混凝土箱梁施工中裂縫成因與對策

黃文哲

摘 要:混凝土箱梁在現(xiàn)代建筑中廣泛采用,其裂縫現(xiàn)象也經(jīng)常發(fā)生。筆者通過自身的工作經(jīng)驗和參考大量文獻(xiàn)資料,分析了混凝土箱梁施工中產(chǎn)生裂縫產(chǎn)生的成因,并且提出了對策。

關(guān)鍵詞:混凝土;箱梁;裂縫;成因;對策

隨著現(xiàn)代建筑的發(fā)展,建筑物的規(guī)模越來越大,建筑物各個力點跨距越來越大,混凝土箱梁使用就越來越普遍,而且長度也在增加;如此同時,混凝土箱梁裂縫也經(jīng)常發(fā)生,給人們帶來了極大的生命財產(chǎn)安全隱患。本文分析了混凝土箱梁施工中裂縫產(chǎn)生主要類型、原因,并提出了防治對策。

1 混凝土箱梁施工中裂縫客觀因素

1.1 在施工過程中,我們最為常見的多是因溫度而引起的裂縫。

混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱,內(nèi)部溫度不斷上升,在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中,由于受到基礎(chǔ)或老混凝上的約束,又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時,即會出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢,但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護(hù)不周、時干時濕,表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束,也往往導(dǎo)致裂縫?；炷潦且环N脆性材料,抗拉強度是抗壓強度的1/10左右,短期加荷時的極限拉伸變形只有(0.6～1.0)×104,長期加荷時的極限位伸變形也只有(1.2～2.0)×104.由于原材料不均勻,水灰比不穩(wěn)定,及運輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象,在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的,存在著許多抗拉能力很低,易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中,拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān),混凝土只是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力,則須依靠混凝土自身承擔(dān)。一般設(shè)計中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉(zhuǎn)時期的穩(wěn)定溫度,往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。有時溫度應(yīng)力可超過其它外荷載所引起的應(yīng)力,因此掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工極為重要。

1.2 施工中所用的混凝土材料的作用因素

研究表明,混凝土材料是影響混凝土箱梁收縮裂縫的主要因素,因此有必要在混凝土箱梁施工中處理混凝土材料。

水泥品種、標(biāo)號及用量。礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥混凝土收縮性較高,普通水泥、火山灰水泥、礬土水泥混凝土收縮性較低。另外水泥標(biāo)號越低、單位體積用量越大、磨細(xì)度越大,則混凝土收縮越大,且發(fā)生收縮時間越長。例如,為了提高混凝土的強度,施工時經(jīng)常采用強行增加水泥用量的做法,結(jié)果收縮應(yīng)力明顯加大。

骨料品種。骨料中石英、石灰?guī)r、白云巖、花崗巖、長石等吸水率較小、收縮性較低;而砂巖、板巖、角閃巖等吸水率較大、收縮性較高。另外骨料粒徑大收縮小,含水量大收縮越大。

水灰比。用水量越大,水灰比越高,混凝土收縮越大。

外摻劑。外摻劑保水性越好,則混凝土收縮越小。

1.3 就要最大限度地降低溫差和減少收縮, 本文從混凝土的主要膠凝材料水泥方面談點意見:

走出采用高早強水泥的誤區(qū)水泥熟料主要是由C3S、C2S、C3A 和C4AF 四種礦物組成的。

2 混凝土箱梁施工中裂縫人為因素

2.1 箱梁底板在沿預(yù)應(yīng)力鋼束波紋管位置下出現(xiàn)的縱向裂縫。

成因:

預(yù)應(yīng)力鋼束的保護(hù)層厚度偏薄,加上采用的高標(biāo)號水泥用量偏多,水泥漿含量偏大,導(dǎo)致較大的收縮變形。由于箱梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)約束,包括底板截面的不均勻收縮和波紋管對混凝土收縮的約束作用,導(dǎo)致較大的混凝土收縮應(yīng)力,超過了當(dāng)時混凝土的抗拉強度,從而出現(xiàn)了沿波紋管縱向的收縮裂縫;箱梁底板橫向分部鋼筋間距偏大;箱梁底板預(yù)應(yīng)力鋼束布置不夠合理;混凝土振搗不密實,養(yǎng)護(hù)措施不到位;張拉預(yù)應(yīng)力束時的混凝土齡期偏小。

2.2 預(yù)控措施:

改進(jìn)泵送混凝土的級配,優(yōu)選降低混凝土收縮變形的材料配合比,其中包括水泥用量、水灰比、外加劑等;采取技術(shù)措施,確保預(yù)應(yīng)力波紋管保護(hù)層的厚度,一般不小于5cm;對底板構(gòu)造鋼筋和底板預(yù)應(yīng)力鋼束的間距采取合理布置;加強對箱梁底板混凝土外表面的養(yǎng)護(hù)工作;適當(dāng)放長混凝土張拉齡期。

2.3 箱梁拆模后在腹板與底板承托部位出現(xiàn)空洞、蜂窩、麻面。

成因:箱梁腹板較高,厚度較薄,在底板與腹板連接部位鋼筋密,又布置有預(yù)應(yīng)力筋使得腹板混凝土澆注時不易振實,也有漏振情況,造成蜂窩;澆注混凝土?xí)r,若氣溫較高,混凝土塌落度小,模板濕水不夠,局部鋼筋太密,振搗困難,使混凝土出現(xiàn)蜂窩,不密實;箱梁混凝土澆注量大,若供料不及時,易造成混凝土振搗困難,出現(xiàn)松散或冷縫;模板支撐不牢固,接縫不密貼,發(fā)生漏漿、跑模、使混凝土產(chǎn)生蜂窩、麻面;施工人員操作不熟練,振搗范圍分工不明確,未能嚴(yán)格做到對相臨部位交*振搗,從而發(fā)生漏振情況,使混凝土出現(xiàn)松散、蜂窩。

預(yù)控措施:箱梁混凝土澆注前做好合理組織分工,對操作人員進(jìn)行技術(shù)交底,劃分振搗范圍,澆注層次清除,相互重復(fù)振搗長度取50cm左右;合理組織混凝土供料,現(xiàn)場須有臨時備用攪拌設(shè)備,以便當(dāng)混凝土因運輸或其它原因帶來供料中斷時予以臨時供料;根據(jù)氣溫,合理調(diào)整混凝土塌落度和水灰比,當(dāng)氣溫高,做好模板濕潤工作;對箱梁底板與腹板承托處及橫隔板預(yù)留人孔處,重點進(jìn)行監(jiān)護(hù),確?；炷翝沧①|(zhì)量。

2.4 混凝土表面蜂窩、麻面

成因:混凝土拌和不均勻,或振搗時間不夠、漏振,造成缺漿;模具組裝不嚴(yán),拼縫過大,無止?jié){措施,由漏漿而引起蜂窩、麻面;

預(yù)控措施:混凝土拌和均勻,拌和好的混合物及時使用;均勻振搗;模具拼裝密封無縫,拼縫過大時宜采用密封條鎖緊。

2.5 規(guī)格尺寸超標(biāo)

成因:模具磨損變形,組裝不牢固;采用快速脫模工藝生產(chǎn)時,混凝土的坍落度偏大或脫模過早,混凝土自行坍塌。

預(yù)控措施:加強模具維護(hù)保養(yǎng),及時檢修模具;采用快速脫模工藝生產(chǎn)時,模具的拆除時間根據(jù)氣溫而定,控制在混凝土不發(fā)生塌落變形時為止;嚴(yán)格控制混凝土的坍落度;

2.6 混凝土出現(xiàn)裂縫

成因:大體積混凝土的配合比沒有采用低熱化水泥,降溫措施不利。

預(yù)控措施:采用礦渣水泥等低水化熱、凝結(jié)時間長的水泥進(jìn)行混凝土配制,外部氣溫高時采取采用預(yù)埋管道進(jìn)行降溫.

3 案例分析

我們在施工中對20米預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁裂縫的控制方案和已出現(xiàn)裂縫的處理辦法是:

1)裂縫的控制方案:

A:在腹板處兩面對稱增加通長縱向應(yīng)力鋼筋,根數(shù)為原設(shè)計的一倍。

B:控制好混凝土的澆注時間和澆注時的溫度,安排在早、晚或溫度低的時候進(jìn)行混凝土澆注。

C:及時養(yǎng)護(hù),并用塑料布進(jìn)行覆蓋,經(jīng)常保持混凝土濕潤。

D:在腹板處每隔5米留一個通氣孔,可以保證混凝土箱梁在拆模后通風(fēng)散熱,保持體內(nèi)外溫度基本一致。

E:及時拆模、及時張拉。當(dāng)混凝土達(dá)到拆模強度時就及時拆模;當(dāng)混凝土強 度達(dá)到設(shè)計張拉強度時就及時張拉壓槳。

裂縫的處治措施: 用環(huán)氧樹脂配固化劑、丙酮以1∶0.5∶0.25的配合比進(jìn)行修補。將裂縫周圍5 厘米內(nèi)的混凝土用鋼刷刷干凈,用酒精清洗后,再用丙酮擦洗一次,再涂環(huán)氧樹脂,貼玻璃布,之后再涂一層環(huán)氧樹脂。玻璃布要求經(jīng)5%濃度的純堿水煮沸脫脂,用清水沖洗干凈并烘干。這種封閉處理,能保證日后運營過程中梁體內(nèi)的鋼筋不受大氣腐蝕,提高結(jié)構(gòu)的使用壽命。

通過以上的控制方案和防處治措施,在以后的箱梁預(yù)制過程中再沒有出現(xiàn)裂縫,并通過對裂縫的處治也不影響梁體的正常使用。

參考文獻(xiàn)

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