防止混凝土开裂的措施毕业论文

对混凝土桥墩开裂的原因及对策分析论文

摘要：

近年来，随着城市公路交通量的增加，公路、桥梁负荷上升、其承载力日趋饱和，考虑不少公路、桥梁采用混凝土结构，且大多为建国后所建，桥龄基本在40年左右，这些旧有桥梁很多都已出现老化、破损、裂缝等现象。大体积混凝土施工的关键问题是控制混凝土温度，防止混凝土裂缝的产生，因此，施工前要制定针对大体积混凝土施工的技术方案，即防止混凝土产生温度裂缝的预案。针对方形桥墩易于开裂的问题，本文通过对方形桥墩在设计、施工及运营期间可能出现的裂缝原因进行列述，并就施工期间水化热、运营期间的温度骤降因素建立有限元模型进行应力场分析，根据分析结果提出相应的处理对策。

关键词： 桥梁工程方形桥墩裂缝对策

引言：

根据相关病害调查，桥墩裂缝是混凝土桥梁最主要的病害形式之一：桥墩作为桥梁结构中重要的下部构件，不仅承担着上部结构及汽车等产生的竖向轴力、水平力和弯矩，有时还受到风力、土压力、流水压力以及可能发生的地震力、冰压力、船只和漂流物对墩台的撞击力等荷载的作用。桥墩墩身裂缝直接影响且损害其自身乃至整体桥梁（根据混凝土结构缺损状况评定标准，墩台部件权重约占全桥的50%）的安全性、实用性、耐久性和美观。

裂缝形成原因归结为温度裂缝，温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错；裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。

1、裂缝成因。

分析桥墩病害的主要表现形式为：混凝土剥落、露筋、砌体风化、灰缝脱落、水平裂缝、竖向裂缝、网状裂缝、水平位移、倾斜、沉降等。其中，裂缝作为混凝土结构的主要病害之一，其成因复杂繁多，裂缝划分无严格界限，每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要因素，其余因素对于裂缝起到继续发展或加剧劣化的作用。常见的墩身裂缝形式包含：桥墩中心线附近的竖向裂缝、桥墩在日照时间较长侧的裂缝、桥墩模板对拉筋孔处的裂缝、桥墩模板分块接缝处的裂缝、桥墩顶部环向裂缝以及混凝土表面细小、不规则的裂缝。究其开裂原因，拟从桥墩的设计、施工及运营使用三方面进行分析论述。

（1）桥墩设计。

桥墩在设计阶段，结构不计算或漏算、结构受力假设与实际受力不符，内力与配筋计算错误，结构的安全系数不够、设计时考虑的施工可能性与实际情况出现差异等均会使桥墩在外荷载直接作用下产生裂缝。

（2）桥墩施工。

桥墩施工过程中，水化热效应、施工工艺、材料自身等因素都会影响桥墩开裂。

①水化热。混凝土浇注过程中水泥水化放热，受混凝土自身的不良导热性和混凝土热胀冷缩性质影响，桥墩内部温度升高体积膨胀而外部温度相对较低发生收缩，内外相互作用易导致桥墩混凝土外部产生很大的温度拉应力，当混凝土抗拉强度不足以抵抗该拉应力时，会引发桥墩竖向开裂。该类裂缝仅存在于结构表面。

②施工工艺。

在桥墩浇注、起模等过程中，若施工工艺不合理、质量低劣，可能产生各种形式的'裂缝，裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度都因产生的原因而异：模板的倾斜、变形以及接缝都可能会使新浇注的混凝土产生裂缝；混凝土振捣不密实、不均匀，也会引发蜂窝、麻面等缺陷；混凝土的初期养护时的急剧干燥也会引发混凝土表面的不规则裂缝；混凝土入模温度过高、施工拆模过早也会导致墩身开裂。

（3）桥墩运营。

桥梁在运营阶段，交通量的增长、超出设计荷载的重型车辆过桥、钢筋的锈蚀等都会影响桥梁墩柱及其它构件的裂缝开展情况。当墩柱受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝，则应特别注意，往往是结构达到承载力极限的标志。此外，环境温度对桥墩等构件的开裂影响也不容忽视，引起混凝土桥墩温度变化的主要因素包括：年、月温差、日照变化、骤降温差等，尤其是入冬期间温度骤降极易造成桥墩等大体积构件开裂。

2、裂缝对策研究。

混凝土不可避免地带裂缝工作，裂缝的存在和发展也将一定程度地削弱相应部位构件的承载力，并进一步引发保护层剥落、钢筋锈蚀、混凝土碳化、持久强度低等，甚或危害桥梁的正常运行和缩短其使用寿命。因而，针对前裂缝在设计、施工及运营阶段可能出现的原因，进行控制对策的研究，列述如下。

（1）设计阶段。

在计算模型选取合理、桥墩强度、刚度、稳定性等满足规范要求的条件下，可选择尺寸较小的圆形截面桥墩，以一定程度地减缓减弱其温度应力峰值，从而降低其开裂风险。此外，在桥墩四周加防裂钢筋网，配筋除满足承载力及构造要求外，应结合水泥水化热引起的温度应力增配钢筋，以提高钢筋控制裂缝的能力。

（2）施工阶段。

①水化热。

R.Springenschmid认为，混凝土的2/3应力来自于温度变化，1/3来自干缩和湿胀。典型的波特兰水泥会在开始3天内放出约50%的水化热。可见，水化热是混凝土早期温度应力的主要来源，过快过高的水化热是早期开裂的主要原因。针对水化热效应，可采取以下措施以改善并控制开裂情况：在满足设计强度的前提下，尽可能采用圆形截面柱、尽可能采用低标号混凝土；采用低水化热的水泥或掺粉煤灰的水泥或掺缓凝剂，其对改善混凝土和易性、降低温升、减小收缩具有较好的效果，也可提高自身抗裂性。此外，对墩身内部布设冷水管以循环降温。

②入模温度。

降低混凝土的入模温度也是一项降低混凝土温度应力的重要措施。一般的，混凝土从塑形状态转变为弹性状态时，浇注温度越低开裂倾向越小。过高的入模温度会加剧了混凝土的早期温升，使得温度应力更大。

③其它。

桥墩的模板应具备足够的强度、刚度和稳定性，可承受新浇混凝土的重力、侧压力以及施工过程中可能产生的各种荷载；混凝土的振捣密实、均匀，可有效防止收缩裂缝，不可过捣，否则造成混凝土离析；拆模不应太早，混凝土终凝后对墩柱表面应及时的保湿保温养护，使水泥水化作用顺利进行，以提高混凝土的抗拉强度。主要养护方法包括：覆盖养护、浇水养护、储水养护和薄膜养护等。

（3）运营阶段。

运营阶段的抗裂措施应主要包含两方面内容：对潜在开裂隐患的控制和既有裂缝的修补控制。对于前者，若不考虑地震、撞击等偶然因素的影响，桥梁在运营期间的裂缝则主要跟环境变化相关。根据前文的温度骤降影响分析，圆形截面柱的抗裂情况较另2者略优，因而，可优先选择圆截面柱作为桥墩的设计方案。

除此，可在温度骤降前期或初期，于桥墩表面附加保温材料或涂抹防护材料以削减温度骤降带来的影响。对于后者，虽然对桥墩混凝土的原材料、配合比及工艺等方面加强预防措施，但混凝土桥墩的裂缝仍不可避免。根据《公路工程质量检验评定标准》规定，公路桥墩裂缝缝宽>0.15mm，铁路桥墩裂缝缝宽>0.2mm以下的局部收缩裂缝，须进行处理、修补。对于运营期间出现的裂缝，由变形变化所引起的裂缝，其无承载力危险，可采用防水型化学灌浆技术作一般表面处理。

混凝土桥墩工程中，多属于大体积混凝土工程，较易出现裂缝。只有在设计、施工、运营各阶段进行科学、合理的运作，可减轻减缓混凝土的裂缝开展。根据前文，相同体积情况下，满足强度、刚度、稳定性要求后，圆截面柱较矩形柱受施工期间水化热、运营期间温度骤降所引起的温度应力小，因而建议桥墩设计采用圆截面。

现浇混凝土施工裂缝原因分析及预防措施论文

混凝土是一种非匀质材料，脆性较大，具有较高的弹性模量、较低的抗拉强度，加之外部因素的影响，使现浇混凝土裂缝产生的原因较为复杂。总结许多工程实际，多数裂缝发生在混凝土拌和物的初凝到终凝这段时间内，其表面症状也不一。不同结构构件的裂缝成因也就不一样。

一、混凝土裂缝产生的主要原因有：

1、温度变化大，在混凝土内部产生拉应力，产生温度胀缩裂缝。2、湿度不匀引起表面干燥收缩，开成裂缝。

3、混凝土中掺加外加剂的碱骨料反应，产生内部应力膨胀开裂。、4、混凝土表面塑性收缩引起裂缝。

5、浇筑过程中，振捣不足或过度振捣使混凝土产生离析和泌水，在表面形成水泥含量较多的水泥浆层，水分蒸发，易形成收缩裂缝。

6、混凝土配合比不良，胶—骨料过大和砂率过大，混凝土本身缺少抵抗温度，干缩变形的.骨架作用，容易开裂。

7、养护不当是造成现浇混凝土裂缝的主要原因，过早养护会影响混凝土的胶结能力，过迟养护，混凝土表面游离水蒸发过快，水泥缺少必要的水化水，而产生急剧的体积收缩，产生裂缝。

8、在施工中混凝土未达到规定强度过早拆模；在混凝土未达到终凝时间就上荷载，施工中不注意钢筋的保护，钢筋移位，后浇带未按设计规范要求施工等都可能造成混凝土的裂缝。

二、裂缝预防控制措施

从上面的分析可以看出，很多因素都会导致混凝土产生不同程度的裂缝，因此必须采取多种措施加以控制。

（一）混凝土的制作

1、材料的选用；

（1）对于大体积混凝土应采用水化热低的矿渣水泥、粉煤灰水泥。

（2）掺加适宜的外加剂，如添加碱水防裂剂，改善水泥浆的稠度，提高混凝土的抗拉强度。

（3）精细骨料的选择，采用适宜的砂率。

2、搅拌技术措施：

（1）各种材料称量准确。

（2）严格控制水灰比，混凝土应充分搅拌。

3、混凝土的运输：

（1）采取的混凝土运输方式，应当严格掌握混凝土从搅拌机卸出后到浇筑完毕的延续时间，不得超出规范的要求和试配的初凝时间。

（2）对商品混凝土应就近选择搅拌站，并向搅拌站提出具体的技术要求，包括施工部位、强度等级、坍落度及允许偏差，有无早强及缓凝要求、初凝时间、浇筑速度等。

4、混凝土浇筑

对不同的混凝土构件，应有针对性的采用相应的浇筑工艺，浇筑大体积混凝土首先应制定详细的浇筑施工方案。采取切实可行的措施。

（1）合理的分缝分块，安排合理的浇筑顺序。

（2）热天浇筑混凝土时分层浇筑，减小浇筑厚度，利用浇筑层面散热。

（3）在混凝土中埋设降温水管，通入冷水降温。

（4）合理安排浇筑顺序，避免过大的高差和侧面长期暴露。

（5）注意控制钢筋位置，防止钢筋位移造成混凝土保护层过大而开裂。

浇筑薄形构件时，控制措施尤为重要：

（1）严禁在浇筑时在混凝土中任意加水。

（2）尽量避免中高温天气施工。

（3）浇筑时及时移动混凝土布料管，以防止出料口处混凝土过于集中。

（4）使用合适的振捣设备，在浇筑前，应将基层和模板充分湿润，振捣时避免过度或不足。

（5）混凝土振捣完后，先用木刮刮平，在初凝时，用木抹子做第一次抹压，要求加力较大，使面层充分达到密实。在混凝土终凝前进行二次抹压，抹压力应比第一次抹压力较大，使混凝土面层再次充分达到密实。

5、混凝土的养护措施

（1）及时养护，应在浇筑完后12小时内对混凝土加以覆盖保湿养护。根据采用水泥品种不同，确定养护时间，洒水养水应以保持混凝土处于湿润状态为宜。

（2）薄膜布养护应在振捣二次抹压后立即塑料薄膜严密覆盖，保证混凝土在不失水的情况下得到充足的养护，同时辅以洒水养护。

（3）蓄水养护，对大面积楼板可采用此方法。

（4）冬期浇筑混凝土后，应采用适宜可行的养护方法，但总归要保证混凝土的环境温度。如蓄垫法养护覆盖式养护、暖棚法养护、电热法养护等。

三、工程实例

我单位施工的温州大厦工程，建筑面积达53600㎡，箱形基础，框剪结构，筏板厚1.2米，防水板厚0.4米，楼层板厚120——200㎜，板跨度5—9.5米不等，由于严格采用合适的混凝土裂缝控制措施，裂缝产生极少。特别是筏板、防水板控制措施得力，没有产生裂缝，200㎜厚大跨度现浇板采用薄膜覆盖与洒水综合养护，没有一处裂缝。

四、结束语

以上对现浇混凝土施工裂缝原因分析及预防措施的采用能够很好的解决这一施工质量通病问题，而关键在于我们在施工中如何去贯彻执行，是否有可靠、健全的制度去规范。