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混凝土技術(shù)在路橋施工過(guò)程中的應(yīng)用

來(lái)源:考試大發(fā)布時(shí)間:2012-01-09

  一、混凝土在路橋施工中出現(xiàn)的問(wèn)題
  近年來(lái),我國(guó)交通基礎(chǔ)建設(shè)得到迅猛發(fā)展,各地興建了大量的混凝土路橋。在路橋建造和使用過(guò)程中,因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量甚至導(dǎo)致路橋垮塌的事故屢見(jiàn)不鮮。普通混凝土在路橋施工中出現(xiàn)的問(wèn)題,經(jīng)常困擾著橋梁工程技術(shù)人員。這些問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
  (一)抗拉力不強(qiáng)
  普通混凝土是由水泥、碎石或卵石、砂和水拌合,經(jīng)硬化而成的一種人造材料。砂、石在混凝土中起骨架作用,并抑制水泥的收縮;水泥和水形成水泥漿,包裹在粗細(xì)骨料表面并填充骨料間的空隙。水泥漿體在硬化前起潤(rùn)滑作用,使混凝土拌合物具有良好工作性能,硬化后將骨料膠結(jié)在一起,形成堅(jiān)強(qiáng)的整體,但是水泥、石子和砂石是易脆性的材料,抗拉力不強(qiáng),當(dāng)混凝土受拉或受彎,在很小的拉應(yīng)力下就會(huì)開(kāi)裂。
  (二)彈性不好
  由于普通混凝土材料本身的特性,雖然抗壓強(qiáng)度高,混凝土的抗壓強(qiáng)度一般在7. 5~60MPa之間,當(dāng)摻入高效減水劑和摻合料時(shí),強(qiáng)度可達(dá)100MPa以上。但是它的彈性不好,沒(méi)有能屈能伸的品性,好比一個(gè)大丈夫只能拔劍而起,卻不能忍辱負(fù)重。所以,在路橋面的荷載量非常大且受力不均勻的情況下,荷載力不能驅(qū)散分勻,這樣就導(dǎo)致某一個(gè)構(gòu)件不堪重力,最終產(chǎn)生裂縫。
 。ㄈ┦湛s易變形
  普通混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì),當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化,混凝土也將發(fā)生收縮變化。然而,收縮容易導(dǎo)致變形,若變形遭到約束,則會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力,當(dāng)應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。在實(shí)際施工中,普通混凝土很容易結(jié)硬,結(jié)硬之后,混凝土中的水分子逐步蒸發(fā),濕度逐步降低,混凝土體積減小,變形也較大,因混凝土表層水分流失快,內(nèi)部損失慢,就產(chǎn)生了表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮,表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束,致使表面混凝土承受拉力。當(dāng)表面混凝土承受拉力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí),便產(chǎn)生收縮裂縫。
 。ㄋ模┠途眯暂^弱
  耐久性曾被認(rèn)為是普通混凝土的優(yōu)點(diǎn),隨著普遍的應(yīng)用后問(wèn)題的出現(xiàn),以及科研力的增強(qiáng),發(fā)現(xiàn)了普通混凝土的耐久性并不強(qiáng),反而較弱。耐久性包括三個(gè)方面:(1)抗?jié)B性,指混凝土抵抗壓力水滲透的能力,普通混凝土的抗?jié)B性還是非常強(qiáng)的;(2)抗凍性,是指混凝土在使用的環(huán)境中,經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用,能保持強(qiáng)度和外觀的完整性的能力。普通混凝土的抗凍性很弱,當(dāng)氣溫在零度以下時(shí),混凝土中膨脹力加大,混凝土強(qiáng)度降低,就會(huì)出現(xiàn)裂縫;(3)抗侵蝕性,指在酸、堿、鹽等環(huán)境中對(duì)水泥石的侵蝕所表現(xiàn)出現(xiàn)的免疫力。
  隨著環(huán)境的惡化,再加上混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足,混凝土保護(hù)層容易受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面,使鋼筋周?chē)炷翂A度降低,從而減弱了普通混凝土的耐久性。
  二、混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生的原因
  混凝土橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的原因復(fù)雜多變,有多種因素的相互影響,但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因,就其產(chǎn)生的原因,大致可劃分為以下幾類(lèi):
 。ㄒ唬┖奢d引起的裂縫
  混凝土橋梁在常規(guī)靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力作用下產(chǎn)生的裂縫稱(chēng)為荷載裂縫,可分為直接應(yīng)力和次應(yīng)力裂縫兩種。(1)直接應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的直接應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫。(2)次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫。
  (二)溫度變化引起的裂縫
  混凝土具有熱脹冷縮的特性。當(dāng)環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時(shí),混凝土?xí)l(fā)生變形,如變形受到約束,則在結(jié)構(gòu)內(nèi)會(huì)有應(yīng)力產(chǎn)生,一旦應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度就會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫,在一些大跨徑的鋼筋混凝士橋梁中,溫度應(yīng)力甚至可以超出活荷載的應(yīng)力。溫度裂縫區(qū)別于其它裂縫的最主要特征是它會(huì)隨著溫度的變化而變化。
 。ㄈ┦湛s引起的裂縫
  在大量的橋梁工程施工過(guò)程中,混凝土因收縮而引起的裂縫是最普遍的。在混凝土收縮的種類(lèi)中,塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因,另外還有自生收縮和炭化收縮兩種情形。
  (四)施工材料質(zhì)量引起的裂縫
  混凝土主要由水泥、砂、石骨料、拌和水和外加劑組成。配置混凝土用的材料如果質(zhì)量不合格,亦會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。
 。ㄎ澹┦┕すに囐|(zhì)量引起的裂縫
  在橋梁混凝土的結(jié)構(gòu)澆筑、預(yù)制構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝的過(guò)程中,如果施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣,易產(chǎn)生縱向、橫向、斜向等各種形式的裂縫,特別是細(xì)長(zhǎng)的薄壁結(jié)構(gòu)更易出現(xiàn)。
  三、保證混凝土質(zhì)量及控制裂縫的措施
  綜上所述,橋梁混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因可以歸納為以下三個(gè)大的方向:溫度、收縮及抗拉,在施工過(guò)程中可以通過(guò)以下措施控制混凝土裂縫的產(chǎn)生。
 。ㄒ唬┗炷潦┕さ馁|(zhì)量保證措施:
 。1)選擇合適的水泥和嚴(yán)格控制好水泥用量。優(yōu)先采用525R, 425R普通水泥等高標(biāo)號(hào)水泥,減少水泥用量;
  (2)嚴(yán)格控制骨料級(jí)配和含泥量;
  (3)選擇適當(dāng)?shù)耐饧觿┖秃线m的配合比;
  (4)增加適當(dāng)?shù)念A(yù)埋件。
 。ǘ┗炷潦┕さ臏囟瓤刂拼胧簽榱朔乐沽芽p,減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手?刂茰囟葢(yīng)力的措施有以下幾種:
  (1)拌合混凝土?xí)r用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;
 。2)夏天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;
  (3)在混凝士中埋設(shè)水管,通入冷水進(jìn)行內(nèi)部降溫;
 。4)嚴(yán)格控制混凝土的入模溫度。
 。ㄈ┘訌(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù):大量實(shí)踐證明,混凝土常見(jiàn)的裂縫,大多數(shù)是不同深度的表面裂縫,其主要原因是溫度梯度造成的,寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫,因此混凝士的保溫對(duì)防止表面早期裂縫尤為重要。從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā),保溫應(yīng)達(dá)到下述要求:
 。1)防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面產(chǎn)生梯度;
 。2)防止混凝土超冷,應(yīng)盡量設(shè)法使混凝土施工期間的最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度;
 。3)防止老混凝土面的過(guò)冷,以減少新老混凝土間的約束。

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