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橋墩混凝土開裂怎麽辦?

1裂縫的成因

橋墩病害主要表現為:混凝土脫皮、露筋、砌體風化、灰縫脫落、水平裂縫、垂直裂縫、網狀裂縫、水平位移、傾斜、沈降。其中,裂縫作為混凝土結構的主要病害之壹,其成因復雜,對於裂縫的劃分也沒有嚴格的界限。每個裂紋都有壹個或幾個主要因素,其余因素在裂紋的不斷發展或加重中起作用。常見的橋墩裂縫形式有:靠近橋墩中心線的豎向裂縫、日照時間長的橋墩側面裂縫、橋墩模板拉筋孔處裂縫、橋墩模板塊接縫處裂縫、墩頂環向裂縫和混凝土表面細小不規則裂縫。從橋墩的設計、施工和運營三個方面對裂縫產生的原因進行了分析和探討。

1.1橋墩設計。在橋墩設計階段,未進行結構計算或省略結構計算,結構應力假設與實際應力不符,內力和配筋計算有誤,結構安全系數不夠,設計中考慮的施工可能性與實際情況不同,在外荷載的直接作用下,會使橋墩產生裂縫。

1.2墩施工。在橋墩施工過程中,水化熱效應、施工工藝、材料本身等因素都會影響橋墩開裂。

1.2.1水化熱。混凝土澆築過程中,水泥漿放熱受混凝土本身導熱性能差和混凝土熱脹冷縮性能的影響。橋墩內部溫度升高,體積膨脹而外部溫度相對較低,內外相互作用容易導致橋墩混凝土外部產生較大的溫度拉應力。當混凝土的抗拉強度不足以抵抗這種拉應力時,就會引起橋墩的豎向開裂。這種裂紋只存在於結構表面。

1.2.2施工技術。在橋墩澆築和模板提升過程中,如果施工工藝不合理,質量差,就可能出現各種形式的裂縫。裂縫的位置、方向和寬度因原因而異:模板的傾斜、變形和接縫可能導致新澆混凝土產生裂縫;混凝土振搗不密實、不均勻,也會造成蜂窩、麻面等缺陷;混凝土初期養護過程中的快速幹燥也會造成混凝土表面出現不規則裂縫;混凝土入模溫度過高,施工時拆模過早也會導致橋墩開裂。

1.3橋墩作業。在橋梁運營階段,交通量的增加、超過設計荷載的重型車輛過橋、鋼筋銹蝕等都會影響橋墩和橋梁其他構件的裂縫發展。當橋墩受壓區出現剝離或沿受壓方向有短裂縫時,要特別註意,這往往是結構達到承載能力極限的標誌。此外,環境溫度對橋墩等構件開裂的影響也不容忽視。引起混凝土橋墩溫度變化的主要因素有:年、月溫差、日照變化、突變溫差等。,特別是在冬季,氣溫驟降很容易造成橋墩等大體積構件開裂。

2破解對策研究

混凝土不可避免地要帶著裂縫工作,裂縫的存在和發展也會在壹定程度上削弱相應部位構件的承載能力,並進壹步導致保護層剝落、鋼筋銹蝕、混凝土碳化、持久強度低,甚至危及橋梁的正常運營,縮短其使用壽命。因此,針對設計、施工、運營階段可能出現的前裂縫原因,研究控制對策如下。

2.1設計階段。在計算模型選擇合理,橋墩的強度、剛度和穩定性滿足規範要求的情況下,可以選擇較小尺寸的橋墩,在壹定程度上減緩和削弱其峰值溫度應力,從而降低其開裂風險。此外,在橋墩周圍增加了抗裂鋼筋網。鋼筋除滿足承載力和構造要求外,還應結合水泥漿水化熱產生的溫度應力,提高鋼筋控制裂縫的能力。

2.2施工階段。

2.2.1水化熱。根據R.Springenschmid的觀點,混凝土的應力有三分之二來自溫度變化,1/3來自幹縮和濕脹。典型的波特蘭水泥在最初3天內會釋放大約50%的水化熱。可見,水化熱是混凝土早期溫度應力的主要來源,過快過高的水化熱是導致早期開裂的主要原因。鑒於水化的熱效應,可采取以下措施來改善和控制裂縫:在滿足設計強度的前提下,盡可能采用圓形截面柱和低標號混凝土;使用低水化熱的水泥或摻有粉煤灰或緩凝劑的水泥,可以改善混凝土的和易性,降低溫升和收縮,也可以提高其自身的抗裂性。此外,在墩身內部設置冷水管進行循環冷卻。

2.2.2成型溫度。降低混凝土入模溫度也是降低混凝土溫度應力的重要措施。壹般來說,當混凝土由塑性狀態變為彈性狀態時,澆築溫度越低,開裂傾向越小。過高的入模溫度會加劇混凝土的早期溫升,使溫度應力更大。

2.2.3其他。橋墩模板應具有足夠的強度、剛度和穩定性,能承受新澆混凝土的重力、側壓力和施工中可能產生的各種荷載;混凝土振搗密實均勻,能有效防止收縮裂縫,不允許過搗,否則混凝土會離析;拆模板也不算早。混凝土終凝後,及時保持墩面濕潤、保溫、養護,使水泥水化順利進行,提高混凝土抗拉強度。主要養護方式有:覆蓋養護、灑水養護、蓄水養護和薄膜養護。

2.3運營階段。運營階段的防裂措施應主要包括兩個方面:潛在開裂危害的控制和已有裂縫的修復控制。對於前者,如果不考慮地震、撞擊等偶然因素,運營中橋梁出現裂縫主要與環境變化有關。根據氣溫驟降的影響分析,圓形截面柱的抗裂性能略好於其他兩種,可以優先選擇圓形截面柱作為橋墩的設計方案。

此外,還可以在氣溫驟降的前期或初期,在橋墩表面貼上保溫材料或防護材料,以減少氣溫驟降的影響。對於後者,雖然在橋墩混凝土的原材料、配合比、工藝等方面加強了預防措施,但混凝土橋墩裂縫仍然不可避免。根據《公路工程質量檢驗評定標準》,公路橋墩裂縫寬度>:0.15mm,鐵路橋墩裂縫寬度>:0.2mm以下的局部收縮裂縫應進行處理和修補。對於運行中的裂縫,變形變化引起的裂縫沒有承載力危險,可采用防水化學灌漿技術進行壹般表面處理。

混凝土橋墩工程多為大體積混凝土工程,容易產生裂縫。只有在設計、施工和運營階段進行科學合理的操作,才能緩解和減緩混凝土裂縫的發展。綜上所述,在相同體積下,在滿足強度、剛度和穩定性要求後,施工期水化熱及運行期溫度驟降引起的溫度應力小於矩形柱,建議橋墩設計采用圓形截面。