情管在混凝土覆阅盖并浇捣完毕钥后即可通水。病(午二顶)宅需养护及环境条互件控制亭避免在雨中浇象注混凝土，成啦型的混凝土避派免过早暴露，胖用湿草袋覆盖蚂或浇水养护，启避免烈日暴晒末，如果风速过崇大设置防风设杰施。恨(姥二指)米售结构上的措施铺在南岸桥台左驼半幅施工的时帆候，我们在分难层面布了一细层魂4喉根膝的钢筋，经后渔期观察，裂缝辫少了很多，贯森通裂缝基本没孤有了，间距也樱变到拦了谊4.5~汽6m丑。因此，我们迷在右幅桥台施拜工的时候设置盛了榜6刑根距的钢筋。童6掉南岸桥台裂缝观观测承经过以上几项冷措施的处理后出，南岸桥台基垦本上没有再出射现裂缝，只有卵少数地方喂出现细微的几拦条裂纹，不影璃响结构的受力切和使用性能。盒由此