¿Qué hacer si el hormigón del pilar del puente se agrieta?
Las principales manifestaciones de las enfermedades de los pilares de los puentes son: descamación del hormigón, armadura expuesta, erosión de la mampostería, descamación de las juntas de ceniza, grietas horizontales, grietas verticales, grietas de la red, desplazamiento horizontal, inclinación y asentamiento. Entre ellas, las grietas son una de las principales enfermedades de las estructuras de hormigón. Sus causas son complejas y no existen límites estrictos para la división de las grietas. Cada grieta tiene uno o varios factores principales, y los factores restantes desempeñan un papel en el desarrollo continuo o agravamiento de la grieta. Las formas comunes de grietas en los pilares de un puente incluyen: grietas verticales cerca de la línea central del pilar del puente, grietas en el lado del pilar del puente con largas horas de sol, grietas en los orificios de los tirantes del encofrado del pilar, grietas en las uniones del Bloques de encofrado del muelle, grietas circunferenciales en la parte superior del muelle y pequeñas irregularidades en la superficie del hormigón. Las causas de las fisuras fueron analizadas y discutidas desde tres aspectos: diseño, construcción y operación de pilas de puentes.
1.1 Diseño de pilas de puente. Durante la etapa de diseño de la pila del puente, los cálculos estructurales no se realizaron o se omitieron. Los supuestos de tensión estructural eran inconsistentes con las tensiones reales y los cálculos de refuerzo eran incorrectos. Las posibilidades de construcción consideradas en el diseño eran diferentes a las del diseño. condiciones reales Las cargas externas fueron La acción directa provocará grietas en los pilares del puente.
1.2 Construcción de muelles. Durante el proceso de construcción de los pilares del puente, factores como el efecto del calor de hidratación, la tecnología de construcción y los propios materiales afectarán el agrietamiento de los pilares del puente.
1.2.1 Calor de hidratación. Durante el proceso de vertido del hormigón, la liberación de calor de la lechada de cemento se ve afectada por la mala conductividad térmica del propio hormigón y las propiedades de expansión y contracción térmica del hormigón. La temperatura interna del pilar del puente aumenta y el volumen se expande mientras que la temperatura externa es relativamente baja. La interacción entre el interior y el exterior puede causar fácilmente una tensión de tracción de gran temperatura en el exterior del hormigón del pilar del puente. Cuando la resistencia a la tracción del hormigón es insuficiente para resistir esta tensión de tracción, se producirá agrietamiento vertical de la pila del puente. Estas grietas sólo existen en la superficie de la estructura.
1.2.2 Tecnología de la construcción. Durante el proceso de vertido del muelle y levantamiento del encofrado, si la tecnología de construcción no es razonable y la calidad es mala, pueden ocurrir diversas formas de grietas. La ubicación, dirección y ancho de las grietas varían según los motivos: la inclinación, la deformación y las juntas del encofrado pueden provocar grietas en el hormigón recién vertido: el hormigón no se vibra de forma densa y desigual, lo que también puede provocar defectos como panales y picaduras; superficies; mantenimiento inicial del concreto El secado rápido durante el proceso también causará grietas irregulares en la superficie del concreto; la temperatura del concreto que ingresa al molde es demasiado alta, y la eliminación prematura del encofrado durante la construcción también causará grietas en los pilares del puente.
1.3 Explotación del muelle del puente. Durante la etapa de operación del puente, el aumento del volumen de tráfico, los vehículos pesados que cruzan el puente excediendo la carga de diseño, la corrosión de las barras de acero, etc. afectarán el desarrollo de grietas en los pilares y otros componentes del puente. Se debe prestar especial atención cuando se produce desprendimiento en el área de compresión de la pila del puente o cuando hay grietas cortas a lo largo de la dirección de compresión. Esto suele ser una señal de que la estructura ha alcanzado el límite de su capacidad de carga. Además, no se puede ignorar la influencia de la temperatura ambiente en el agrietamiento de pilares de puentes y otros componentes. Los principales factores que provocan cambios de temperatura en los pilares de puentes de hormigón son: diferencias de temperatura anuales y mensuales, cambios de insolación, diferencias repentinas de temperatura, etc. , especialmente en invierno, las caídas repentinas de temperatura pueden provocar fácilmente grietas en componentes de gran volumen, como los pilares de los puentes.
2 Investigación sobre medidas contra las fisuras
El hormigón inevitablemente trabajará con grietas. La existencia y el desarrollo de grietas también debilitarán en cierta medida la capacidad de carga de los componentes correspondientes y. Además, la capa protectora se desprende, las barras de acero se corroen, el hormigón se carboniza y la resistencia duradera es baja, lo que puede incluso poner en peligro el funcionamiento normal del puente y acortar su vida útil. Por lo tanto, en vista de las posibles causas de las fisuras frontales durante las etapas de diseño, construcción y operación, se estudian las contramedidas de control a continuación.
2.1 Etapa de diseño. Cuando la selección del modelo de cálculo es razonable y la resistencia, rigidez y estabilidad de la pila del puente cumplen con los requisitos de la especificación, se puede seleccionar una pila de puente de menor tamaño para reducir la velocidad y debilitar su tensión de temperatura máxima hasta cierto punto, reduciendo así su riesgo de agrietamiento. Además, se añadió una malla de barras de acero resistentes a las grietas alrededor de los pilares. Además de cumplir con la capacidad de carga y los requisitos estructurales, las barras de acero también deben combinarse con el estrés térmico generado por el calor de hidratación de la lechada de cemento para mejorar la capacidad de las barras de acero para controlar las grietas.
2.2 Etapa de construcción.
2.2.1 Calor de hidratación. Según R. Springenschmid, dos tercios de las tensiones en el hormigón se deben a cambios de temperatura y un tercio a la contracción seca y la expansión por humedad. El cemento Portland típico libera aproximadamente el 50% de su calor de hidratación en los primeros 3 días. Se puede observar que el calor de hidratación es la principal fuente de estrés térmico temprano en el concreto, y un calor de hidratación demasiado rápido y demasiado alto es la causa principal del agrietamiento temprano.
En vista del efecto térmico de la hidratación, se pueden tomar las siguientes medidas para mejorar y controlar las grietas: bajo la premisa de cumplir con la resistencia de diseño, use columnas de sección circular y concreto de baja calidad tanto como sea posible; use cemento con baja calidad; El calor de hidratación o mezclado con cenizas volantes o cemento retardador puede mejorar la trabajabilidad del concreto, reducir el aumento de temperatura y la contracción, y también mejorar su propia resistencia al agrietamiento. Además, se instalan tuberías de agua fría dentro del cuerpo del muelle para la circulación de refrigeración.
2.2.2 Temperatura de moldeo. Reducir la temperatura del hormigón que entra al molde también es una medida importante para reducir el estrés térmico del hormigón. En términos generales, cuando el hormigón cambia de un estado plástico a un estado elástico, cuanto menor es la temperatura de vertido, menor es la tendencia a agrietarse. Una temperatura de entrada al molde excesivamente alta agravará el aumento temprano de temperatura del concreto y provocará un mayor estrés térmico.
2.2.3 Otros. El encofrado del muelle debe tener suficiente resistencia, rigidez y estabilidad para soportar la gravedad del hormigón recién vertido, la presión lateral y diversas cargas que pueden ocurrir durante la construcción. El hormigón debe vibrarse de manera uniforme y densa, lo que puede prevenir eficazmente grietas por contracción y exceso de carga; no se permite apisonar. De lo contrario, el hormigón se separará; no es demasiado pronto para quitar el encofrado. Después de que el concreto finalmente haya fraguado, mantenga la superficie del muelle húmeda, aislada y curada de manera oportuna para permitir que la hidratación del cemento se desarrolle suavemente y mejore la resistencia a la tracción del concreto. Los principales métodos de mantenimiento son: mantenimiento que cubre, mantenimiento de riego, mantenimiento de almacenamiento de agua y mantenimiento de película.
2.3 Etapa de operación. Las medidas antifisuras durante la fase de operación deben incluir principalmente dos aspectos: control de los posibles riesgos de fisuración y control de reparación de las grietas existentes. Para los primeros, si no se consideran factores accidentales como terremotos e impactos, la aparición de grietas en puentes durante la operación está relacionada principalmente con cambios ambientales. Según el análisis del impacto de las caídas repentinas de temperatura, la resistencia a las grietas de las columnas de sección transversal circular es ligeramente mejor que la de los otros dos tipos, y se puede dar prioridad a las columnas de sección transversal circular como solución de diseño para los pilares de puentes.
Además, en las primeras etapas de una caída repentina de temperatura, se pueden colocar materiales aislantes o materiales protectores en la superficie de los pilares del puente para reducir el impacto de la caída repentina de temperatura. Para este último, aunque se han reforzado las medidas preventivas en cuanto a las materias primas, la proporción de mezcla y la tecnología del hormigón de los pilares de los puentes, las grietas en los pilares de los puentes de hormigón siguen siendo inevitables. De acuerdo con los "Estándares de evaluación e inspección de calidad de ingeniería de carreteras", las grietas por contracción locales con un ancho de grieta en pilares de carreteras >: 0,15 mm y grietas en pilares de ferrocarril con un ancho >: 0,2 mm deben tratarse y repararse. Para las grietas durante la operación, las grietas causadas por cambios de deformación no tienen riesgo de capacidad de carga, y se puede utilizar tecnología de lechada química a prueba de agua para el tratamiento general de la superficie.
Los proyectos de muelles de puentes de hormigón son en su mayoría proyectos de hormigón de gran volumen, que son propensos a agrietarse. Sólo mediante la realización de operaciones científicas y razonables durante las etapas de diseño, construcción y operación se podrá mitigar y frenar el desarrollo de grietas en el hormigón. En resumen, bajo el mismo volumen, después de cumplir con los requisitos de resistencia, rigidez y estabilidad, el estrés térmico causado por el calor de hidratación durante el período de construcción y la caída repentina de temperatura durante el período de operación es menor que el de la columna rectangular. Se recomienda que el diseño de la pila del puente adopte una sección transversal circular.