浅析桥梁结构裂缝及蜂窝病害
2012-02-02 来源：中国论文网
桥梁结构施工,在施工过程中,由于气温、材料、工艺等各种因素影响,使得桥梁或多或少出现一些质量病害,并且在这些质量病害中,大部分都是以裂缝和蜂窝麻面为主,这两大类病害,几乎在所有病害类型中出现机率最高。由于以上病害的存在,除了在外观上不美观之外,在一定程度上同时还降低了设计的承载能力,缩短了预计的使用年限,危害不小。对此,为了减少裂缝和蜂窝等质量病害的出现,本人结合工程实践经验,从技术的角度出发,详细地剖析了这些病害的形成原因,并对如何预防这些病害提出了个人的见解及观点。
一、在桥梁施工和使用过程中,常出现的问题
1.1裂缝的形成。裂缝是砼工程中最普遍的病害之一。裂缝的出现,致使砼强度下降,承载力减弱,在持续的受力作用下,其结果更为严重,同时会造成严重的经济损失。如果裂缝小于标准要求的极限,一般不会影响工程结构的承载能力,使用功能和耐久性,往往只影响结构外观。致于砼出现裂缝的原因很多,一般主要有以下几点情况:
混凝土原材料质量差:A、水泥标号低,或放置时间过久,致使水泥变性,或受潮而性能低下。B、骨料品种质量差,为了降低成本,对骨料就近采挖,不经过检验就用于施工。
在施工时,对砼的配合比不规范,随意性大,单凭经验不按标准规定进行配比操作;
在浇筑砼过程中,对砼的振捣过猛或不足,使砼结构整体不均匀,局部骨料沉塌,砼干膜后出现蜂窝、麻面状。
在混凝土浇筑后,由于砼在水化热自干过程中受到砼结构不均衡的预应力制约而形成裂缝。正常情况下,在混凝土浇筑后,水泥的水化热会使砼结构内部温度升高,在2—3天内温度可高达50℃—80℃。而混凝土的线膨胀系数约为10×10-6/℃。试验表面,在标准环境下,混凝土表面温度和环境温差大于25℃时,即出现肉眼可见的温差收缩裂缝。对于大体积混凝土,温差胀缩裂缝的影响非常大。
在砼模撤除后,没有给予充分的保湿保养,或是由于气候的急剧变化,容易导致砼体表面因克服气温而脱水蒸发,从而使由于砼结构在继续凝干时砼体表过于脱水而出现干裂。
1.2局部蜂窝、麻面和气泡现象的出现。造成这种现象的结果,主要是使砼结构大大降低了结构的严密性,其疏松的结构强度几乎降低到最低点,在使用过程中其承受能力极大地减少,并且容易遭受腐蚀而造成重大的损伤,严重地降低了工程的承载力和耐用性。造成这种现象的原因大体有以下几点:
在施工时,不按照标准要求进行配比,施工工艺差,在操作上不按程序操作,随机性调整时有发生。
在浇筑混凝土后,进行振捣不规范,不均衡,使得振捣不足部位的结构疏松,不密实,在撤膜后容易出现蜂窝、麻面等现象;在振捣过多部位,骨料易下沉,砼浆泌于表面,砼体中间段（层）砂浆富集,易发生由表及里塑性裂缝和干缩裂缝。
对砼模加工的精度不够,或周转次数多,导致局部变形漏洞,接缝不够密封而漏浆,从而使骨料间隙无浆,干硬后形成稀疏状蜂窝现象。
从搅拌到浇筑之间的时间过长,混凝土水灰分发生离析,砼结构不密实,在浇筑时不加以振捣或振捣不均。
由此可知,许多因素都可以导致砼结构产生不同程度的裂缝和蜂窝麻面等现象。而由于混凝土是多元、多相、非匀质的复合型材料,其品种多样化,性能不一样,规格类别的适用范围也不一致。所以,要控制混凝土在施工时出现的各种质量问题,必须从结构设计、混凝土原材料到施工工艺、养护等每一步都尽量减少失误或操作的不当,对每一道工艺流程都按照标准来施工,并结合当地的地质状况和气候特点进行合理的调剂。
二、桥梁施工过程中出现的质量问题以及存在的现象,应根据具体情况和标准要求,采取相应有效的措施,进行如下控制
2.1对原材料的组织和选用。为了避免在施工中出现这样那样的质量问题,施工单位应严格依照国家建材标准组织好材料,并自始至终地保证材料的质量稳定,不变质。对于组织好材料,应从以下入手:
水泥及掺合料的品种:对于大体积砼,原则上应采用水化热低的水泥,以避免早期温度应力而导致砼裂。对于小体积砼,可采用标号为425#的普遍硅酸盐水泥或纯硅酸盐水泥加矿碴粉或 I 级粉煤灰等配制成的胶凝材料,它们的干缩率基本一致:因水泥的细度对水化放热时收缩率不一致,水泥越细,其导致的砼收缩率越大,所以,在选择水泥细度时,应根据工程工件的实际情况,进行试验后方可利用。而目前很多水泥厂都基本把水泥磨得很细,在使用时应适当掺合些矿碴粉或粉煤灰,使其在施工中不出现裂缝等现象。另外,对于选用的水泥应现买现用,而不能用过期的水泥,并随时保证水泥不受潮湿和变质。
骨料的级配:骨料的级配对于砼收缩的影响比较复杂。如果级配不合理,选料单一,则骨料所购成的骨架会不那么紧密,这对于砼的干缩会很大,易形成干裂,离析,蜂窝,麻面等状,所以在进行砼混合比时,应多选用几种粒级石子进行搭配,级配应以尽量减少空隙率为目的,并通过试验确定。根据实验确定骨料体积含量最佳为大于或等于70%。在满足砼用粗骨料级配要求范围的基础上,应采取措施将粗骨料级配控制在接近级配的范围内。若有条件,可选用有利于减少收缩的优质骨料。一般情况下,细骨料对砼干缩影响最小的砂是各种砂质中的机制砂,而河砂等则相对大一些。粗骨料对于砼干缩影响最小的碎石是各种石料中的石灰石碎石,其他如河砾石、机碎石则相对大一些。因此,在选用骨料时,细骨料最好选用机制砂,粗骨料最好选用石灰石碎石。如果当地没有石灰石碎石,可在施工周围选取符合条件的粗骨料,杜绝使用风化石、表土软石和火山灰石。在选用符合条件的粗骨料石时,必须把附着的粘土等杂质清理,冲洗干净。
2.2在施工时,对混凝土的配合比必须按照标准进行配比,即根据强度等级,抗渗等级,耐久性和工作性等进行配合比设计。同时,在满足施工要求的条件下,尽量采用较小的砼塌落度;对于水灰比,一般应小于或等于60%;即每立方米的混凝土用水量应小于或等于180kg;对于水泥用量,普通强度的混凝土应为270—450kg/立方米,高强度混凝土应小于550 kg/立方米（其中含一定量的矿物粉）;对于砂的比率,在满足施工要求的条件下,应适当采用较小的砂率。在操作中,应搅拌均匀,并随时检验砼的塌落度,根据不同构件调整塌落度。同时,在搅拌时间上应控制在90s之内。
2.3在进行浇筑时,应根据不同构件采取相应的浇筑方法,如对于桥墩柱的浇筑,应该分层来进行浇注,一般层厚为30——40cm。同时,在浇注时应配以足够的振捣人员和工具,以确保连续作业在砼初凝前完成。在对浇筑的混凝土进行振捣时,应力求整体得到振捣,受震均匀,但不能过久,过重,以保证砼结构密实,不出现气泡,不使粗骨料下沉、浆液渗出砼表面或流失,从而避免蜂窝,气泡的形成。
2.4在砼膜撤除后,应及时给予保湿养护,根据不同季节、气候采取相应有效的措施进行养护,以确保因砼干缩而不发生干裂现象。
三、其他有关的控制措施
3.1对于钢筋种类的选用,也应严格按照标准进行组织和加工,在搭接时的焊接要以标准要求来进行焊接,并防止焊接技术不过关的现象出现。
3.2设计和制作模板时,应尽量减少错台和漏缝现象,并要求模板必须具有足够的刚度和光洁度,同时要求单元面积大,接缝少,接缝严密平顺。在使用膜板时,首先进行试拼,对精度差的地方要进行修平,刨光处理,并涂以防护油,以确保撤膜后砼结构表面平顺、光洁。
四、结束语
任何一座桥梁,从交付运营时起,或多或少就带有一定程度的病害,必须进行维修处理。但我们若能在设计、施工中预防病害的发生,主动对可能发生的质量病害进行事前控制,对降低桥梁后期维修费用和保障桥梁安全使用将具有更加重要的意义。
