本文通过工程实例,对裂缝的成因和防治进行了研究,总结出施工经验。
浙赣线电气化改造工程Z11合同段的小港口大桥地处丰城市小港镇,全桥长360.2m,横跨小港河,该桥上部构造为砼简支箱梁,跨径24m,下部构造:圆端形大体积独立墩,台为重力式桥台每个墩、台砼在100㎡方以上,如何控制砼施工质量,确保砼表面不出现裂缝,是本工程关键所在。
1、大体积砼裂缝产生的原因分析
砼裂缝按产生的原因可分为两类:一是结构裂缝,由为部荷载引起,包括常规结构计算中的主应力以及其他结构次应力造成的受力裂缝;二是材料裂缝,由非受力结构变形引起的例如温度、湿度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起,这种裂缝的形成是一个渐进的过程与环境的变化,约束的信息状态息息相关。
在小港口大桥的施工中,我们发现按照裂缝产生的时间可分为硬化前裂缝、硬化过程裂缝、完全硬化后裂缝。
1.1 硬化前裂缝
下沉收缩缝,在砼浇注后的1至2小时内,当砼尚未凝固期间,沿钢筋的走向砼表面产生的裂缝,这是由于砼浇注后收缩引起的。在钢筋的上方与其周围的收缩差而发生的裂缝,这时砼尚未凝固,在其表面又发现细微张裂,这往往是水分从砼表面蒸发而产生。其影响的因素很多,拌和物的用水量、水泥的用量、振捣情况、大气温度及其它一些因素,在夏季高温天气下尤为明显,这时候就要加强浇水养护,保持湿润。
1.2 温度应力造成的裂缝
水泥水化过程中的水化热造成表面和内部的温差,砼中心温度很高而表面温度低,出现温度梯度,在施工过程中防止大体积砼裂缝的产生是我们主要的控制环节。
1.3 干缩裂缝
干燥收缩裂缝,此种裂缝由表面逐步扩展到内部,由于湿度梯度,造成砼表面收缩大内部收缩小,致使表面受到拉应力,当拉应力大于砼的抗拉强度(轴拉、弯拉)时砼表面便出现裂缝。
1.4 钢筋锈蚀裂缝
主要是钢筋受到腐蚀造成的裂缝,在施工中一定要确保钢筋的保护层厚度,这是避免此种裂缝产生的唯一措施。
2、防治措施
针对以上砼裂缝产生的原因,结合我们的工程特点,我们主要采取了以下的防治措施,重点是防止砼的温度裂缝和收缩裂缝。
2.1 严格控制原材料质量
由于拌和站严格控制砼原材料的质量和技术标准,选用低水化热水泥,优选掺合料,粗细骨料含泥量尽量减少,细致分析砼集料的配合比,控制水灰比,减小坍落度,合理掺加减水剂。具体如下:
2.1.1 用降低水泥用量的方法来降低砼的绝对升温值,这样可以使砼浇筑后的里外温差和降温速度控制的难度降低,强度等级在C20~C35的范围内选用水泥不超过380kg/m3。
2.1.2 水泥应优先选用水化热低的矿渣水泥配置大体积砼。所用的水泥应进行水化热的测定。水泥水化热测定按国家标准《水泥水化热试验方法(直接法)》测定,配置砼所用水泥7天的水化热不大于250kJ/kg。
2.1.3 掺合料及外加剂:掺合料主要是粉煤灰,其可以提高砼的和易性,大大改善砼的工作性和可泵性,同时可以代替水泥用量降低水化热,掺用量是水泥用量的15%,降低水化热15%左右。外加剂主要指减水剂和缓凝剂,砼中掺入水泥重量的0.25%木钙减水剂,不仅使砼工作性能有明显改善,同时又减少10%的拌和用水,节约10%左右的水泥,从而降低了水化热。一般泵送砼为了延缓凝结时间则要加缓凝剂,反之凝结时间过早将影响砼浇筑面的黏结,易出现层间缝隙,抗裂和整体性下降。
2.2 合理安排砼的浇筑环境
夏季砼浇筑安排在1天中温度最低时(一般安排在夜间),最大限度的降低砼入模温度,加强砼的振捣,使用二次振捣技术,利用平板振动器振捣,提高砼的密实度。
2.3 控制砼入模温度
该工程墩台施工时我们采取了一定的措施控制砼入模温度,有效控制了水化热的释放速度。具体措施为:一是冷水浇砂、石子,二是砼输送管道距离要短,注意尽量减少拐角,在管路支架上设套管,减少由管路输送增加摩擦而产生热值,浇筑温度控制在27℃以内,使实际入模温度略低于大气温度1-3℃,从而推迟水化热峰值出现,时间2天左右。
2.4 严格温度监控
在砼浇筑前后采用JDC-2建筑电子测温仪测量砼内部温度,检测砼表面温度与结构中心温度,以便采取相应措施,保证砼施工质量,控制砼内外温差。测温时在砼温度上升阶段每两小时测一次。温度下降阶段每4小时测一次,同时测大气温度。所有测温点均编号,进行砼内部不同深度和表面温度的测量。实际测温时砼中心温度高为71℃,砼表面温度为49℃,大气温度32℃。
2.5 合理的振捣方法
为保证砼密实度,采用行列式或梅花式进行振捣。在每次浇筑时(桥台、承台)设4台振捣棒,一台在浇注点,两台在振捣流淌部分,一台在后面补振,振距为500mm振捣上层砼时,振捣棒应插入下层砼至少50mm,使上下层结合成一体,振捣时间在20s~30s,待出现反浆后,砼不在下沉为准,防止漏振和过振。振捣密实后,用抹子和长木挂平,压实2至3遍。
2.6 保温保湿养护
作好养护工作,采用蓄水方式进行,并在砼表面覆盖一层塑料布,一层麻袋片,同时根据温差情况及时对砼表面覆盖厚度进行增减,砼内外温差及砼表面温差与大气温差均不得超过25℃,当发现内外温差达到25℃时,应立刻增加覆盖,当温差降到 20℃以下时可拆除部分覆盖,以加速降温,如此反复,因注意速率不大于2℃/h,该工程已完成8个月,至今尚未发生裂缝。
3、施工总结
3.1 建立健全管理网络,加强科学施工,施工前编制可行的施工方案,明确分工,各负其责。
3.2 大体积砼施工测温是必不可少的一项工作,加强砼表面保湿、保温来减少内外温差不超过规范的25℃是控制裂缝的有效措施。
3.3 对于砼的裂缝控制与防止
3.4 大体积砼施工测温是必不可少的一项工作,加强砼表面保湿、保温来减少内外温差不超过规范的25℃是控制裂缝的有效措施。
3.5 对于砼的裂缝控制与防止,和设计施工砼拌和站密切配合,只要设计增加构造措施,坚持小规格小间距配筋,避免应应力集中,施工时在浇筑、振捣、养护等环节做好,拌和站从配合比、用水量、骨料、水泥等方面入手进行控制,砼的裂缝在一定程度上得到避免。
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