混凝土桥面横向裂缝的预防措施

韩春萍

摘　要:从混凝土配合比、摊铺、成型、养护、设计等方面论述了混凝土桥梁桥面铺装层出现裂缝的原因及影响因素,并提出相应的预防措施,有效减少了混凝土横向裂缝的产生。

关键词:横向裂缝,桥面铺装,预防措施,收缩应力

中图分类号:U443131文献标识码:A

　　大多数混凝土桥梁的桥面在施工完毕后不久便产生横向裂缝。这些裂缝往往会缩短桥面的使用寿命,增加维修费用,甚至导致代价昂贵的大面积翻修。通过大量统计资料的研究,发现引起桥面横向裂缝的主要原因是收缩及温度应力,而不是交通荷载,混凝土凝结前以及凝结期间的振动。混合料水分的迅速蒸发使混凝土急剧冷却,导致桥面混凝土水化温度消散,发生干缩及塑性收缩,而这些因素共同作用下的应力更能引起裂缝的产生。研究表明,恰当的混凝土配合比、摊铺、成型及养护能减少横向裂缝的产生。

1　混凝土配合比设计

混凝土配合比设计对桥面横向裂缝的影响极大,在很多情况下混凝土配合比设计比精心的施工组织更重要。规范对混合料的配比有明确规定,不管施工步骤如何,承包商都不得生产可能产生裂缝的混凝土。

通常桥面铺装都采用高强混凝土,但它更易产生横向裂缝。在给定的温度差及收缩量下,高强混凝土因刚度大而易产生较大的应力,且它本身产生的能降低应力的徐变量也小。另外,高强混凝土含水泥量相应较多,因而在前期水化过程中温度较高,收缩也大。相反,选用不超过允许抗压强度的混凝土配合比能降低桥面裂缝的产生。同时,选择尽可能低的水泥含量也能减少收缩及初始水化温度应力,从而减少裂缝的产生。

水泥的细度和化学组成同样会影响水化率的初始水化热。现代的水泥由于细度、含硫酸盐量、含碱量较高而更易产生裂缝。低热水泥可降低水化过程中产生的最高温度并相应减少温度应力。

水泥浆是混凝土中产生收缩的因素,因此,低水泥浆含量、高集料含量的贫混凝土较少产生横向桥面裂缝。混凝土混合料应含有尽可能大的集料尺寸,良好级配的粗集料易获得少灰性贫混合料并保持和易性,同时能减少温度应力和收缩应力,减少混凝土收缩和泌水现象。最大集料尺寸应力桥面铺装可采用3.8cm 的最大集料尺寸。

合理使用外加剂能提高混凝土混合料的质量。减水剂能降低水分和水泥浆用量从而减少早期裂缝的产生和严重程度;缓凝剂常用来促进桥面摊铺的连续性,它能抑制温度增高及相应的温度应力,从而减少温度裂缝的产生。但缓凝剂使混凝土产生缩性收缩裂缝的可能性增大,同时,良好的养护措施是必须的。此外,必须避免使用促凝剂和硅质灰料。促凝剂会增加早期强度、早期收缩、水化热及初期弹性模量,从而加重横向裂缝。硅质灰料会减少泌水量,增大初期温度应力,使刚度增大并导致应力增大。

2　混凝土的摊铺

新铺混凝土桥面内的最大应力产生于摊铺后的12h～24h,此时由于水化作用,混凝土的温度变化剧烈,若能减少此阶段产生的温度则能减少早期应力。在凉爽、少风的天气里(如傍晚或晚上)铺筑混凝土,铺筑过程中采用喷雾再加以湿养护、遮阴保护等措施可减少早期应力。

在很冷或很热的天气以及干燥和多风的天气下浇筑混凝土会加重裂缝开展,混凝土铺筑的理想温度为5℃～27℃。对大多数桥面铺装而言,用低热混凝土在较凉气候下铺筑,能降低横向裂缝的产生和严重度,因为相对较低的气温削弱了水化率,减小了水化过程中的温差。为防止过大的初始温度应力,当气温不小于16℃时,运输混凝土温度应比周围气温低6℃～10℃;为防止塑性收缩,当周围气温低于16℃时,混凝土温度应大致与气温相同。另外,可对集料遮阴降温,或用冰块代替一部分混合料水分来降低混凝土温度。

当风速大于2.6mΠs时,测出摊铺过程中的水分蒸发率,若蒸发率过高则须采取补救措施。普通混凝土的不利蒸发率为每小时0.976kgΠm2以上。在中等蒸发率转向高蒸发率阶段,应架设挡风物降低混凝土表面风速,同时在整平后立刻对混凝土喷雾,以补偿蒸发损失的水分。此外也可使用遮阳板、挡风板、喷水雾及单分子养护膜等办法减小蒸发率。由于聚乙烯薄膜及其它遮蔽物使用不方便,因此,从上风处对混凝土喷雾处理不失为一种经济有效的办法。一般来说,雾式喷嘴就能获得效果良好且处理广泛的水雾。此外,所有桥面混凝土须用振动机械彻底捣实,因为振捣不足之处最易发生裂缝。

3　混凝土的成型

快速成型能减少裂缝数量及开裂宽度,二次修整混凝土表面也能防止以后裂缝的发展,因此应注意在去除泌水后尽快成型。为防止养护前表面干化,可用喷雾法湿润混凝土桥面或采用防蒸发薄膜。

虽然整平器在振捣和刮平混凝土方面有极好的效果,但在预防早期裂缝方面却较差。对于混凝土桥面来说最好的方法是设计成型机具用最短的操作时间快速捣实混凝土,使其立刻成型。4　混凝土的养护

延长湿治养护时间能促进混凝土强度增长、减少收缩。施工完成后的最初几天对桥面的强度和耐久性至关重要,因此要尽快实施养护。

最佳的养护包括前期喷雾湿润,在成型后马上添加养生混合剂,进行不间断湿治养生。养生混合剂的主要功能是减少初期混凝土干硬并缓和湿治养生结束后的干化。通常把湿治养生和养生混合剂结合使用来防止水化过程的蒸发并冷却混凝土,实施中须保证养生混合剂均匀分布于混凝土表面。

・

9

1

・

　　　第28卷第11期

2002年11月　　　　　　　　　　　　　　　

山西建筑

SHANXI　ARCHITECT URE

　　　　　　　　　　　　　　V ol.28N o.11

N ov.　2002

文章编号:100926825(2002)1120110202

消除路基沉降的几种处理方法

刘绳平

摘　要:通过对祁临高速路路基沉降原理的分析,介绍了设计、施工阶段为消除路基沉降的危害而采取提高原地面承载

力,加强排水设施及软弱地基处理等方法,从而减少路基沉降,保证了路基的稳定性。关键词:路基,沉降处理,方法中图分类号:U41611文献标识码:A

引言

高速公路施工路基沉降,特别是不均匀沉降,将导致路面断

裂不平整以及构造物两侧路面错台,严重影响公路的质量及行车效果,尤其在软土地基及湿陷性黄土段施工如何合理处治,有效降低路基沉降,消除路基沉降危害已成为高速公路建设的一个重要课题。下面结合祁临高速公路建设过程,介绍几种消除路堤沉降危害的方法。

1　工程简介

祁县—临汾高速公路是国道主干线二连浩特一河口公路在山西境内的一段,是山西省规划的“三纵八横”公路网中沟通山西省南北中“纵主干线”和大运高速公路的重要组成部分。祁临17标界于洪洞与临汾之间,桩号为K 149+700～K 167+750,全长18.05km ,沿线土质为湿陷性黄土,其中K 149+700～K 155+600段受汾河及其支流和七一渠灌溉农田的影响,地下水位较高,表层及地面下十几米均为软流塑黄土,含水量高,渗透性小,孔隙比大,抗剪强度低,压缩系数大,为典型的软土地基。

2　路基沉降的原理分析

土是水、气、土粒的三相体,当土体承受荷载时,土的应力可分为两部分:其中由土粒承担的应力称为有效应力;另一部分则由土粒间的水气承担,称为孔隙应力。土的沉降就是指土在应力的作用下水气排除,土的体积变小和土的有效应力增大,造成土粒的压缩而引起的地基竖直变形。高速公路施工中不可避免的出现路基沉降,如何消除路基不均匀沉降及减少路基的工作沉降,是关系到高速公路施工与设计成败的关键因素。

3　设计阶段

311　

加大地质勘探孔位密度,详细调查沿线的地质情况,优化路线的平曲线,尽量避免路基穿过软基段或选择软土层较薄段,以减少路基总沉降量,降低工程造价。

312　合理设计路线纵坡。黄土的湿陷性决定路基尽量避免高填

方。但填土过低会引起结构物与路基沉降不一致,通车后产生桥头跳车、路面断裂的现象,因此应选择适宜的填土高度,尽量避免和减小以上两种情况造成的路基沉降危害的影响。

313　减少不同结合面的出现。在设计桥跨结构中,要充分考虑

黄土施工的特点,对跨越深沟的桥梁结构若跨径不足,在桥头两侧会出现高填方,导致出现填方挖方结合面;路基填方与桥梁结构结合部,不同性质的道路形式导致沉降不一致。

314　台背回填选择透水性材料天然砂砾。因采用砂砾回填,台

背的沉降量较填土小,为保证台背与填土段沉降的过渡,台背回填按1∶1坡度由厚变薄,使路基沉降由小到大过渡,对于刚性基础结构物,采取桥头搭板使路面由刚性到柔性逐渐过渡。

315　因地制宜对不同段落的软基采用不同的处理方式。能浅层

处理的,采用换填砂砾、抛石挤淤等浅层处理措施;需深层处理的,采用碎石挤密桩、粉喷桩、塑料排水板加堆载预压等处理。

316　完善排水系统,避免路基积水。采取排水沟、边沟、拦水带、

急流槽、截水沟、分隔带排水系统等多种排水形式,结合天然沟渠排除路基积水。

　　在洒布养生混合剂且混凝土达到刻痕硬度后便可开始不间断的湿润养护,如经常对混凝土表面喷水雾或洒水,或者用饱水性薄膜(麻袋、塑料等)覆盖混凝土桥面并周期性洒水。可能的话,宜在覆盖前预先湿润吸水覆盖物。为减少横向裂缝,湿润养生至少应持续7d 以上,以时间长为佳。同时,应注意使桥面的边、角保持湿润并免受风吹,在湿润养生后再次使用养生剂也可降低干化率及开裂的可能。

5　桥梁设计对裂缝的影响

研究发现对横向桥面裂缝起主要影响作用的是混凝土配合比设计和几个关键施工过程,但桥梁设计的几个基础要素也对裂缝有较小影响。桥面板的几何尺寸、大小及空间位置,下承梁的类型,都对新建桥梁桥面横向裂缝的数量有很大影响。在某些施工状况很好的情况下,恰恰是这些设计因素导致裂缝的延展。

Prevention measures of the transverse cracks on concrete bridge decks

H AN Chun 2ping

(Guangling Communication Bureau ,Guangling 034405,China )

Abstract :In this paper the cracks causes of concrete bridge deck pavement and its in fluencing factors are discussed from concrete mix proportion ,spreading ,maintenance ,design and other aspects.S ome corresponding prevention measures are proposed to reduce the transverse cracks in concrete.K ey w ords :transverse cracks ,decks pavement ,prevention measures ,shrinkage stress

・

011・第28卷第11期2002年11月　　　　　　　　　山西建筑SHANXI 　ARCHITECT URE

　　　　　　　　　　　　　　　　　V ol.28N o.11N ov.　2002　　下载本文