客运专线箱梁混凝土裂缝控制措施

摘要: 介绍了铁路客运专线箱梁的施工过程中,箱梁混凝土裂缝的成因,提出了相应的控制措施。

Abstract: The cause of concrete crack in the construction of box girder of passenger dedicated railway line is introduced, and the relevant control measures are raised.

关键词: 混凝土裂缝;箱梁;客运专线

Key words: concrete crack;box girder;passenger dedicated railway line

中图分类号:TU37 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)22-0061-02

0引言

预应力混凝土箱梁成型后,在早期抗拉强度尚未充分形成以前,箱梁往往容易产生裂缝。裂缝不仅影响混凝土箱梁承受荷载能力,而且还会严重损害混凝土箱梁的耐久性。通过采取严格施工措施,裂缝是可以克服和控制的。在分析总结裂缝形成的原因的基础上,根据多年的实践经验,我们提出了预防裂缝隐患的措施,避免出现梁体混凝土裂缝。

1裂缝种类及成因

1.1 温度裂缝箱梁混凝土浇筑后的硬化过程中, 水泥水化将产生大量的水化热,由于箱梁体积较大所以大量的水化热不易散发, 导致内部温度急剧上升,而表面散热较快造成箱梁内外出现较大温差,该温差造成内外热胀冷缩程度不同使混凝土结构内外出现一定的拉应力,当该拉应力超过混凝土抗拉强度极限时混凝土表面则会产生裂缝,该种裂缝多出现在混凝土施工中后期,尤其是拆模时由于内外温差太大,混凝土表面温度急剧下降产生收缩,该收缩收到内部混凝土的约束而产生很大的拉应力导致裂缝的产生,该种裂缝一般在表面较浅范围内,多出现于腹板及端部较厚部位;箱梁中腹板大截面与翼板小截面间的温度差也可引起应力差而造成温度裂缝;同时混凝土内水化热量大小与水泥用量与水泥品种有关,水泥用量越大或水化热越高的水泥内部温度则越高,导致的温度应力越大,温度裂缝产生的可能性也越大。

1.2 干缩裂缝该种裂缝多出现在箱梁养护后一段时间或浇筑后一周左右,浇筑完成后混凝土表面受外界条件影响水分损失较快,变形较大,而内部则水分损失较慢,温度变化较小,变形较小,表面较大的干缩变形将受到混凝土内部约束而产生较大的拉应力导致裂缝的形成,因此混凝土内相对湿度越低则水泥浆体干缩越大, 干缩裂缝越容易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状,裂缝一旦出现则会影响混凝土的抗渗性能,导致钢筋锈蚀,影响桥梁的耐久性。

1.3 塑性收缩裂缝该种裂缝是指在混凝土凝结之前表面失水较快而产生的收缩,其易出现于干热或大风天气,由于混凝土在终凝前强度较小,当其收到高温或大风影响时表面会失水过快造成毛细管内产生较大负压使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土强度尚无法抵抗该收缩因而造成龟裂,该种裂缝一般中间宽、两端细,且长短不一,成互不连贯状态,最容易出现在箱梁暴露在外的桥面部位, 尤其是覆盖不及时则最容易产生该种裂缝。

铁路箱梁为后张法预应力混凝土结构,具有大体积、大跨度、高强度等特点,采用C50性能混凝土具有如下特点:水泥标号高,掺入大量的粉煤灰等掺和料;水胶比小,水泥浆体积含量较高;水泥水化快,水化结束得早;水泥石结构密实,总孔隙率降低,毛细孔细化, 且强化了界面过渡区。高性能混凝土的以上特点使其水化热引起的温升高、时间早、干缩大,且主要发生在早期。因此混凝土温度变化是高性能混凝土早期开裂的主要原因。

2箱梁混凝土裂缝控制措施

2.1 优选原材料选择适宜的水泥品种。水泥的收缩主要与水泥中的矿物成分含量有关。粗骨料选用粒径均匀、级配良好、碱活性小、质地坚硬、级配良好的石灰岩、花岗岩、辉绿岩等碎石;细骨料选用级配良好、碱活性小、细度模数在2.6-3.0的纯净天然中砂。

2.2 优选配合比认真进行配合比设计,用改善骨料级配、降低水灰比、掺加混合材料、掺加外加剂等方法,在满足设计强度和施工要求的前提下,尽量减少水泥和水的用量,选择品质好的集料,增加集料数量,以改善混凝土的干缩。

2.3 掺入高效减水剂减少单位用水量在混凝土中,水泥与水通过水化反应而生成凝胶,凝胶吸水则膨胀,干燥则收缩。干燥收缩大部分是由水泥凝胶的收缩而引起的。单位用水量愈少,干燥收缩愈小。采用减水剂,减少单位用水量可显著改善混凝土的干缩,避免出现裂缝,具体掺量应由试验确定。

2.4 掺入粉煤灰减少水泥用量掺入粉煤灰是大体积混凝土常用的防裂措施。用粉煤灰代替部分水泥,以减少水泥用量,大大降低水化热,改善混凝土的可塑性、可泵性,减小混凝土的干燥收缩值。具体掺量由试验确定。

2.5 优化混凝土施工工艺

2.5.1 采用大刚度模板,避免在浇筑混凝土时,由于侧向压力的作用使得模板变形,产生变形裂缝。

2.5.2 混凝土原材料的初始温度。夏天(或高温)时采用低温水(如地下水、降温水等)冲凉骨料,砂、石料避免直接在阳光下曝晒,设置遮挡阳光措施,在泵送管道上覆盖草袋等隔热材料。

2.5.3 混凝土搅拌时间,如时间过长将使水分蒸发过多,引起混凝土塌落度过低,使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。

2.5.4 分层浇筑,加快混凝土内部热量的散发。控制混凝土灌筑速度,保证混凝土硬化前后沉实均匀,避免产生混凝土不规则收缩裂缝。

2.5.5 混凝土的水化热。为了能够拆除箱梁内模,在每跨梁体间预留两个顶部天窗以便同时散失梁内热量,同时可以安装吹风机以向箱体内吹风,通过空气流动来降低箱体内温度,减小箱体内外混凝土的温差,降低裂缝出现的可能。

2.5.6 振捣的时机。过振的混凝土,会在竖向混凝土构件的表面形成水渠,造成砂石下沉、水泥浆上浮,在梁体表面产生塑性收缩,容易在梁体表面产生裂纹。

2.5.7 严格的蒸汽养护工艺。我们采用计算机自动控制养护温度,实施多点控制,适当增加静停时间,严格控制混凝土升、降温速度及梁体混凝土内外温差。模板拆除后,及时进行覆盖,按规定的天数和洒水次数进行混凝土养护,使混凝土表面保持潮湿状态和一定温度。自然养护时,在混凝土表面覆盖草带或包裹塑料薄膜等进行保温保水。

2.5.8 拆模时间,特别是昼夜温差较大或冬季施工更应注意。我们在箱梁混凝土强度达到80%设计强度时,拆除侧模和内模。

2.5.9 预张拉,当箱梁混凝土强度达到时60%设计强度,脱去端模、收缩内模和解除侧模板约束后,立即进行预张拉。在脱端模对箱梁端部采取防风措施。

2.5.10 台座和存梁台座采用桩基础,避免箱梁在生产、存放过程中产生不均匀下沉降小于2mm;箱梁存放时,在箱梁存放台座设置液压联动千斤顶,以调整支点在一个水平面上;采用整体平衡吊装技术,确保箱梁支点、吊点受均衡,避免梁体应产生扭曲而出现裂缝;箱梁运输、吊装过程中,严格控制支撑和吊点位置,避免产生较大的振动或荷载冲击,出现事故性裂纹。

总之,通过优选混凝土原材料、优化混凝土配合比、加强箱梁温度监控、改善箱梁养护措施等一系列措施的摸索使用,对箱梁裂缝进行了有效的控制和预防,特别是抓好养护这一关键工序,对预防箱梁早期开裂起到明显作用,为箱梁及大桥施工的顺利进行提供了可靠的保证。

参考文献:

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