箱梁裂缝成因分析及防范对策初探

[摘要]通过分析混凝土箱梁施工中产生裂缝产生的成因,提出对策。

[关键词]混凝土箱梁裂缝成因对策

中图分类号:TU5文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0710097-01

普通钢筋混凝土连续箱梁桥型常被采用在市政和公路建设中,但由于随之产生的箱梁裂缝带来了极大的生命财产安全隐患,因此裂缝问题不容忽视。现根据笔者的经验,分析混凝土箱梁施工中裂缝产生主要类型、原因,并初步提出防治对策,供类似桥型施工参考。

一、裂缝产生的原因分析

(一)混凝土收缩裂缝

1.箱梁的体积与表面积比值小,混凝土收缩大,易产生裂缝。2.箱梁混凝土浇筑均采用泵送混凝土,由于泵送混凝土施工工艺要求坍落度大,混凝土用水量和水泥用量较大,湿润养护如不及时,混凝土中的水泥水化物因部分失水而干缩,导致水泥混凝土表面的干缩裂缝。3.由于温差作用,混凝土顶部温度较高、底部温度较低,顶部混凝土收缩受到下部混凝土的约束产生裂缝;由于泵送混凝土时,温度较高,同时内部水化热进一步升温,而外部环境温度较低时,形成了较大的内外温差,从而使混凝土表面开裂。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。

(二)地基基础沉降差异产生的裂缝

1.因地基持力层或桩壁土层的变化,容许承载力的差异导致早期或晚期裂缝。2.由于基础本身施工时处理不当,处理不均匀,致使箱梁浇筑后基础在外荷载作用下发生不均匀沉降导致早期或晚期裂缝。

(三)支架系统变形产生的裂缝

1.由于支撑立杆(或立柱)不均匀分布,各部分刚度分布不一致,使其杆件的弹性变形不均匀,导致早期裂缝。2.支架的地基不均匀沉降引起现浇箱梁的早期裂缝。

(四)施工管理不善产生裂缝

1.拌制混凝土时不按配合比计量,任意加水,浇筑的质量不均匀,收缩不统一产生裂缝。2.混凝土从搅拌到浇筑的时间过长,致使大量网状不规则的裂缝产生。3.混凝土养护差,混凝土在高温和大风的影响下,常产生早期裂缝,裂缝常发生在梁的薄弱处(据有关资料表明:周围温度高于30℃,水份蒸发很快,当风速增至11.1m/s的大风时,水份蒸发速度快7倍)。4.有的施工处理不当,没有按规定处理就浇筑新混凝土,造成施工缝处新老结合处夹渣和裂缝。5.箱梁混凝土过早受力产生裂缝,由浇筑方法本身不够严密或者提早拆模或过早落架使梁过早受力,这种情况经常发生。6.野蛮施工,用重物撞击等造成裂缝。

二、预防措施

(一)施工管理不善产生的裂缝和混凝土收缩。1.搅拌混凝土要先做配合比,施工时严格按照配合比计量,控制用水量,确保混凝土强度及坍落度一致。2.采用高效减水剂,在满足混凝土坍落度的前提下降低水泥用量及含水量。3.合理组织混凝土供料,浇筑混凝土时,前、后方配合好,设专人负责,随拌随用。4.混凝土浇筑好后要进行二次抹平压实,以消除沉缩裂缝。5.浇筑好的混凝土箱梁在12小时内加以覆盖和洒水,以保持混凝土的湿润状态,一般不小于7天,必要时采用养护液喷洒或用塑料膜覆盖封闭,防止水分蒸发,以利于混凝土的养护。6.严格按照规范预留和处理施工缝,并尽量缩短施工缝上下两部分混凝土的施工时间差,以减少由于两部分不同量收缩而产生的相互作用力。7.对操作人员进行技术交底,划分振捣范围,浇注层次清楚,浇筑程序要充分论证,避免已初凝的混凝土过早受力造成裂缝。8.在高温季节昼夜温差较大,混凝土浇筑安排尽量避开高温阶段。9.严格控制拆模和落架时间,避免使梁过早受力。并严禁在拆除底模的梁上堆放重物。

(二)地基沉降和支架原因产生的裂缝。1.支架的地基要处理均匀,并对下卧层的不良土层进行处理。2.支架设计时应尽量分布均匀,其杆件的刚度应尽量保持一致。并进行预压,设计合理的预拱度。

(三)材料质量差异引起的裂缝。1.水泥进场必须有出厂合格证,并对其抽样试验,以满足其抗压、抗折强度及安定性要求。应使用水化热较低的硅酸盐水泥,不应使用水化热较高的水泥。2.砂必须选用材质坚硬、干净的中粗砂;粗骨料的最大粒径、级配、强度均要满足规范要求,并要严格控制含泥量。3.优选降低混凝土收缩变形的材料配合比,其中包括水泥用量、水灰比、外加剂等。

三、裂缝的控制

1.在腹板处两面对称增加通长纵向应力钢筋,根数为原设计的一倍。2.控制好混凝土的浇注时间和浇注时的温度,安排在早、晚或温度低的时候进行混凝土浇注。3.及时养护,并用塑料布进行覆盖,经常保持混凝土湿润。4.在腹板处每隔5米留一个通气孔,可以保证混凝土箱梁在拆模后通风散热,保持体内外温度基本一致。5.当混凝土达到拆模强度时就及时拆模;当混凝土强度达到设计张拉强度时就及时张拉压桨。

四、裂缝的处理

针对混凝土收缩裂缝等这些对梁体结构本身受力影响并不大,为了防止钢筋生锈而进行的裂缝处理,或者裂缝较小,象这类裂缝一般采用压注环氧树脂进行粘合封闭;另一种则是因箱梁过早受力和部分设计原因等引起的裂缝,这种裂缝一般采用环氧砂浆进行封堵。

(一)环氧树脂法。1.首先对混凝土裂缝的基层表面进行处理,在裂缝表面用钢丝刷将其表面的灰尘、浮渣、油垢等清除,并沿缝用丙酮擦洗,晾晒干燥,且其含水率不能大于6%。2.环氧树脂胶料配制。称取定量的环氧树脂,按胶料配合比加入稀释剂二甲苯与环氧树脂均匀拌和,待温度降至常温后,再加入固化剂乙二胺充分搅拌就配制成了环氧树脂胶料。配制好的环氧树脂胶料,至加入固化剂起,必须在30分钟内处理完毕。3.最后用玻璃布或嵌刀将环氧树脂胶泥仔细批嵌封闭。

(二)环氧砂浆封堵法。1.处理步骤。(1)混凝土基层表面清理,沿缝凿宽8～10mm,深度大于10mm,用钢丝刷沿缝槽将灰尘、浮渣及松散层彻底清除,用丙酮将其油垢擦洗干净、晾晒,其含水率不大于6%。(2)在清洁的混凝土槽内,薄而均匀地涂刷环氧底胶料,不得有漏涂和留坠现象。(3)涂完底胶料后,自然固化12小时后,然后用玻璃布或嵌刀将环氧砂浆分层封堵,每层厚度不大于5mm,用沟缝条压平压实。(4)环氧砂浆自然固化24小时后,用环氧底胶料封闭,封闭宽度应大于环氧砂浆缝宽,且每边要超出2～3mm。(5)封堵后要保持干燥,用碘钨灯烘烤。2.配制方法。(1)环氧底胶料的配制方法与环氧树脂胶料的配制方法一样,只不过配合比不同而已。(2)环氧砂浆的配制:先将石英粉、石英砂按比例拌匀,然后将前面拌制好的环氧底胶料倒入已好的混合料中充分搅拌均匀即可。

通过以上的控制方案和防处治措施,箱梁可以减少出现裂缝,并通过对裂缝的处治也不影响梁体的正常使用。

作者简介:

汪云刚(1973-),本科学历,工程师,1997年毕业于武汉城市建设学院现为华中科技大学)城市道路与桥梁工程专业,长期从事道桥施工、监理工作。