Con el continuo progreso de la sociedad, el país ha aumentado su inversión en puentes, y el hormigón se utiliza cada vez más en las estructuras de los puentes. Sin embargo, cada vez se exponen más problemas de calidad, entre los que destaca especialmente el problema de las grietas en las estructuras de hormigón y es un problema técnico urgente que debe resolverse. Aunque las grietas estructurales son teóricamente inevitables, es completamente posible reducirlas y controlarlas mediante medidas técnicas de gestión en aplicaciones al suelo. Resumen: Basado en muchos años de experiencia en la gestión de la construcción de puentes, el autor analiza brevemente las causas, las medidas preventivas y los métodos de tratamiento de las grietas del hormigón en puentes, que pueden usarse como referencia para los administradores de la construcción de puentes.
1. Causas de grietas en puentes de hormigón
(1) Calor de hidratación del cemento
En las primeras etapas del vertido del hormigón se produce una gran cantidad de calor. de hidratación se genera durante la hidratación del cemento, provocando que la temperatura del hormigón aumente rápidamente. Sin embargo, debido a las buenas condiciones de disipación de calor en la superficie del concreto, el calor se puede disipar a la atmósfera, por lo que el aumento de temperatura es menor; sin embargo, debido a las malas condiciones de disipación de calor, la disipación de calor dentro del concreto es lenta; y el calor emitido por el cemento no es fácil de disipar, lo que provoca un mayor aumento de temperatura. El cambio de temperatura causado por el calor de hidratación del cemento está relacionado con la calidad del concreto, como la cantidad de cemento y cenizas volantes, y la cantidad de calor de hidratación del cemento por unidad de volumen aumenta exponencialmente con la edad del concreto. y generalmente alcanza la temperatura máxima en 3-5 días. A medida que aumentan la edad y el módulo elástico, las restricciones sobre la contracción por enfriamiento interno del concreto se vuelven cada vez mayores, lo que resulta en grandes esfuerzos de tracción. Las grietas por temperatura comienzan a aparecer cuando la resistencia a la tracción del hormigón es insuficiente para resistir esta tensión de tracción.
(B) Asentamiento desigual de los cimientos
Cuando se produce un asentamiento desigual de los cimientos, provocará una deformación por restricción de los componentes y cambiará la tensión de tracción dentro de la estructura. Una vez que la tensión de tracción dentro de la estructura excede su propia resistencia a la tracción, se producirán grietas por asentamiento en las partes débiles de la estructura. En la ingeniería de puentes, las principales causas de las grietas por asentamiento desigual son las siguientes:
1. La precisión de las mediciones geológicas es insuficiente y los datos de las pruebas son inexactos. El diseño y la construcción sin una comprensión completa de la geología es la causa principal del asentamiento desigual de los cimientos.
2. Las condiciones geológicas del suelo son demasiado diferentes. Para los puentes construidos en valles, las condiciones geológicas en el valle son muy diferentes a las de las laderas. En los valles fluviales incluso hay cimientos débiles y el suelo de los cimientos se asienta de manera desigual debido a la diferente compresibilidad.
3. Las cargas estructurales son demasiado diferentes. Cuando las condiciones geológicas son aproximadamente las mismas, puede ocurrir un asentamiento desigual cuando la diferencia de carga entre varias partes de la base es demasiado grande. Por ejemplo, si la carga en el medio de una alcantarilla tipo cajón de alto relleno es mayor que los dos lados, y el asentamiento en el medio es mayor que los dos lados, la alcantarilla tipo cajón puede agrietarse.
4. Los tipos de cimentaciones estructurales son bastante diferentes. En el mismo puente, el uso mixto de diferentes cimientos, como cimientos expandidos y cimientos de pilotes, o cimientos de pilotes con grandes diferencias en el diámetro o longitud del pilote, o cimientos expandidos con grandes diferencias en las elevaciones de los cimientos, también pueden causar un asentamiento desigual de los cimientos. .
5. Levantamiento por heladas de los cimientos. En condiciones bajo cero, el suelo de los cimientos con alto contenido de agua se expande debido a la congelación. Una vez que la temperatura aumenta, el suelo congelado se derrite y los cimientos se hunden. Por lo tanto, la congelación o descongelación de los cimientos provocará un asentamiento desigual.
6. Una vez construido el puente, las condiciones originales de los cimientos cambian. Por ejemplo, después de que la mayoría de los cimientos naturales y artificiales se sumergen en agua, especialmente los suelos de cimientos especiales como el loess y el suelo expansivo, la resistencia del suelo disminuye y la deformación por compresión aumenta cuando se expone al agua, lo que puede causar un asentamiento desigual.
(3) Cambios de diferencia de temperatura
Durante el proceso de construcción del hormigón, los cambios en la temperatura externa tienen un gran impacto. La temperatura interna del hormigón es la suma de la temperatura de vertido, el aumento de temperatura adiabático del calor de hidratación y el enfriamiento estructural. Cuanto mayor sea la temperatura exterior, mayor será la temperatura estructural del hormigón. Si la temperatura externa desciende, el rango de enfriamiento del concreto aumentará. Especialmente cuando la temperatura externa desciende repentinamente, la diferencia de temperatura entre el concreto externo y el interno aumentará. El estrés por temperatura es causado por la deformación causada por la diferencia de temperatura. Cuanto mayor es la diferencia de temperatura, mayor es el estrés por temperatura. El hormigón tiene la característica de expansión y contracción térmica. El hormigón puede deformarse cuando cambia el ambiente externo o la temperatura interna. Si se restringe la deformación, se desarrollan tensiones en la estructura. Las grietas por temperatura ocurren cuando la tensión excede la resistencia a la tracción del concreto.
(4) Deformación por contracción del hormigón
En la ingeniería actual, las grietas del hormigón causadas por la contracción son las más comunes. El hormigón contiene una gran cantidad de huecos, poros gruesos y poros capilares. Hay agua en los poros. La actividad del agua afectará una serie de propiedades del hormigón, provocando que el hormigón se contraiga y deforme, provocando grietas. La deformación por contracción del hormigón presenta principalmente las siguientes formas:
1. Es una contracción causada por la acción química durante el proceso de endurecimiento del hormigón y es el resultado de la unión química del agua y el cemento.
2. Contracción plástica. En las primeras etapas del vertido del hormigón, la reacción de hidratación del cemento es intensa, se forman gradualmente cadenas moleculares y el agua se evapora rápidamente, lo que hace que el hormigón pierda agua y se encoja. En este momento, se produce una contracción y deformación desiguales entre el agregado y el aglutinante. .
3. Contracción por carbonatación. Se refiere a la deformación por contracción causada por la reacción química entre el dióxido de carbono de la atmósfera y el hidrato de cemento.
4. Contracción en seco. La piedra de cemento se encogerá y expandirá en estado seco y húmedo, y la contracción máxima se produce después del primer secado.
(5) Grietas causadas por la corrosión de las barras de acero
Debido al espesor insuficiente de la capa protectora, la capa protectora de hormigón se corroe y carboniza por el dióxido de carbono en la superficie del acero. barras, reduciendo la alcalinidad del hormigón alrededor de las barras de acero, o debido a la intervención del cloruro y el alto contenido de iones cloruro alrededor de las barras de acero puede destruir la película de óxido en la superficie de las barras de acero y provocar reacciones de corrosión. El hidróxido de hierro como sustancia oxidada aumenta varias veces en comparación con el volumen original, generando así tensión de expansión y provocando que la capa protectora se agriete. El hormigón se agrieta, se agrieta a lo largo de la dirección longitudinal de las barras de acero y el óxido penetra en la superficie del hormigón.
(6) Grietas causadas por heladas
Cuando la temperatura atmosférica es inferior a cero, el hormigón saturado de agua se congela, el agua libre se convierte en hielo y el volumen se expande, lo que hace que el hormigón se desmorone. tensión de expansión. Al mismo tiempo, la migración y redistribución del agua sobreenfriada en los poros del gel de hormigón provoca una presión osmótica, que aumenta la fuerza de expansión en el hormigón, reduce la resistencia del hormigón y provoca grietas. En particular, el hormigón se ve más afectado por la congelación cuando se fragua inicialmente, y la resistencia del hormigón se pierde en gran medida una vez que madura. Cuando los agregados en el concreto tienen muchos huecos y una fuerte absorción de agua, los agregados contienen demasiada tierra y otras impurezas, la relación agua-cemento del concreto es demasiado grande, la vibración no es densa, el mantenimiento no es bueno y el El concreto se congela en la etapa inicial, puede provocar que la escarcha se acumule en la grieta del concreto.
(7) Razones de los métodos de construcción y calidad del proceso de construcción.
Durante el proceso de producción, transporte e instalación de componentes estructurales de hormigón, los métodos de construcción no son razonables, la calidad de la construcción es baja y es probable que se produzcan diversas formas de grietas. Las principales razones de las grietas son las siguientes:
1. Control estricto sobre el ingreso de agregados: La planta de grava no controla estrictamente la gradación y producción de grava y piedras que ingresan al sitio desde la unidad de construcción. se mezclan entre sí, lo que da como resultado Las mezclas de concreto tienen poca trabajabilidad, lo que resulta en fluctuaciones en la calidad del concreto, y el concreto de mala calidad es propenso a agrietarse.
2. El soporte no es lo suficientemente denso o rígido antes de la construcción, y el soporte se hunde de manera desigual después de que se vierte el concreto durante la construcción, el encofrado no es lo suficientemente rígido y cuando se vierte el concreto, el El encofrado se deforma debido al peso del hormigón y a la presión lateral.
3. La velocidad de alimentación del vertido del hormigón no es oportuna, la continuidad es deficiente y el tiempo de mezclado no está bien controlado.
4. El hormigón se vierte demasiado rápido y la fluidez del hormigón es baja. Antes del endurecimiento, el hormigón no se vertió lo suficiente y después del endurecimiento, el hormigón se vertió demasiado.
5. El hormigón no se vibra de forma densa y uniforme, lo que provoca fugas o vibración excesiva, lo que produce panales, superficies picadas y huecos, lo que provoca debilitamiento de la sección, corrosión de las barras de acero u otras grietas por carga. .
6. Un mantenimiento insuficiente del hormigón provocará pérdida de agua en el hormigón, lo que provocará tensiones de tracción en la superficie del hormigón y grietas irregulares.
7. El encofrado se retira demasiado pronto durante la construcción y la resistencia del hormigón es insuficiente, provocando que los componentes se agrieten por su propio peso o carga de construcción.
2. Medidas de control y prevención de grietas en el hormigón de puentes
En vista de las razones anteriores, se deben tomar las siguientes medidas para controlar y prevenir las grietas en el hormigón de puentes.
Medidas de diseño
1. Utilice formas estructurales razonables y bloques de construcción razonables. Si se permiten juntas de construcción horizontales durante la construcción de concreto, se deben configurar en bloques de acuerdo con los requisitos de las grietas de temperatura y se deben proporcionar los métodos de conexión necesarios.
2. Disposición y distribución razonable de las barras de acero: intente utilizar barras de acero de pequeño diámetro y poco espaciadas y refuércelas en el borde de la estructura o en secciones transversales variables. en la superficie.
3. Para evitar grietas por corrosión en las barras de acero, el ancho de la grieta debe controlarse de acuerdo con las especificaciones durante el diseño y se debe utilizar un espesor de capa protectora suficiente.
4. Calcular razonablemente el asentamiento del edificio durante la fase de uso para controlar las grietas amplias provocadas por el asentamiento desigual de los cimientos.
(2) Optimización de las materias primas del hormigón
El propósito de optimizar las materias primas del hormigón y las proporciones de mezcla es hacer que el hormigón tenga una mayor resistencia al agrietamiento.
1. Utilizar cemento con bajo calor de hidratación. El calor de hidratación del cemento varía mucho según la composición mineral y la cantidad de materiales de mezcla. El contenido de aluminato tricálcico y silicato tricálcico es alto y el calor de hidratación es alto cuanto más materiales se mezclan, menor es el calor de hidratación del cemento; Para reducir el calor de hidratación del cemento, reducir el aumento de temperatura adiabático del hormigón y la temperatura interna del hormigón, reduciendo así la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior, se deben seleccionar productos de cemento con bajo calor de hidratación.
2. Mezclado con cenizas volantes. Se puede utilizar una cantidad adecuada de cenizas volantes para reemplazar parte del cemento y reducir el pico de alta temperatura causado por el calor de hidratación. Después de mezclar las cenizas volantes con el concreto, pueden mejorar la impermeabilidad y durabilidad del concreto, reducir la contracción, reducir el calor de hidratación del sistema de material cementoso, aumentar la resistencia a la tracción del concreto, inhibir la reacción álcali-agregado y reducir la necesidad de aire fresco. Mezclado. Sangrados de hormigón. 3. Selección de áridos. Se debe dar prioridad a los agregados con pequeños coeficientes de expansión térmica y bajo contenido de lodo, y se debe enfatizar la gradación continua de los agregados. Cuando las condiciones lo permitan, se deben utilizar tanto como sea posible agregados con tamaños de partículas más grandes. Esto se debe a que, por un lado, la resistencia del agregado en sí es mucho mayor que la del cemento coloide; por otro lado, el uso de agregados graduados continuamente puede aumentar el volumen de agregados en el concreto, reduciendo en gran medida la cantidad de agregados; cemento, reduciendo así indirectamente el calor de hidratación.
4. Optimizar la proporción de mezcla de hormigón. Diseñe cuidadosamente la proporción de mezcla de concreto y determine la proporción de mezcla utilizada en la construcción mediante experimentos. Controle estrictamente el contenido de lodo de los agregados de arena y grava, y opte por ahorrar cemento y reducir el aumento de temperatura adiabático del concreto bajo las condiciones de cumplir con el nivel de resistencia de diseño del concreto, diversos requisitos de rendimiento del concreto y los requisitos de fluidez del concreto bombeado.
(3) Tratamiento de cimientos
1. Utilice cimientos de pilotes (excepto cimientos por gravedad asentados sobre losas de roca) y ensanche la parte inferior tanto como sea posible para evitar la insuficiencia de la parte inferior. Se asienta uniformemente.
2. Consolidar la base, reemplazar el relleno y compactarlo para asegurar un asentamiento uniforme. La profundidad de la base debe considerar la influencia del suelo congelado, se recomienda integrar la estructura inferior; y realizar un tratamiento técnico en la base tanto como sea posible. Reducir el asentamiento desigual.
3. La capacidad de carga de la nueva base debe ser adecuadamente mayor que la de la base original; las conexiones transversales deben reforzarse para reducir el impacto del asentamiento sobre la tensión de las juntas nuevas y antiguas.
4. Aumentar la rigidez de la capa de pavimento de hormigón de cemento del tablero del puente es una medida importante para mejorar la integridad de la superestructura del puente.
5. puente, la cimentación debe El asentamiento diferencial se considera propiamente como una carga.
(4) Tomar las medidas constructivas adecuadas.
Los métodos de construcción apropiados no solo pueden reducir la temperatura máxima dentro del concreto, sino también reducir la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior del concreto, reduciendo efectivamente la aparición de grietas por temperatura y logrando el propósito de controlar las grietas. .
1. Durante el proceso de construcción del hormigón, para reducir eficazmente la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior del hormigón, a menudo se utiliza el vertido de bloques. El vertido segmentado se puede dividir en dos tipos: método de vertido en capas y método de vertido segmentado por saltos. Actualmente existen tres esquemas de vertido para el método de vertido en capas: método de capas integral, método de capas segmentadas y método de capas inclinadas. El vertido en capas integral significa que después de verter la primera capa, cuando se vierte la segunda capa, la primera capa de hormigón aún no se ha fraguado, por lo que se lleva a cabo paso a paso hasta que se completa el vertido en capas segmentadas que sean adecuadas para más espesas; concreto Un proyecto que es pequeño pero tiene un área o longitud grande. Durante la construcción, el hormigón se vierte primero desde el fondo y luego hasta la tercera capa después de una cierta distancia, de modo que las otras capas se vierten hacia adelante en secuencia. Las capas inclinadas son adecuadas para verter capas cuya longitud sea mayor que tres veces el espesor de; la estructura. El trabajo de vibración comienza desde el extremo inferior de la capa de vertido y avanza gradualmente hacia arriba. En este momento, la pendiente de pavimentación del hormigón de vertido frontal debe ser inferior a 1:3 para garantizar la calidad de la construcción entre las capas de hormigón.
Cuando el tiempo lo permite, la estructura de concreto se puede verter en múltiples capas y la capa de construcción se trata como una junta de construcción, es decir, tecnología de vertido de capa delgada, que puede disipar completamente el calor de hidratación dentro del hormigón y al mismo tiempo, prestar atención a los intervalos entre los vertidos en capas. En la actualidad, el hormigón hidráulico sigue el principio de capas delgadas e intervalos cortos, y los requisitos de procesamiento para las juntas de construcción son muy estrictos en la construcción de hormigón de puentes, debido a su volumen relativamente pequeño, vertido integral de una sola vez y vertido completo en múltiples capas; se utilizan a menudo.
2. Tecnología de vibración. Se utiliza tecnología de vibración secundaria, es decir, el concreto vertido se vibra dos veces antes del límite de vibración para mejorar la resistencia y resistencia al agrietamiento del concreto y eliminar la humedad y los poros causados por el sangrado del concreto en la parte inferior del agregado grueso y el acero horizontal. Las barras, mejoran la fuerza de unión entre el hormigón y las barras de acero, previenen el asentamiento y las grietas del hormigón, reduciendo así las microfisuras internas, aumentando la densidad del hormigón y aumentando la resistencia a la compresión del hormigón en un 10-20.
3. Medidas para reducir la temperatura de vertido del hormigón. Los cambios de volumen del concreto causados por el calor de hidratación y los cambios periódicos en la temperatura ambiente pueden causar grietas. Si la temperatura inicial del hormigón se reduce hasta cierto punto, la diferencia de temperatura será menor y la tensión de tracción resultante será menor que la resistencia a la tracción del hormigón, evitando así el agrietamiento del hormigón. Las medidas específicas para reducir la temperatura de vertido incluyen: ① preenfriar el hormigón antes del vertido; (2) reducir la temperatura de las materias primas, como la disipación de calor del cemento, riego de agregados para enfriar, preenfriamiento, etc. (3) Mezclar agua enfriando y agregando hielo; (4) Reducir la intrusión de calor durante el transporte, incluida la reducción de la distancia de transporte, utilizando camiones cisterna con aislamiento especial, envolviendo las tuberías de bombeo de concreto con materiales aislantes, etc.
(5) Mantenimiento del hormigón
El hormigón recién vertido tiene baja resistencia y baja resistencia a la deformación. Si se encuentra con condiciones de temperatura y humedad desfavorables, su superficie es propensa a sufrir una contracción en frío dañina y grietas por contracción en seco. El propósito del aislamiento térmico es reducir la diferencia de temperatura entre la superficie del concreto y el interior y el gradiente de temperatura en la superficie del concreto para evitar la aparición de grietas en la superficie.
Después de nivelar la superficie de concreto, primero rocíe agua sobre la superficie de concreto, luego cúbrala con una película plástica y luego cubra la película plástica con material aislante para mantenimiento. El aislamiento debe cubrirse herméticamente durante la noche para evitar la exposición del hormigón. Cuando la temperatura es alta al mediodía, el material aislante se puede descubrir para una adecuada disipación del calor. Coloque mangueras de inyección de agua debajo de la lámina de plástico inferior a una distancia de 6 a 8 metros. Abra orificios de agua de 5 mm cada 100 mm a lo largo de la tubería e inyecte agua en la tubería de acuerdo con la humedad de la superficie de la placa inferior. Designar a una persona como responsable del proceso de mantenimiento.
3. Métodos de tratamiento de grietas de hormigón
Si las grietas afectan el rendimiento de la estructura de hormigón, se debe discutir, analizar y comparar más cuidadosamente, y se deben buscar métodos rentables. adoptado para lograr el propósito. Se pueden utilizar los siguientes métodos:
(1) Método de tratamiento de superficie
Método: Coloque una película delgada de material a lo largo de la superficie de las grietas del concreto. Generalmente, resina epoxi o vidrio impregnado de resina. Se puede utilizar tela. Durante la construcción, use un cepillo de alambre para cincelar la superficie del concreto, lávela con agua limpia y séquela, rellene los poros de la superficie del concreto con resina similar a una masilla y luego coloque una película delgada sobre ella. Si el único propósito es impermeabilizar, también puede utilizar cepillado asfáltico. Este método es adecuado para grietas capilares donde las juntas son estrechas, difíciles de enlechar y la profundidad no puede alcanzar la superficie de la barra de acero. (2) Método de llenado
Durante la construcción, primero retire los escombros del tanque y aplique imprimación si es necesario. Después del llenado, la masilla debe endurecerse por completo y luego se debe pulir la superficie con una muela abrasiva o una pulidora. Este método se utiliza generalmente para reparar grietas anchas (superiores a 0,3 mm), con un funcionamiento sencillo y de bajo coste. Las grietas con un ancho inferior a 0,3 mm y poca profundidad, así como las grietas de pequeña escala, se pueden tratar simplemente utilizando una ranura en forma de V y luego rellenándola.
(3) Método de inyección
Método: Primero selle las grietas o poros de la estructura desde el exterior, dejando solo la abertura de la lechada y el orificio de escape, y luego use la bomba de lechada para Bombee la lechada de baja viscosidad para presionar una cierta cantidad de presión en las grietas para difundirlas y solidificarlas, restaurando así su integridad, resistencia, durabilidad e impermeabilidad. El lodo incluye principalmente lechada de cemento, epoxi furfurona, poliuretano, etc. Este método tiene una amplia gama de aplicaciones, desde pequeñas grietas hasta grandes grietas, y el efecto del tratamiento es bueno.
Cuatro.
Conclusión
En el proceso de construcción de puentes con hormigón, medidas de diseño razonables, selección correcta de materias primas, medidas de construcción científicas y una gestión de construcción estricta pueden mejorar las propiedades de tracción del hormigón en sí y reducir la aparición de grietas en el hormigón. Asegurar la calidad del proyecto y evitar accidentes que puedan afectar la calidad del proyecto o incluso provocar colapso estructural por grietas.
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