橋梁預應力空心板裂縫原因分析與防治措施

新疆烏魯木齊路橋橋梁工程建設有限責任公司 陳廣斌

橋梁預應力空心板裂縫原因分析與防治措施

新疆烏魯木齊路橋橋梁工程建設有限責任公司 陳廣斌

文章重點分析了橋梁預應力空心板產(chǎn)生裂縫的原因,并提出了防治裂縫應從原材料質量、混凝土拌和、澆注、養(yǎng)護和芯模等幾項措施著手。

預應力空心板裂縫原因防治措施

一、預應力空心板裂縫產(chǎn)生的原因

預應力空心板產(chǎn)生裂縫的原因除了混凝土、鋼筋存在質量缺陷外,還與結構設計環(huán)節(jié)、材料性質和配合比、施工等因素有關。

1.與結構設計有關的因素

超過設計荷載范圍或設計未考慮到的作用;地震、臺風等特殊荷載作用;構件斷面尺寸不足、構造鋼筋用量不足或配置位置不當;結構物的沉降差異;次應力作用;對溫度應力和混凝土收縮應力估計不足。一般來說,設計所采取檢算的模型,均是符合要求的;但模型與實際總存在一定的差異,如在細部處理上,預應力筋束彎道的圓緩;彎矩為零截面的鋼筋配置;檢算理想狀態(tài)安全系數(shù)不足等,可能導致局部裂縫。

2.與材料性質和配合比有關的因素

水泥非正常凝結(受潮水泥、水泥溫度過高);水泥非正常膨脹(游離CaO、游離MgO、含堿量過高);水泥的水化熱;骨料含泥量過大;骨料級配不良;使用了堿活性骨料或風化巖石;混凝土收縮;混凝土配合比不當(水泥用量大、用水量大、水膠比大、砂率大等);選用的水泥、外加劑、摻合料不當或匹配不當;外加劑、硅灰等摻合料摻量過大等方面,均可能導致裂縫產(chǎn)生。

3.與施工有關的因素

拌和不均勻,攪拌時間不足或過長,拌和后到澆筑時間間隔過長;泵送時增加了用水量、水泥用量;澆筑順序有誤,澆筑不均勻(振動趕漿、鋼筋過密);振搗不實,坍落度過大、骨料下沉、泌水,混凝土強度過低就進行下一道工序;連續(xù)澆筑間隔時間過長,接縫處理不當;鋼筋搭接、錨固不良,鋼筋、預埋件被擾動;鋼筋保護層厚度偏差過大;模板變形、模板支撐下沉、模板拆除不當;硬化前遭受擾動或承受荷載;養(yǎng)護措施不當或養(yǎng)護不及時;養(yǎng)護初期遭受急劇干燥(日曬、大風)或凍害;混凝土表面抹壓不及時;大體積混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度或表面溫度與環(huán)境溫度差異過大等方面,均可能導致產(chǎn)生裂縫。

二、預應力空心板裂縫的防治措施

經(jīng)過調查分析,確認裂縫在不降低承載力的情況下,可采取表面處理法、充填法、注入法等簡易的處理方法處理已經(jīng)產(chǎn)生的裂縫。

1.裂縫的控制處理

(1)表面修補法。表面修補法適用于裂縫較窄,以恢復構件表面美觀和提高耐久性為目的時所采用,常用的是沿混凝土裂縫表面鋪設薄膜材料,一般使用環(huán)氧類樹脂或樹脂浸漬玻璃布。操作時先將混凝土表面用鋼絲刷打毛,清水沖洗后干燥,將混凝土表面氣孔由油灰狀樹脂填平,然后在其上鋪設薄膜,如果只是單純防水,亦可采用表面涂刷瀝青的辦法。

(2)充填法。當裂縫較寬時,可沿裂縫混凝土表面鑿成V形或U形槽,使用樹脂砂漿材料進行填充,也可使用水泥砂漿或瀝青等材料。施工時,先將槽內(nèi)碎片清除,必要時涂底層結合料,填充后待填充料充分硬化,再用砂輪或拋光機將表面磨光。

(3)注入法。當裂縫寬度較小且比較深時,宜采用將修補材料注入混凝土內(nèi)部的修補方法,首先裂縫處安設注入用管,其他部位用表面處理法封住,使用低粘度環(huán)氧樹脂注入材料,用電動泵或手動泵注入修補,此法在裂縫寬大于0.2mm時效果最好。

(4)出現(xiàn)裂縫的板梁,最好集中在一孔上安裝,橋面鋪裝混凝土做成防水混凝土,橋面鋼筋適當增加,這樣會補救裂縫對板梁的影響。

2.裂縫的預防處理

(1)嚴把原材料質量關。進場原材料須經(jīng)嚴格檢驗后方可使用,對高標號混凝土使用的高標號水泥,應減少水泥用量(不宜超過500kg/m3);細集料則應使用級配良好的中砂,細度模數(shù)Mx應大于2.6,含泥量小于2%;粗骨料使用質地堅硬、級配良好的碎石。壓碎值小于12%,含泥最小于1%,針片狀顆粒含量小于5%。

(2)嚴格控制混合料組成配比。施工配比要與設計配比相一致,特別要注意水灰比的控制,保證水的用量控制在標準之內(nèi),合理添加塑化劑和減水劑。

(3)混凝土拌和?；炷涟韬蜁r間不應低于2分鐘,不宜過短也不能過長,拌和時間偏短,混合料不均勻;時間偏長則會破壞材料的結構。要經(jīng)常檢驗混凝土的坍落度,嚴格控制加水量,不能出現(xiàn)水灰比時大時小,切實保證混凝土的均勻并具有良好的和易性。

(4)混凝土澆筑?；炷翝仓x擇在一天中溫度較低的時候進行并盡量一次性澆筑完成。在采用插入式振搗器施工時,振搗器移動間距不應超過其作用半徑的1.5倍,與側模則應保持5～10倍的間隔。對每一振搗部位必須振動到混凝土停止下沉、不再冒出氣泡,表面呈現(xiàn)平坦、泛漿為止。同時邊振動邊徐徐拔出振動棒,以免過振造成混凝土離析。

(5)混凝土養(yǎng)護。不論是收縮裂縫還是溫度裂縫,混凝土的養(yǎng)護都是最為關鍵的環(huán)節(jié)之一。等到混凝土脫模后才開始灑水養(yǎng)護的方法是不妥當?shù)摹诨炷翝仓諠{完成后,就盡快覆蓋和灑水養(yǎng)護,使混凝士表面始終保持在濕潤狀態(tài),且不允許混凝土在高溫下裸露暴曬。由于水泥在水化過程中會產(chǎn)生數(shù)量可觀的熱量,所以混凝土澆筑完成后必須在側模外撒水散熱,以免混凝土在冷卻后體積收縮過大產(chǎn)生裂縫,且養(yǎng)護時間不應少于15天。

(6)芯模。當用充氣膠囊做芯模時,使用前應該仔細檢查充氣腔囊,切實保證不漏氣,部分空心板混凝土頂面裂縫就是因為混凝土在未達到2.5Ma時芯模漏氣導致混凝土表面開裂,所以,預制之前核實芯模是否完好格外重要。

三、結束語

由上文可知,設計疏漏、施工粗糙、監(jiān)理不力,均可能使預應力空心板橋梁出現(xiàn)裂縫。因此,應嚴格按照國家有關規(guī)范、技術標準進行設計、施工和監(jiān)理,這是保證結構安全耐用的重要前提。在運營管理過程中,也應進一步加強巡查和管理,及時發(fā)現(xiàn)和處理問題,同樣也是相當重要的一環(huán)。

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