摘要:隨著我國公路橋梁建設的飛速發展,混凝土技術在公路橋梁施工過程中的應用越來越廣泛,其在橋梁工程建設中占有十分重要的地位。但不得不承認,公路橋梁混凝土施工技術仍然存在著一定的技術問題,本文主要分析了路橋施工中混凝土的特點、裂縫產生的原因以及預防措施,對今后路橋發展具有重要意義。
關鍵詞:路橋施工,混凝土,裂縫
1.路橋工程中混凝土的應用
在路橋工程建設中,橋梁樁基施工是必不可少的建設項目,通常樁基施工工藝非常繁雜,針對大直徑的鉆孔灌注施工,主要有泥漿護壁方式法和全套管施工法兩種,前者主要用于沖擊鉆孔,沖抓鉆孔和回轉鉆削成孔。相對來講,后者就比較全面,但是施工過程也會比較復雜。不過不管怎樣,這些施工工藝都離不開對混凝土的運用。總的來講,我們在進行施工時,應針對項目實際情況選擇不同的施工工藝,不同的項目需求對于混凝土的需要也是不一樣的。路橋混凝土指的是應用于各種路橋路面樁基結構的混凝土。通常意義上的混凝土是指以水泥作為膠凝材料,以砂、石等材料作為集料;與加水按比例進行配合,所制得的建筑材料,混凝土受到外力作用一定變形,主要表性包括,彈性變形、收縮變形、溫度變形等。未經振搗過的混凝土在水下進行灌注時其強度會隨著深度不斷降低,只有通過一定的配合比設計才能保障水下混凝土的抗壓強度。混凝土在長期的荷載作用下,應力保持不變,應變不斷增加的現象稱為徐變,與之相反,應變保持固定不變,應力減少的現象被稱為松弛。一般情況下,混凝土具有較好的耐久性。但隨著溫度的降低,以及水位的變化,混凝土耐久性受到不良的外部因素影響變弱。因此如何能提高混凝土的抗凍性能在工程之中占據非常重要的位置。進行水下施工時,混凝土的抗滲性是一項至關重要的指標。抗滲性以及抗凍性還有抗侵蝕性這三方面因素對混凝土強度產生直接影響,三者統稱為混凝土耐久性。混凝土的易性通常也被稱作工作性,影響到混凝土的易于操作程度,混凝土是否具有良好的易性關系到混凝土在施工中能否均勻密實。強度是影響混凝土凝結之后的力學指數,這一指數直接影響混凝土負荷能力的強弱。混凝土強度指數當中。最大的抗壓強度,最小的是抗拉強度。混凝土的變形包括荷載與非荷載兩種變形形式。混凝土耐久性一般是指保持混凝土自身強度以及外觀完整性的重要能力。這方面參數主要包括混凝土的抗凍性、抗蝕性等方面的能力。
2.混凝土路橋的一般特點
混凝土橋梁主要分為兩種,一種是鋼筋混凝土和預應力混凝土梁式橋,另一種是鋼筋混凝土拱橋,都是采用抗壓性能好的混凝土和抗拉性能好的鋼筋結合在一起構建而成。根據混凝土受預壓程度的不同,預應力混凝土結構又可分為全預應力和部分預應力兩種。近年來國外已有在鋼筋混凝土梁內部分地施加少量預應力以提高梁的裂縫安全度,此種結構稱為預應力鋼筋混凝土結構。無論是公路、鐵路或城市橋梁,大部分均采用鋼筋混凝土和預應力混凝土梁式橋。
2.1鋼筋混凝土梁式橋的一般特點。采用鋼筋混凝土材料建造的橋梁具有能就地取材、工業化施工、耐久性好、可模性好、適應性強、整體性好以及美觀等各種優點。不足之處是結構本身自重大,占全部設計載荷的30%~60%,跨度越大自重所占的比值更顯著增大。鑒于材料強度大部分為結構本身的重量所消耗,這就大大限制了鋼筋混凝土梁式橋的跨越能力。此外,就地澆筑的鋼筋混凝土梁式橋施工工期長,支架和模板要耗損很多木料。抗裂性差,修補也比較困難。
在公路建設中,特別是對于公路上最常遇到的跨越中小河流等情況,需要建造大量中小跨徑的鋼筋混凝土梁式橋。對于裝配式鋼筋混凝土簡支梁橋而言,在技術經濟上合理的最大跨徑為20m,懸臂梁與連續梁橋合宜的最大跨徑為60m~70m。
2.2預應力混凝土梁式橋的一般特點。預應力混凝土可看做是一種預先儲存了足夠壓應力的新型混凝土材料,預應力混凝土梁式橋除了具有前述鋼筋混凝土梁式橋的特點外,還具有以下重要特點:(1)能最有效地利用現代化的高強材料,減小構件截面尺寸,顯著降低自重所占全部作用效應設計值的比重,增大跨越能力,并夸大混凝土結構的使用范圍;(2)與鋼筋混凝土梁相比,一般可以節省鋼材30%~40%,跨徑越大,節省越多;(3)全預應力混凝土梁在使用載荷下不出現裂縫,即使是部分預應力混凝土梁在常遇載荷下也無裂縫,梁的剛度就比通常開裂的鋼筋混凝土梁要大,因此可顯著減小建筑高度,能把大跨徑梁橋構建的更加美觀;(4)根據需要,可在徑向和橫向等施加預應力,使裝配式構件結合成整體,這就擴大了裝配式梁橋的使用范圍,提高了運營質量。
3.混凝土橋梁裂縫產生的原因
混凝土橋梁結構裂縫的原因復雜多變,有多種因素的相互影響,但每一條裂縫均有其產生的一種或幾種主要原因,就其產生的原因,大致可劃分為以下幾類:
3.1荷載引起的裂縫。混凝土橋梁在常規靜、動荷載及次應力作用下產生的裂縫稱為荷載裂縫,可分為直接應力和次應力裂縫兩種。(1)直接應力裂縫是指由外荷載引起的直接應力而產生的裂縫。(2)次應力裂縫是指由外荷載引起的次應力而產生的裂縫。
3.2溫度變化引起的裂縫。混凝土具有熱脹冷縮的特性。當環境或結構內部溫度發生變化時,混凝土會發生變形,如變形受到約束,則在結構內會有應力產生,一旦應力超過混凝土的抗拉強度就會產生溫度裂縫,在一些大跨徑的鋼筋混凝士橋梁中,溫度應力甚至可以超出活荷載的應力。溫度裂縫區別于其它裂縫的最主要特征是它會隨著溫度的變化而變化。
3.3收縮引起的裂縫。在大量的橋梁工程施工過程中,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中,塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發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。
3.4施工材料質量引起的裂縫。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量不合格,亦會導致結構產生裂縫。
3.5施工工藝質量引起的裂縫。在橋梁混凝土的結構澆筑、預制構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝的過程中,如果施工工藝不合理、施工質量低劣,易產生縱向、橫向、斜向等各種形式的裂縫,特別是細長的薄壁結構更易出現。
4.混凝土裂縫控制措施
綜上所述,橋梁混凝土產生裂縫的主要原因可以歸納為以下三個大的方向:溫度、收縮及抗拉,在施工過程中可以通過以下措施控制混凝土裂縫的產生。
4.1混凝土施工的質量保證措施:(1)選擇合適的水泥和嚴格控制好水泥用量。優先采用525R, 425R普通水泥等高標號水泥,減少水泥用量;(2)嚴格控制骨料級配和含泥量;(3)選擇適當的外加劑和合適的配合比;(4)增加適當的預埋件。
4.2混凝土施工的溫度控制措施:為了防止裂縫,減輕溫度應力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。控制溫度應力的措施有以下幾種:(1)拌合混凝土時用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;(2)夏天澆筑混凝土時減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;(3)在混凝士中埋設水管,通入冷水進行內部降溫;(4)嚴格控制混凝土的入模溫度。
4.3加強混凝土的早期養護:大量實踐證明,混凝土常見的裂縫,大多數是不同深度的表面裂縫,其主要原因是溫度梯度造成的,寒冷地區的溫度驟降也容易形成裂縫,因此混凝士的保溫對防止表面早期裂縫尤為重要。從溫度應力觀點出發,保溫應達到下述要求:(1)防止混凝土內外溫度差及混凝土表面產生梯度;(2)防止混凝土超冷,應盡量設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定溫度;(3)防止老混凝土面的過冷,以減少新老混凝土間的約束。
五、結語
混凝土技術在路橋樁基施工中有著廣泛的使用,雖然大體積混凝土很容易產生裂縫,但是大量的科學研究以及成功的工程實例都表明:只要我們在設計、施工工藝、材料選擇以及后期的養護過程中能夠充分考慮的各種因素的影響,還是可以避免危害結構的裂縫的產生。
論文指導 >
SCI期刊推薦 >
論文常見問題 >
SCI常見問題 >