桥梁预应力空心板裂缝原因分析与防治措施

2010-08-15新疆乌鲁木齐路桥桥梁工程建设有限责任公司陈广斌

河南科技 2010年12期

关键词：空心骨料预应力

新疆乌鲁木齐路桥桥梁工程建设有限责任公司陈广斌

桥梁预应力空心板裂缝原因分析与防治措施

新疆乌鲁木齐路桥桥梁工程建设有限责任公司陈广斌

文章重点分析了桥梁预应力空心板产生裂缝的原因,并提出了防治裂缝应从原材料质量、混凝土拌和、浇注、养护和芯模等几项措施着手。

预应力空心板裂缝原因防治措施

一、预应力空心板裂缝产生的原因

预应力空心板产生裂缝的原因除了混凝土、钢筋存在质量缺陷外,还与结构设计环节、材料性质和配合比、施工等因素有关。

1.与结构设计有关的因素

超过设计荷载范围或设计未考虑到的作用;地震、台风等特殊荷载作用;构件断面尺寸不足、构造钢筋用量不足或配置位置不当;结构物的沉降差异;次应力作用;对温度应力和混凝土收缩应力估计不足。一般来说,设计所采取检算的模型,均是符合要求的;但模型与实际总存在一定的差异,如在细部处理上,预应力筋束弯道的圆缓;弯矩为零截面的钢筋配置;检算理想状态安全系数不足等,可能导致局部裂缝。

2.与材料性质和配合比有关的因素

水泥非正常凝结(受潮水泥、水泥温度过高);水泥非正常膨胀(游离CaO、游离MgO、含碱量过高);水泥的水化热;骨料含泥量过大;骨料级配不良;使用了碱活性骨料或风化岩石;混凝土收缩;混凝土配合比不当(水泥用量大、用水量大、水胶比大、砂率大等);选用的水泥、外加剂、掺合料不当或匹配不当;外加剂、硅灰等掺合料掺量过大等方面,均可能导致裂缝产生。

3.与施工有关的因素

拌和不均匀,搅拌时间不足或过长,拌和后到浇筑时间间隔过长;泵送时增加了用水量、水泥用量;浇筑顺序有误,浇筑不均匀(振动赶浆、钢筋过密);振捣不实,坍落度过大、骨料下沉、泌水,混凝土强度过低就进行下一道工序;连续浇筑间隔时间过长,接缝处理不当;钢筋搭接、锚固不良,钢筋、预埋件被扰动;钢筋保护层厚度偏差过大;模板变形、模板支撑下沉、模板拆除不当;硬化前遭受扰动或承受荷载;养护措施不当或养护不及时;养护初期遭受急剧干燥(日晒、大风)或冻害;混凝土表面抹压不及时;大体积混凝土内部温度与表面温度或表面温度与环境温度差异过大等方面,均可能导致产生裂缝。

二、预应力空心板裂缝的防治措施

经过调查分析,确认裂缝在不降低承载力的情况下,可采取表面处理法、充填法、注入法等简易的处理方法处理已经产生的裂缝。

1.裂缝的控制处理

(1)表面修补法。表面修补法适用于裂缝较窄,以恢复构件表面美观和提高耐久性为目的时所采用,常用的是沿混凝土裂缝表面铺设薄膜材料,一般使用环氧类树脂或树脂浸渍玻璃布。操作时先将混凝土表面用钢丝刷打毛,清水冲洗后干燥,将混凝土表面气孔由油灰状树脂填平,然后在其上铺设薄膜,如果只是单纯防水,亦可采用表面涂刷沥青的办法。

(2)充填法。当裂缝较宽时,可沿裂缝混凝土表面凿成V形或U形槽,使用树脂砂浆材料进行填充,也可使用水泥砂浆或沥青等材料。施工时,先将槽内碎片清除,必要时涂底层结合料,填充后待填充料充分硬化,再用砂轮或抛光机将表面磨光。

(3)注入法。当裂缝宽度较小且比较深时,宜采用将修补材料注入混凝土内部的修补方法,首先裂缝处安设注入用管,其他部位用表面处理法封住,使用低粘度环氧树脂注入材料,用电动泵或手动泵注入修补,此法在裂缝宽大于0.2mm时效果最好。

(4)出现裂缝的板梁,最好集中在一孔上安装,桥面铺装混凝土做成防水混凝土,桥面钢筋适当增加,这样会补救裂缝对板梁的影响。

2.裂缝的预防处理

(1)严把原材料质量关。进场原材料须经严格检验后方可使用,对高标号混凝土使用的高标号水泥,应减少水泥用量(不宜超过500kg/m3);细集料则应使用级配良好的中砂,细度模数Mx应大于2.6,含泥量小于2%;粗骨料使用质地坚硬、级配良好的碎石。压碎值小于12%,含泥最小于1%,针片状颗粒含量小于5%。

(2)严格控制混合料组成配比。施工配比要与设计配比相一致,特别要注意水灰比的控制,保证水的用量控制在标准之内,合理添加塑化剂和减水剂。

(3)混凝土拌和。混凝土拌和时间不应低于2分钟,不宜过短也不能过长,拌和时间偏短,混合料不均匀;时间偏长则会破坏材料的结构。要经常检验混凝土的坍落度,严格控制加水量,不能出现水灰比时大时小,切实保证混凝土的均匀并具有良好的和易性。

(4)混凝土浇筑。混凝土浇筑应选择在一天中温度较低的时候进行并尽量一次性浇筑完成。在采用插入式振捣器施工时,振捣器移动间距不应超过其作用半径的1.5倍,与侧模则应保持5～10倍的间隔。对每一振捣部位必须振动到混凝土停止下沉、不再冒出气泡,表面呈现平坦、泛浆为止。同时边振动边徐徐拔出振动棒,以免过振造成混凝土离析。

(5)混凝土养护。不论是收缩裂缝还是温度裂缝,混凝土的养护都是最为关键的环节之一。等到混凝土脱模后才开始洒水养护的方法是不妥当的。应在混凝土浇筑收浆完成后,就尽快覆盖和洒水养护,使混凝士表面始终保持在湿润状态,且不允许混凝土在高温下裸露暴晒。由于水泥在水化过程中会产生数量可观的热量,所以混凝土浇筑完成后必须在侧模外撒水散热,以免混凝土在冷却后体积收缩过大产生裂缝,且养护时间不应少于15天。

(6)芯模。当用充气胶囊做芯模时,使用前应该仔细检查充气腔囊,切实保证不漏气,部分空心板混凝土顶面裂缝就是因为混凝土在未达到2.5Ma时芯模漏气导致混凝土表面开裂,所以,预制之前核实芯模是否完好格外重要。