论文指导

简议桥梁墩身混凝土常见的几种裂缝形式及防治

  摘要:抓好施工各个防开裂施工环节措施的落实,特别是抓好施工工艺的细小环节落实,把好工程质量关,铁路桥梁墩身混凝土开裂这一质量通病是可以在施工过程中得到有效的控制。在铁路桥梁墩身尤其是双线桥墩施工中,墩身混凝土开裂是比较常见的的质量通病。防治桥梁墩身混凝土开裂是保证桥梁结构安全的一种措施。混凝土一旦出现裂缝,后期修补费用高、难度大且影响墩身观感。应尽量避免在墩身出现裂缝后再进行检测和修补。文章对铁路桥梁墩身混凝土常见的几种裂缝形式、施工措施及原因进行了分析研究。

  Abstract:Grasp the construction of the implementation of the construction aspects of the measures of the various anti-cracking, in particular, to grasp a small part of the construction process to implement good quality of the project, the railway bridge pier concrete cracking the quality defects can be effectively controlled during the construction process. The railway bridge piers, especially in the construction of two-lane bridge pier, pier concrete cracking is relatively common quality defects. Prevention of bridge pier concrete cracking is to ensure a measure of the bridge is structurally safe. Concrete once the cracks, the high cost of post-repair difficult and affect the look and feel of the pier. Should try to avoid detection and repair the cracks of the pier before. Article on a railway bridge pier concrete common form of several cracks, construction measures and the reasons for the analysis.

  中图分类号:TU377 文献标识码: A 文章编号:

  关键词:铁路桥梁;墩身混凝土裂缝;施工措施

  Keywords: railway bridge; pier concrete cracks; construction measures。

  1 墩身混凝土常见的几种裂缝形式

  1.1 纵向贯穿整个墩身的深层裂缝

  该种裂缝常在铁路双线桥墩两侧对称、墩身拆模后 1~10 d 内即出现,裂缝缝宽 0.2 mm 以上,深度在10cm 以上甚至穿透整个墩身,严寒地区如事先不进行控制,尤其常见。由于开裂宽度大,深度深,对桥墩结构安全影响最大。一旦出现开裂,裂缝长度、宽度、深度不断增长,修补前须进行长期观测,待裂缝不再发展,经专业人员验算不影响整体结构受力后,方可进行修补。如裂缝宽度、深度不断扩展,已影响到墩身整体结构受力,则应及时进行爆破、拆除返工处理。

  1.2 混凝土表面出现的龟裂

  有些桥墩在拆模数日后,表面常出现不规则的缝宽小于 0.2 mm 以下的裂缝,称为龟裂。该种裂缝在铁路桥梁墩身最为常见。裂缝长度不等,深度较浅,开裂面积大。在开裂初期直接影响混凝土观感,由于开裂面积大,易进入雨雪,在寒冷地区使混凝土产生冻融膨胀应力,导致墩身混凝土酥碎、开裂、剥落,降低混凝土的耐久性。

  1.3 沿墩身护面钢筋出现的纵向、环向裂缝

  该种裂缝只出现墩身护面钢筋外侧,缝宽 0.2mm 以上,长度不等,裂缝深度与钢筋保护层厚度有关。该种裂缝形成原因单一,容易控制,在桥梁墩身出现较少。而一旦出现,如不及时进行处理,会造成钢筋锈蚀,使混凝土与钢筋失去握裹力,影响钢筋混凝土的耐久性。

  2 裂缝形成的原因分析

  2.1 纵向贯穿整个墩身的深层裂缝形成原因主要有三种:

  (1)大体积混凝土的内部温度应力。混凝土中胶凝材料与水反应产生水化热,大体积混凝土由于水化热作用核心温度可高达 50℃ 以上,在混凝土内部形成较大的温度拉应力,导致混凝土形成开裂。铁路桥梁墩身一般均为大体积混凝土。因此这是铁路桥梁墩身混凝土形成纵向贯穿整个墩身的深层裂缝的最主要原因。

  (2)墩身混凝土强度不够过早承受荷载。在墩身施工过程中发现,施工单位将墩身混凝土与托盘、顶帽混凝土分两次浇筑,两次浇筑时间间隔不到 72 h 的墩身均出现了上述裂缝,而两次浇筑时间间隔超过 72 h 或更长时间的,则未出现。经计算,托盘、顶帽混凝土质量高达 100 多 t,同时试验监理对墩身混凝土 3 d 的同条件养护试件进行抗压强度试验,C30 混凝土抗压强度为 8.3 MPa,不到设计强度的 30%,混凝土劈裂强度为 0.77 MPa。墩身混凝土在强度较低时过早承受荷载,虽不能直接导致墩身混凝土受压开裂,但加上混凝土内部温度应力作用,使得大体积混凝土更易出现上述裂缝。

  (3)混凝土坍落度大,施工操作不当。在铁路双线桥梁墩身施工过程中,施工单位采用串桶浇筑混凝土,串桶位置通常在桥墩距中心轴线三米处两侧各一个。当混凝土坍落度较大时,浇筑时粗骨料堆积在串桶附近两侧,细骨料、水泥浆则流动到较远地方,这样加上施工人员振捣不到位的话,就在墩身中心轴线附近形成粗骨料小,水泥浆多的情况,该处混凝土强度势必受到影响,成为墩身混凝土的最薄弱环节。而该处恰为混凝土核心部位,温度最高,温度应力作用下在此处形成纵向贯穿整个桥墩的裂缝。

  2.2 混凝土表面龟裂主要形成原因

  混凝土表面主要形成原因为混凝土拆模后室外环境温差大,混凝土表面不断形成热胀冷缩,导致混凝土表面出现细微拉裂。加上空气干燥,后期养护方法不当、养护不到位使得细微裂缝不断增多。

  2.3 沿墩身护面钢筋出现的纵向、环向裂缝主要原因形成的主要原因有两种:

  (1)墩身护面筋保护层厚度不够。施工中护面筋保护层厚度未按设计及规范要求留置或在浇筑混凝土过程中护面筋定位不牢固、保护层垫块脱落,钢筋向模板方向移位,导致钢筋保护层厚度不够,混凝土表面开裂,甚至漏筋。

  (2)混凝土在浇筑完成后、终凝前护面钢筋受到人为或自然的较大扰动,导致钢筋与混凝土脱离,形成裂缝。

  3 墩身混凝土预防开裂的施工措施

  3.1 纵向贯穿整个墩身的深层裂缝的预防

  (1)施工单位共同抽调试验人员,在墩身混凝土中埋设温度传感器、温度应力测试元件。对混凝土核心温度、开盘后原材料温度(包括粗骨料、细骨料、水泥、水、大气、拌合站、外加剂)浇筑温度、入模温度(浇筑完成测试混凝土模内混凝土温度)、室外温度,温度应力进行定时测试并记录。留置混凝土同条件养护试件。根据测试记录总结混凝土核心温度在浇筑完成后 72 h 后不再升高,趋于稳定;120 h 左右开始下降,温度应力也开始下降。同条件养护试件 5 d 抗压强度为 16 MPa,混凝土劈裂强度为 1.62 MPa,经过计算以上压强已远大于上部荷载对墩身产生的压强。考虑到施工合理安排,将两次混凝土浇筑间隔时间确定为不得少于 120 h,墩身混凝土拆模时间不得少于 120 h。

  (2)严格控制混凝土坍落度,要求旁站监理与施工单位试验人员共同对每罐混凝土进行坍落度测试,并进行记录。对大于施工配合比坍落度要求的混凝土直接按报废处理;要求施工单位改进施工工艺,在墩身轴心处加设串桶;检查、核实振捣人员的上岗证,登记在册,保证操作人员为合格、熟练工;施工过程中实施全程旁站监理,监督、要求施工操作人员将混凝土振捣到位,杜绝在混凝土内部形成强度不够的薄弱环节。

  3.2 混凝土表面龟裂的预防措施

  要求施工单位事先做好拆模准备工作,尽量缩短拆模时间。墩身混凝土拆模后即进行三层包裹养护:塑料薄膜─棉布─厚塑料布按内向外次序包裹。这样做起到了让混凝土表面与室外隔离的作用,表面温度变化不会太大,从而降低热胀冷缩对混凝土表面的影响。托盘、顶帽混凝土采用棉布覆盖,定时进行浇水养护,养护时间不得少于 28 d。这样既保证了托盘、墩身混凝土内部水分不易流失,又能及时对混凝土表面进行浇水湿润。

  3.3 沿墩身护面钢筋出现的纵向、环向裂缝的预防措施

  (1)要求施工单位完善自检程序。施工单位质检人员与监理工程师在混凝土开盘前对护面筋绑扎、模板安装等工序进行认真检查合格并签字确认,保证钢筋保护层厚度等上道工序达到设计及规范要求后,方可进行开盘。浇注过程中施工质检人员、监理进行实时监控,发现垫块脱落、钢筋移位要求操作人员及时进行纠正,整改。

  (2)混凝土分段浇筑完成后、终凝前,施工人员不得攀爬、晃动护面钢筋,并采取覆盖、看守等保护措施,防止人为破坏或自然因素对其的扰动。

  4 结束语

  铁路桥梁墩身混凝土的开裂是比较常见的质量通病。混凝土的开裂一方面影响桥梁墩身的观感质量,严重的直接影响到桥梁使用寿命和铁路运营安全。文章对桥梁墩身混凝土常见开裂形式及原因进行了分析并提出了具体的施工措施。通过实践证明对于墩身混凝土防开裂具有良好的效果。

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