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福州桥面灌浆料早期裂缝的产生及预防

发表时间: 2021-04-08 10:02:07

作者: 福建奥飞新材料有限公司

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桥面灌浆料裂缝是桥梁施工中的一个通病,裂缝将不同程度地降低桥面整体性和耐久性,影响桥梁的使用寿命,严重者可能导致质量事故的发生。

  桥面灌浆料裂缝是桥梁施工中的一个通病,裂缝将不同程度地降低桥面整体性和耐久性,影响桥梁的使用寿命,严重者可能导致质量事故的发生。尽管大批工程技术人员和管理人员在这方面做了坚持不懈的努力,但 “裂缝”依旧像一名顽强的杀手,困扰着人类,因而必须高度重视、严加控制。本文对桥面灌浆料早期裂缝的原因加以分析,并提出一些防范措施,供施工和管理参考:

  

  一、灌浆料材料及半成品

  

  灌浆料(以下简称灌浆料)是以水泥为胶凝材料,与水和骨料按适当比例配合拌制成拌和物经硬化后得到的人造石材。水泥水化所需结合水,一般占水泥重量的25%左右,但拌制灌浆料时,为获得必要的流动性,水灰比通常在0.35~0.8之间,这样就有了多余的水分。灌浆料干缩主要由这些多余水分蒸发造成,水灰比越大,水泥石中毛细孔隙越多,干缩率也越大。试验表明,灌浆料用水量每增加1%,干缩率就增加2-3%。同样,水泥安定性不良;砂石级配差,砂过细,产生干缩性裂缝;砂石含泥量过大,使灌浆料强度急剧降低,减弱抗渗性,干燥时产生裂缝;混凝土配合比不良,砂率过大;不适当的掺用氯盐;水泥的水化热;混凝土沉陷、干缩等等,都会产生导致裂缝的产生。

  

  二、灌浆料裂缝的产生

  

  (一)温差裂缝

  

  温差变形有二种情况:升温与降温。水化过程将释放水化热使灌浆料内部温度升高,而表面温度因受环境影响偏低,造成内部膨胀而外部收缩。灌浆料的膨胀和收缩都会受到骨料的约束,产生强制应力,当此应力过当时的灌浆料抗拉强度时,便产生裂缝。

  

  (二)渗水裂缝

  

  新浇筑灌浆料,不可避免地产生不同程度的集料与水分离现象,造成表面泌水,形成表面裂缝,严重时表面脱皮。渗水裂缝的产生主要与单位用水量有关系。

  

  (三)干缩裂缝

  

  灌浆料在硬化过程中,一部分水分参加水化作用,而其余水分渐渐蒸发,使灌浆料产生干缩变形。如果干缩产生的拉应力过灌浆料硬化初期的抗拉强度时,就会出现裂缝。水分蒸发受环境、季节、气温、空气湿度及风速度等因素的影响。

  

  (四)冻融裂缝

  

  冻融裂缝主要是因桥面灌浆料面大层薄,养生工作很难到位,灌浆料中的水分结冰后因冰胀力而产生裂缝。这多出现在北方地区。

  

  (五)其它裂缝

  

  桥面灌浆料浇筑过程中,还有几种易于避免但较为常见的裂缝。在混凝土浇筑过程中,因钢筋网走样造成保护层厚度过大或过小而产生的裂缝;下层结构不均匀沉降产生的应力破坏;灌浆料张拉后的预应力破坏,这种破坏往往表现为规则的通缝。

  

  三、裂缝的预防

  

  (一)灌浆料材料

  

  “质量”是以“质”为本的,材料的质量决定产品的质量。在实际应用中,应根据工程的不同要求,选用合适的水泥、骨料品种。

  

  就水泥矿物成分而言,桥面灌浆料水泥应选用铝酸三钙含量低,铁铝酸四钙含量高的水泥。就品种而言,水泥忌用矿渣水泥而首推硅酸盐道路水泥及粉煤灰硅酸盐水泥。采用普通水泥的,可在水泥用量不变的情况下,掺入粉煤灰或减水剂。

  

  水泥与骨料的粘结强度是由界面凹凸造成的机械啮合、摩擦力和化学结合力等共同组合而成的。骨料对混凝土强度的影响取决于骨料的表面特征、矿物成分、力学性能等。石子Dmax增大,可减少灌浆料的收缩,但会因薄弱面的增加而使灌浆料的抗剪性降低,故石子Dmax宜适中,并采用连续级配的碎石。砂子宜采用细度模数较大的内河中粗砂,含砂率不应过35%。

  

  (二)灌浆料浇筑

  

  灌浆料在振捣过程中,内部原有的粘着力和摩擦力减小,骨料在重力作用下下沉紧密排列,水泥浆填充空隙,水、汽泡被排出,表面产生泌水现象。规范要求,对渗出水分,不宜直接引走,而用吸水材料吸干,以防带走水泥。现在的混凝土真空脱水工艺也是解决渗水裂缝的较好方法。对于桥面混凝土,经真空脱水后,水灰比在0.31-0.36之间,强度可提高20%-50%,也增强了灌浆料的抗裂性能。

  

  我们认为,在振捣完成后,很大一部分泥质及其有害杂质也随水析出,浮在表面,这种高含泥量砂浆强度差、干缩性大,易在上下两层灌浆料间形成薄弱的夹层,使灌浆料表面龟裂甚至脱皮。在实际操作过程中,桥面灌浆料浇筑面层时谊高出设计5mm左右,在振捣密实后,把高出部分表面砂浆用刮刀予以刮除抹面。

  

  灌浆料初凝前,应进行及时收浆二次抹面,使混凝土进一步密实,并使灌浆料表面产生裂缝愈合。这是消除早期裂缝有效的措施。

  

  灌浆料浇筑应避开高温和低温。按规范要求,在气温低于5℃或高于35℃时是不允许浇筑灌浆料的。

  

  (三)灌浆料养生

  

  灌浆料养生的目的是使灌浆料在一段时间内保持适当的温度、湿度,营造良好灌浆料硬化条件。桥面灌浆料应在浇筑后立即用活动棚罩遮盖或膜式养护剂喷洒,避免水分蒸发过快。目前多采用针刺土工布洒水覆盖并用塑料薄膜保湿的办法进行养生,少数地方采用灌浆料养护剂养生效果也比较理想。桥面灌浆料洒水养护时间不宜小于7d,粉煤灰水泥应再延长7d。

  

  (四)接头接缝处理

  

  灌浆料接头、接缝引起桥面灌浆料裂缝大致有二方面的原因,首先是下层灌浆料(接头、接缝混凝土)硬化造成上层灌浆料(桥面混凝土)的裂缝,主要由下层灌浆料干缩和水汽蒸发所致,故桥面灌浆料的浇筑应在下层灌浆料强度达到70%且养护期不能少于7d后方能进行。其二是接头、接缝灌浆料在受力后发生不均匀徐变。徐变是产生裂缝的直接原因。

  

  桥面灌浆料面积大、厚度薄,比较容易产生裂缝,本文所谈的桥面灌浆料裂缝的预防仅仅是个案,大部分防裂措施也适用于其它灌浆料浇筑。


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