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议中东地区混凝土裂缝的预防和控制

一、工程概况 
  阿联酋马夫瑞克立交桥改建项目位于阿联酋首都阿布扎比,是阿联酋国内重要的国道阿布扎比至艾因和迪拜至沙特的交通枢纽,是首都阿布扎比交通的地标性建筑。 
  项目的施工范围为两座曲线匝道高架桥(R5&R6):其中R5为17跨预应力钢筋混凝土连续箱梁桥,最大跨径为70米,最高桥墩可达16.829m,桥宽17.7m,桥梁全长843.2m;R6为16跨预应力钢筋混凝土连续箱梁桥,最大跨径为84m,最高的桥墩为18.679m,桥宽17.7m,桥梁全长846.6m。两座桥面均为双向四车道。 
  二、高温条件施工下混凝土产生裂缝的主要类型 
  阿联酋是热沙漠气候,全年降水量仅约100毫米,大多集中在1月至2月,偶有大风或沙尘暴。每年5月至10月是最热的月份,温度在40摄氏度以上。而其中的7月和8月最热,最高温度达50摄氏度。在如此高温条件下混凝土裂缝受影响程度最大的常见类型有以下几种: 
  (一)温差裂缝 
  温差裂缝是由水泥水化熱引起的混凝土内部与混凝土表面的温差过大导致的。预应力连续箱梁桥的桥面混凝土结构一般按照施工缝划分为若干施工段,每一个施工段的混凝土均须一次性浇筑完成。浇筑完后由于水泥因水化引起水化热聚集在内部不易散发,其内部温度将显著升高,而混凝土表面散热较快,形成较大的温度差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。此时,混凝土龄期较短,抗拉强度很低,当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度,则会在混凝土表面产生裂缝。 
  (二)干缩裂缝 
  干缩裂缝作为收缩裂缝的类型之一,大多出现在混凝土浇筑后的7至10天。裂缝形成的主要原因是混凝土内外水分蒸发程度不同,混凝土受外部条件的影响,表面水分损失过快,变形较大,较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝。一般来说,单位用水量和水泥用量比较多的混凝土胶体数量多,混凝土的干缩变形也较大。总的来说,混凝土的干缩裂缝取决于干缩、徐变、弹性性质和抗拉强度等的综合作用。 
  (三)施工缝接缝处开裂 
  预应力梁的浇筑根据施工缝的设立分段施工,相邻施工段通常不会同时浇筑,因此当第一个施工段浇筑完成后再浇注相邻施工段时,新旧混凝土由于结合不良和收缩不一致,在接茬处形成一条不规则的裂缝。另外,在混凝土浇筑的过程中,一旦出现因停电、机械故障、气候突变、停料等原因使混凝土浇注作业中断,此类情况应严格按施工缝处理。 
  三、预防高温施工下的混凝土裂缝 
  (一)混凝土的运输和现场检测要求 
  中东地区的混凝土搅拌站通常距离施工现场较近,路程一般不超过0.5h,但由于气温高加剧了混凝土的凝固速度,因此混凝土到达施工现场后,要取样测定塌落度,塌落度达不到入泵要求时,需按照配合比要求添加高效减水剂,严禁加水。 
  (二)分层浇筑控制竖向裂缝 
  浇筑连续箱梁腹板混凝土时,采用分层浇筑的方法,但同时要注意一次性延纵向浇筑的长度不宜太大,以免最先浇筑的混凝土初凝易产生接缝处的横向裂缝。在高温条件下使用分层浇筑法时,振捣工作尤为关键,通常设立两个振捣组,一组跟随泵车振捣浇筑点的混凝土,另一组在浇筑完成的混凝土范围内反复来回振捣,以减缓混凝土的凝固速度。在箱梁腹板和底板相连处,常由于振捣的不到位而出现蜂窝麻面,因此需采用小尺寸振捣棒插入连接处位置振捣,插入点间距不宜大于40cm,每孔振捣时间以腹板混凝土开始向底板流淌作为衡量标准。 
  (三)温差裂缝的控制之施工控制 
  1.调整配合比,减少水泥用量,采用矿渣水泥等,减少水化热的产生; 
  2.控制混凝土初始温度。 
  控制混凝土拌和物的出料口温度。在中东气温较高的地区,刚刚出机口的混凝土拌和物料往往温度过高,必须采取人工降温措施,降低混凝土的入模温度。 
  3.采取合理有效的养护措施,防止混凝土表面温度下降过快,控制内外温差。 
  为防止混凝土内外温差过大,造成温度应力大于同期混凝土抗拉强度而产生裂缝,应根据当时的施工情况和环境气温,采用正确的方法进行混凝土养护。在中东高温条件下,养护工作稍不到位,混凝土面层的裂缝将会大面积出现,以箱梁的顶板浇筑为例,正确的做法是:待顶板面层收面工作完成后,先在混凝土表面覆盖双层麻袋,浇水湿润,然后再覆盖塑料布对混凝土进行保温保湿。在混凝土完成初凝的前7天,每天须安排人员揭开塑料布,对混凝土表面层进行浇水养护至少三次,第8天开始至养护期结束(28天)期间,可根据实际情况将养护频率适当减少,浇水次数应能保持混凝土处于湿润状态。 
  4.在混凝土内部埋设测温装置,随时监控混凝土内外温差。 
  5.浇筑大体积混凝土构件时,在构件中埋设冷却管,通过冷却水的循环,及时带走混凝土内部的水化热。 
  (四)加强混凝土的振捣,提高密实度 
  混凝土的振捣就是加快混凝土完成成型与密实的过程。混凝土浇筑入模后应立即进行充分的振捣,使新入模的混凝土充满模板的每一角落,排出气泡,使混凝土拌和物获得最大的密实度和均匀性,从而提高抗裂性。 
  (五)干缩裂缝控制 
  影响混凝土干缩变形的主要因素为水泥品种、混凝土配合比和养护条件。已有资料表明铝酸三钙含量低、细度不宜过细、矿渣含量少的水泥品种干缩较小;就混凝土的配比来看,干缩率主要取决于单位用水量和水泥用量以及砂率,相比之下用水量的影响较为突出。随着用水量、水泥量、砂率的增加,相应会加大混凝土的干缩率。由此可见,采用水量低的贫水泥混凝土,砂率低的干硬混凝土一般干缩率都比较小。同时还应注意湿水养护,加强混凝土的保水性,也可延缓干缩的发生。 
  (六)施工缝裂缝的控制 
  施工缝处的混凝土在浇筑前须作凿毛处理,露出石子,清理干净,并撒水湿润。浇筑前必须作接浆处理,采用同配合比减石子砂浆,厚度控制在5~10cm厚,严禁无接浆浇筑混凝土。在施工缝处继续浇筑混凝土时,已浇筑的混凝土的抗压强度不应小于1.2N/mm2,且在浇筑新混凝土时应细致捣实,使新旧混凝土紧密结合。 
  四、结语 
  混凝土裂缝问题是项技术难题,无法避免。近年来,随着高早强型水泥的大量使用、商品混凝土泵送施工的大力推广、混凝土强度等级的提高,在取得成效的同时也使裂缝问题更为突出,甚至成为混凝土质量问题的焦点。而目前混凝土裂缝主要是收缩变形和温度变形所致,控制这些裂缝除了广大工程建设人员在设计与施工方面采取相应措施外也需要科研人员尽快地研制出能减少水泥收缩和水化热的高效材料,从而将裂缝问题降低到最小限度。 
  参考文献: 
  [1]徐雷,赵伟,成胜利,混凝土裂缝成因与控制[J].河南建材,2007.4. 
  [2]曾力军.浅析混凝土裂缝的原因、预防和处理[J].江西建材,2007.3. 
  [3]张进才,王利,陈倩.浅谈钢筋混凝土裂缝的成因及预防[J].科学之友,2009(4):149-150. 
  [4]邓庆峰,浅析钢筋混凝土施工中产生裂缝的原因及对策[J].科技之友,2010,(09).
浏览次数:  更新时间:2017-12-06 08:03:13
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