时间:2023-05-23 11:31:52
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Abstract: With the modern bridge construction technology rapid development, the construction quality of bridge engineering has been markedly improved. But in the process of construction, easily cracks. This paper analyzes on the causes of cracks in bridge construction, proposed the bridge crack mending method.
Key words: bridge; cracks; causes; repair method
中图分类号:U445 前言
在混凝土结构中,会经常出现裂缝的现象。随着时间的推移和外界的影响,混凝土的内部构造会不断发生变化,加上钢筋的锈蚀,混凝土的碳化等影响,小裂缝会逐渐演变成大裂缝,最终严重威胁人们生命财产的安全。因此,要准确分析好裂缝的产生原因,研究防治方法,保证桥梁的质量,从而确保人们的生命财产安全,在给人们带来方便的同时,更是促进了建筑业的发展。
1、桥梁施工裂缝的原因 1.1荷载引起的裂缝 荷载裂缝产生的原因在于施工过程中,不加限制地堆放施工机具、材料;不了解预制结构受力特点,随意翻身、起吊、运输、安装;不按设计图纸施工,擅自更改结构施工顺序,改变结构受力模式;不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。 1.2施工材料质量引起的裂缝 混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格,可能导致结构出现裂缝。砂石粒径太小、级配不良、空隙率大,将导致水泥和拌和水用量加大,影响混凝土的强度,使混凝土收缩加大,如果使用超出规定的特细砂,后果更严重。砂石中云母的含量较高,将削弱水泥与骨料的粘结力,降低混凝土强度。砂石中含泥量高,不仅将造成水泥和拌和水用量加大,而且还降低混凝土强度和抗冻性、抗渗性。砂石中有机质和轻物质过多,将延缓水泥的硬化过程,降低混凝土强度,特别是早期强度。砂石中硫化物可与水泥中的铝酸三钙发生化学反应,体积膨胀2.5倍。拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土,或采用含碱的外加剂,可能对碱骨料反应有影响。 1.3施工工艺质量引起的裂缝 与施工有关的原因,混凝土在浇筑、制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中,若施工工艺不合理、施工质量低劣,容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度产生原因有拌和不均匀,搅拌时间过长,浇灌速度过快,振捣不充分,接缝处理不当,保护层厚度不够或钢筋被扰动,模板漏浆,支撑下沉,拆模过早,初期受冻,初期养护不够,硬化前受振动或加荷,预应力混凝土过早张拉或超张拉,养护混凝土时内外温差过大
1.4温度变化引起的裂缝 桥梁结构能够观察到的严重裂缝损害,很多都是由于温度引起的内应力和约束应力所造成的。混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或结构内部温度发生变化,混凝土将发生变形,若变形受到约束,则在结构内将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。以下情况易产生温度裂缝:薄、厚构件的连接处易发生裂缝:在箱形桥梁中,当桥面板的温度与底板的温度有较大差别时,箱形梁腹板处容易开裂;浇注大体积混凝土时,由于产生水化热,致使混凝土内外温度差过大,使得混凝土表面开裂;混凝土在降温收缩时受到约束,内部产生拉应力,混凝土也容易开裂。此外,蒸汽养护或冬季施工措施不当,混凝土骤冷骤热,内外温度不均,也易导致裂缝的产生。
造成桥梁病害的原因是各种各样的,这就需要我们在实际工作中针对桥梁的具体缺陷和病害进行具体分析,确定该桥存在的缺陷和病害产生的原因,找出影响耐久性的各方面因素,为今后延长桥梁的使用寿命奠定良好的基础。对于桥梁的裂缝而言,要判明裂缝的种类,并进行有针对性的处理。
2.1表面封闭修补法
2.1.1表面涂抹。通常是在混凝土表面沿宽度较小的裂缝涂抹树脂保护膜,在裂缝宽度有可能变动时,可采用具有跟踪性的焦油环氧树脂等材料。在裂缝多而且密集或者混凝土老化、砂浆离析的结构物上也可大面积涂抹保护膜。
2.1.2“V”形或“U”形槽口充填修补。在只用上述表面涂抹处理不能充分修补的场合,可采用如下方法:在混凝土表面沿裂缝凿出“V”形或“U”形槽口,然后用树脂砂浆充填修补。填补前要用钢丝刷清除凿后已浮动的混凝土碎片,必要时可先上底层涂料然后填塞树脂砂浆。
2.1.3凿深槽嵌补。先沿裂缝凿一条深槽,槽形根据裂缝位置和填补材料而定,然后在槽内嵌补各种黏结材料,如环氧砂浆、沥青、甲凝等。
2.1.4表面喷浆。喷浆修补是在经凿毛处理的裂缝表面,喷射一层密实而且强度高的水泥砂浆保护层来封闭裂缝的一种修补方法。根据裂缝的部位、性质和修补要求与条件,可采用无筋素喷浆,或挂网喷浆结合凿槽嵌补等修补方法。
2.2化学灌浆法
此法可使结构重新结合为整体、阻断空气和水分进入梁体,避免腐蚀钢筋。对静止裂缝的修补,裂缝开展已基本稳定的情况,一般以环氧树脂等化学材料并施加低压灌注至混凝土裂缝中。对活动裂缝的修补,处于继续开展而未稳定的裂缝,应在分析并控制裂缝开展使其稳定后,方可进行修补加固。
先将结构物的裂缝或孔隙与外界封闭仅留出进浆口及排气孔,然后将配制的较低黏度的浆液通过压浆泵以一定的压力将浆液压入缝隙内并使其扩散、胶凝固化,以达到恢复整体性、强度、耐久性及抗渗性的目的。
灌浆材料应具备黏结强度高、可灌性好等基本要求,一般常采用环氧和甲凝两类材料。环氧灌浆是以环氧树脂为主体,它的黏结力强、稳定性好、收缩小、耐腐蚀及机械强度高,裂缝宽度在0.1mm以上时采用环氧灌浆。甲凝灌浆是以甲基丙烯酸甲酷为主体,它具有黏度低可灌性好、抗拉强度高等特点,常用于修补裂缝宽度在0.1mm以下的细裂缝。
灌浆一般采用纯压法灌浆。对于细小裂缝浆液需要较长的胶凝时间,常采用单液法灌浆。此时将所用的浆液在泵前混在一起,用灌浆机进行灌注。对于较宽的裂缝,要求浆液胶凝时间较短,常采用双液法灌浆,此时将所用的浆分成两大部分,用灌浆机分两路送至灌浆孔口混合装置再灌入裂缝。
灌浆完毕待浆液聚合固化后,即可将灌浆嘴一一拆除,并用环氧胶泥抹平。最后对每一道裂缝表面再刷一层环氧树脂水泥浆,确保封闭严实,并使其颜色与混凝土结构尽量保持一致。
2.3黏贴钢板施工法
黏贴钢板施工法是将整个钢板黏贴于待修补的裂缝位置上,使其与原有的混凝土成为整体,从而提高对荷载的抵抗力。用于黏贴的钢板厚度一般为4.5~6mm,而混凝土与钢板的黏结剂一般采用环氧基液黏结剂。
2.3.1注入法黏贴钢板。这种方法是在混凝土表面与钢板之间加垫块等使两者之间保持一定空隙,并用环氧树脂胶泥封闭四周,而后从注入口注入环氧树脂,同时排出空隙中的空气。由于是从一方注入因而容易残留气泡,施工时一般用木锤随时敲打钢板来确定是否灌实。这种施工法虽然费时,但即使混凝土表面不平整也可进行施工。
2.3.2压黏法黏贴钢板。这种施工方法是在混凝土表面及钢板表面各涂上1~2 mm厚的环氧树脂,然后利用已固定在混凝土中的锚杆把钢板压紧在混凝土面上,随着环氧树脂被挤出,黏贴面之间的空气也被排出。用这种方法几乎不会残留气泡,黏结效果也好。
参考文献
[1]吴岳雄.浅谈混凝土施工裂缝的控制与预防[J].山西建筑,2007,33(4):166-167.
[2]周国钧等混凝土工程裂缝调查及外强加固技术规程[M]北京:地震出版社,1992
关键词:桥梁;混凝土;裂缝;修补
Abstract: This paper analyzes the bridge cracks formed in the various factors, indicates that the crack criterion, and the crack of the several repair methods are introduced.
Key words: bridge; concrete; crack; repair
中图分类号:U415.6 献标识码: A 文章编号:2095-2104(2012)11-0020-02
桥梁结构物在长期运营过程中,不可避免地会产生某些损伤,裂缝是其普遍存在的一种。有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素作用下,不断产生和发展,从而引起混凝土碳化、保护层剥落、钢筋锈蚀,这是影响结构安全的关键,这样会对混凝土的强度及结构物的耐久性产生很大危害,影响到结构的正常使用,严重的引起交通事故及缩短结构物的使用年限,必须加以控制。
混凝土因其取材广泛,价格低廉,抗压强度高,可浇筑成各种形状,并且耐火性好,不易风化,养护费用低,成为当今世界建筑结构中最广泛的使用材料之一。但大量的工程实践和讨论分析表明,钢筋混凝土构件基本上都是带裂缝工作,其中混凝土自身应力形成的、有荷载作用下形成的、也有其它因素如施工材料质量、基础变形等因素形成的。
1荷载作用下产生的裂缝
钢筋混凝土桥梁在常规静、动设计荷载及设计荷载以外的荷载作用下产生的裂缝为荷载裂缝。按受力类型可分为直接应力裂缝和次应力裂缝,按裂缝形式可分为弯曲裂缝、剪切裂缝、断开裂缝、扭曲裂缝等。直接应力裂缝主要是设计阶段及施工、使用过程中产生的裂缝;次应力裂缝为在设计荷载以外的荷载产生的次应力而产生的裂缝。
弯曲裂缝为梁上作用弯矩时产生的裂缝。对受弯构件和压弯构件来说,弯曲裂缝首先出现在弯矩最大的载面积的受拉区;剪切裂缝为斜裂缝,发生在剪应力最大的部位,对于受弯构件和压弯构件,一般发生于支座附近,由下部开始,沿着与轴线成25°~50°左右的角度开裂;断开裂缝为构件受拉时,进入整个截面的裂缝为断开裂缝,均沿正截面开裂,间距有一定规律;扭曲裂缝为构件受扭转与弯曲同时作用下而产生的开裂。
2混凝土自身因素形成的裂缝
2.1温度变化引起的裂缝
当混凝土结构外部环境和内部温度发生变化时,将发生变形,由于其约束,结构内部将产生应力,当应力超过其抗压强度时即将产生温度裂缝,主要有如下几种:年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸气养护在冬季施工时措施不当产生的;混凝土骤冷骤热,内外温度不均匀产生的;新旧混凝土接头处产生的;当构件较长且两端固定时,由于周围温度变化产生的附加温度应力产生的。
2.2收缩引起的裂缝
混凝土的干燥过程是由表面逐渐扩展到内部的,在混凝土内部呈现含水梯度,因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩,导致表面混凝土承受拉力,内部混凝土承受压力。当表面的混凝土所受的拉力超过其抗拉强度时,便产生收缩裂缝。混凝土收缩主要有以下4种:
⑴塑性收缩:主要发生在混凝土浇筑初期。施工时,混凝土浇筑后约4~5h,此时水泥水化反应激烈,分子链逐渐形成,出现泌水和水分急剧蒸发,混凝土失水收缩,同时骨料因自重下沉,此时收缩为塑收缩。在骨料下沉过程中受到钢筋阻挡,即形成沿钢筋方向裂缝。
⑵干缩:混凝土结硬后,随着表面水分逐步蒸发,温度逐渐降低,混凝土体积缩小,称为干缩。因混凝土表面水分损失快,内部损失慢,表面收缩受到内部混凝土的约束,致使表面混凝土承受拉力,当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时,便产生收缩裂缝。
⑶自生收缩:自生收缩是混凝土在硬化过程中,水泥与水发生水化反应生成新的物质而导致自身体积缩小。
⑷碳化收缩:为大气中的二氧化碳与水泥人水化物发生化学反应引起的收缩变形,碳化收缩不大,一般不进行计算。
3其它因素引起的开裂
3.1基础变形引起的开裂
基础变形一般为基础空间不均匀沉降或水平方向位移,发生基础变形后,结构物中产生附加压力,超过结构物的抗拉强度时即产生裂缝,基础不均匀沉降的原因有,地质试验资料不准、地质差异大、荷 载差别大、分期建造等。
3.2钢筋锈蚀引起的裂缝
当构件中钢筋的混凝土保护层不足,或混凝土质量较差时,二氧化碳侵蚀钢筋表面,使钢筋周围混凝土的碱度降低,钢筋表面容易被混凝土中的氧气和水锈蚀,使周围混凝土产生膨胀压力,使混凝土保护层开裂、剥落,沿钢筋纵向产生裂缝,并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀,使混凝土有效面积减少,钢筋与混凝土的握裹力削弱,结构承载力下降,并诱发其它形式的裂缝,加剧钢筋锈蚀,导致结构破坏,钢筋锈蚀是最后造成结构破坏的主要因素。
3.3冻胀引起的裂缝
温度低于零度时,混凝土出同冰冻,游离的水变成冰,体积膨胀9%,因而混凝土产生膨胀应力,并导致裂缝出现。当混凝土中骨料空隙多、吸水性强、骨料中含有杂质过多、水灰比偏大均导致混凝土冻胀裂缝。温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。
3.4施工材料质量引起的裂缝
混凝土的材料合成为水泥、砂、骨料、拌合水以及外加剂,配制混凝土材料不合格,从而导致裂缝出现。使作不合格水泥出现早期不规则裂缝,砂石含量超标使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝,砂石的级配差常造成侧面裂缝,拌合水以及外加剂中杂质含中过高会对钢筋锈蚀产生影响等。当施工质量低,工艺不合格同样也会产生各种形式裂缝。
4判断裂缝依据
混凝土的裂缝状态一般可从裂缝宽度,裂缝发展情况及变形等其它情况来综合考虑,找出原因,做出准确评价及应有要用的措施。
《桥规》(JTJ023-85)规定:在一般正常大气(不带高浓侵蚀气体)的条件下,钢筋混凝土受弯构件在荷 载组合Ⅰ作用下,最大裂缝宽度不超过0.2㎜;在荷载组合Ⅱ及荷载组合Ⅲ作用下,不应超过0.25㎜。处于严重暴露情况下(有侵蚀气体或海洋大气)下的钢筋混凝土构件,容许裂缝宽度不超过0.1㎜。除此之外裂缝是否需要修补,还应考虑以下几方面的因素:⑴对发展性的裂缝,一般来说应测定随时间变化的情况,并以此作为判断是否需要修补的参考资料,一般认为裂缝宽度在6个月期间增大0.1㎜以上时,就应首先考虑修补;⑵裂缝宽度虽未增大,但裂缝数量增多时;⑶裂缝在0.3㎜以上时;⑷裂缝宽度在0.2㎜左右,但认为对结构产生危险时。
5修补方法
5.1表面封闭修补法
表面封闭修补法,主要包括以下几种:
⑴表面涂抹:地混凝土表面沿宽度较小的裂缝涂抹树脂保护膜,在裂缝多切密集时可大面积涂抹保护膜。
⑵“V”形或“U”形槽口充填修补,在表面涂抹不能充分修补时,则采用在混凝土表面沿裂缝凿出“V”形或“U”形槽口,然后用树脂砂浆充填修补。
⑶表面喷浆:经凿毛处理的裂缝表面,喷射一层密实而且强度高的水泥砂浆保护层来封闭裂缝的一种修补方法。
⑷打箍加固封闭法:箍筋设置方向应和裂缝方向垂直。
5.2灌浆法修补
灌浆一般采用纯压法灌浆,一般分为水泥和化学灌浆法。对于细小裂缝,由于浆液需要较长的胶凝时间,常采用单液法灌浆。对于较宽的裂缝,要求浆液凝结时间短,常采用双液法灌浆。灌浆时将结构物裂缝或孔隙与外界封闭,仅留出进浆口和排气孔,然后将浆液通过压浆泵以一定的压力将浆液压入缝内并使其扩散,胶凝固化,以达到恢复整体性、强度、耐久性及抗渗性的目的。灌浆可采用单孔或群孔同时灌浆,但必须留有一定数量的排气孔。灌浆完毕待液聚合固化后,即可将浆液嘴一一拆除,并用环氧胶泥抹平在裂缝表面刷1层环氧树脂水泥浆,以确保封闭严密。
5.3粘贴法
粘贴法即采用化学粘结剂将补强材料直接贴于混凝土构件的裂缝位置上,使之与构件形成整体,以提高抵抗力。主要有粘贴钢板和粘贴CFRP施工法。
粘钢技术始于20世纪60年代未70年代初,钢板厚度为4.5~6㎜,但随着技术研究的不断深入,粘钢技术的一些不足逐渐暴露出来,钢板容易受侵蚀,易剥落脱空。所以一种新纤维组合材料应运而生,它是以连续纤维浸渍在用于粘合纤维的聚合物中硬化而成的。目前我国主要用CFRP作为粘贴材料。CFRP片材(碳布)分为单向布和双向布2种,其中应以单向布为主。粘贴CFRP技术优势为高强高效,运输、储存、施工方便、快捷,而候性、耐腐蚀性优于粘钢。
6结语
桥梁结构的裂缝作为力学间断面,是其结构性损伤达到危险程度的集中表现,应是桥梁安全监测的首选项目。随着新仪器,新技术及修补技术不断出现,裂缝的及时发现和处理技术都会提高,以降低对结构的危害程度。
参考文献:
[1] 郑国栋.桥梁裂缝的成因和控制研究现状及发展综述[J]. 中国水运(理论版). 2007(05)
关键词:公路桥梁 混凝土结构原因分析裂缝修补
裂缝的产生将直接导致混凝土结构内部钢筋的腐蚀,对结构物的耐久性产生影响,甚至影响其使用寿命,因此,加强对公路桥涵混凝土构造物裂缝调查、分析裂缝成因并及时予以修补,是桥涵构造物日常养护的重点,也是保证桥涵构造物正常使用年限的重要措施。
1.裂缝形成原因分析
影响混凝土结构开裂的因素是复杂的,涉及到材料使用不当、配合比设计不合理、施工质量低劣、结构设计失误、运营中超负荷工作以及结构物所处的自然环境不良等几项原因。分析裂缝成因根据危害性制定相应的修补处理方式,若不经分析或忽视原因分析就进行裂缝处理,往往会导致修补、加固无效而不得不再次修补及加固。
2.裂缝的主要危害性
裂缝对结构物危害主要表现在对结构强度和耐久性的降低。钢筋混凝土结构物一旦产生裂缝,对本身会产生安全上及使用上的影响。外部环境的有害成分侵入,会使裂缝部分持续扩大及劣化,造成使用性能的降低,而导致使用寿命的缩短,甚至会影响结构物的安全性。
2.1对结构强度的影响
结构物裂缝发生后,其本身的刚性、剪力强度、拉力强度、抗弯强度都会降低,并可能导致结构行为发生应力重分配,造成进一步的破坏。裂缝严重时,可能会使构材掉落而造成危害。
2.2对耐久性能的影晌
裂缝对耐久性的影响,最主要的是加速混凝土中性化,使钢筋腐蚀速度变快,并因漏水、渗水,造成发霉、渗斑而使得保护层剥落,而缩短结构物的使用年限。
3.裂缝修补技术
修补裂缝的目的在于使结构因开裂而降低的功能和耐久性得以恢复。对于因承载能力不足所产生的裂缝,单纯修补已很不够,尚需进行补强加固。裂缝修补的根据是裂缝调查、原因分析及危害性评定。
裂缝修补方法主要有表面修补法,灌浆封堵法,结构加固法,混凝土置换法,电化学防护法等。目前根据裂缝部位及裂缝大小主要使用表面修补法、灌浆法、结构加固法。
3.1表面处理法
表面处理法是针对小于0.15mm的微细裂缝,采用环氧类封缝胶,涂刷于裂缝表面,达到恢复其防水性及耐久性的一种常用裂缝修补方法。该法施工简单,但胶体无法深入到裂缝内部。在表面防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面粘贴碳纤维布等措施。
表面处理法的施工要点是,先用钢丝刷将混凝土表面刷毛,清除表面附着污物,用水冲洗干净,干燥后再用封缝胶涂抹于混凝土表面缺损处,涂覆应均匀,不得有气泡。
3.2灌浆法
灌浆法是指施加一定的压力,将封缝胶灌入结构物内部裂缝深部,以达到封闭裂缝,恢复结构整体性、耐久性及防水性的目的。适用于裂缝宽度较大、深度较深的裂缝修补,尤其是受力裂缝的修补。主要施工程序如下
3.2.1埋设灌浆嘴
对于细而浅的裂缝,可用钢丝刷沿缝进行表面刷毛和清洁处理,然后骑缝用环氧胶泥粘贴灌浆嘴:对于宽而深的裂缝,宜沿缝开凿“V”槽,然后骑槽粘埋灌浆嘴;对于大体积混凝土结构上的很深裂缝,应骑缝钻孔或斜向钻孔至裂缝深部,然后在孔内埋设灌浆管。灌浆盒、灌浆嘴及灌浆管设于裂缝交叉处、较宽处、端部及裂缝贯穿处等部位。
3.2.2封缝
封缝目的在于使裂缝形成一个密闭的空间。对于不凿槽裂缝可用环氧胶泥封缝,先沿裂缝刷一道环氧树脂基液,后抹一层环氧胶泥。对于凿“V”型槽裂缝,可用水泥砂浆封缝,为加强砂浆与界面的粘着力,应先于槽面上刷一层环氧树脂浆液,然后才嵌填水泥砂浆。
3.2.3密封检查
为保证密闭缝体的密闭性及承受灌浆压力作用,应对封缝密封效果进行检查。办法是,待封缝胶泥或水泥砂浆固化后,沿缝涂一层肥皂水,并从灌浆嘴向缝中通入压缩空气,若无冒泡现象,表示密封效果良好,否则应予修补。
3.2.4配制浆液
灌浆材料要求粘结力强,可灌性好,目前长使用的是环氧树脂类胶液;胶液根据不同情况进行混合调制,稠度过大往往会使注胶的压力也大,粘稠度大影响注胶效果,持压时间也大影响施工进度。因此胶液的配置要结合实际情况灵活掌握。
3.2.5灌浆
启灌之前,先接通管道,打开灌浆嘴上气阀,用气压为0.2Mpa以上的压缩空气将管道及裂缝吹干净。灌浆顺序自下而上,由一端向另一端依次连续进行。灌浆压力以0.2~0.4Mpa为宜,压力逐渐升高,防止骤然加压对管道造成破坏。
3.2.6封口
灌浆后待缝内浆液初凝而不外流时,可拆除灌浆嘴,用环氧胶泥对灌浆孔进行封口抹平。进行灌浆封闭的缝要进行抽样开孔检查,以保证灌浆封闭质量。
3.2.7灌浆质量检查
灌浆密实情况,一般可采用钻芯法取样检查浆体的外观质量,测试浆体的力学性能。
3.3结构加固法
当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法:加大混凝土结构的截面面积、粘贴钢板加固、粘贴碳纤维布、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。其中粘贴钢板包括:注入法粘贴钢板和压粘法粘贴钢板。注入法粘贴钢板这种方法是在混凝土表面与钢板之间加垫块等使两者之间保持一定空隙,并用环氧树脂胶泥封闭四周,而后从注入口注入环氧树脂,同时排出空隙中的空气,由于是从一方注入因而容易残留气泡,施工时一般用木槌随时敲打钢板来确定是否灌实,这种施工法虽然费时,但即使混凝土表面不平整也可进行施工。压粘法粘贴钢板。这种施工方法是在混凝土表面及钢板表面各涂上1~2mm厚的环氧树脂,然后利用巳固定在混凝土中的锚杆把钢板压紧在混凝土面上,随着环氧树脂被挤出,粘贴面之间的空气也被排出,用这种方法几乎不会残留气泡,粘结效果也好,此法适用于混凝土表面平整的场合。
3.4混凝土置换法
混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一 种有效方法,此方法是先将损坏的混凝土剔除,然后再置换人新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有:普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。
3.5电化学防护法
电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用,改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态。钝化钢筋,以达到防腐的目的。
4.预防和减少混凝土裂缝产生的措施
虽然现在混凝土裂缝修补的方法越来越多,效果也越来越好,但还是要在混凝土设计、施工、运营中做到以预防为主。设计单位应根据预测的运营情况、结构物所处的环境设计出相符合使用要求的结构形式;混凝土施工中温度控制要有具体要求,确定外加剂的品种和掺量,确保混凝土收缩与膨胀相抵消;混凝土配合比控制要求严格,计量要准确,坍落度抽检工作要加强,不能流于形式;混凝土振捣要密实,拆模后须及时养护;施工过程中还应经常观察模板的位移和混凝土浇捣的密实情况,不能漏振、过振;混凝土结构物运营过程中应避免超负荷工作,根据混凝土所处的环境还应做好混凝土防腐保护工作。
结束语;
公路桥涵混凝土结构裂缝形式多样,裂缝成因复杂,只有在全面调查、认真分析之后,结合实际情况,制定出经济、可行高效的的修补方案,精心组织施工,方能确保裂缝修补成功、保证结构耐久性及安全性。
参考文献:
关键词:桥梁;裂缝;加固
一、引言
桥梁结构在施工和营运使用过程中。 常常会出现各种不同形式的裂缝。 其中,由砖、石和混凝土构筑而成的桥梁结构物,由于砖石砌体及材料的抗拉能力较弱,稍微受拉就会产生裂缝。 因此,对于砖、石和混凝土结构物来说,产生裂缝几乎是不可避免的。 这就需要我们对桥梁结构裂缝进行分析并及时进行加固技术处理。
二、桥梁结构常规裂缝机理分析
1.混凝土结构裂缝。混凝土是当今桥梁结构中使用最广泛、应用量最大的一种材料。 因为它可以配制成不同强度、不同性能和不同形状的各种混凝土结构物,并有效好的耐久性, 除非受到侵蚀性环境的化学腐蚀或者遭到物理破坏, 混凝土几乎具有无限的生命潜力。 但大多混凝土都是带裂缝工作的,有的裂缝并不影响混凝土的使用,但涉及结构强度裂缝的存在和发展,将使相应部位构件的承载力受到一定程度的削弱,同时裂缝还会引起保护层剥落、钢筋锈蚀、混凝土碳化、持久强度低等,甚至危害桥梁的正常运行和缩短其使用寿命。
2.混凝土结构裂缝的处理原则。工程实践经验和理论分析说明,混凝土结构的裂缝是不可避免的,只是有些裂缝是无害的或可控制的。 如果对建筑物的抗裂要求过严,必将付出太大的经济代价,甚至无法实现。 科学的要求应是将裂缝的有害程度控制在允许范围之内。 笔者认为我国的设计规范规定的应灵活一些,对荷载产生的裂缝规定宽度限制,设计方法可由设计人员选取。
3.混凝土结构的微观裂缝与宏观裂缝。微观裂缝的特点是细而短,肉眼不可见。一部分微裂缝存在于砂浆中;一部分存在于骨料与砂浆的界面上。 这种裂缝一般产生于混凝土硬化时,由于内应力或应力流的转向而致,它可用混凝土的构造理论加以解释。
三、桥梁结构裂缝问题产生的原因
1.桥梁自身应力产生的裂缝。桥梁自身的应力产生裂缝的种类分为桥梁收缩引起的裂缝和温度差异引起的裂缝两大类。第一,桥梁收缩引起的裂缝问题。桥梁的收缩实际上是因为砼在进行凝固的时候内外的收缩不均匀,导致表面上的砼所受到的拉力远远超过了抗拉的强度,从而出现了桥梁的裂缝。桥梁在施工的过程中,混凝土筑后四小时左右时,水泥水化的反应异常激烈和活跃,此时也是分子链逐渐产生和形成的关键时期。分子链形成的时候会出现泌水,这就说明混凝土并没有完全硬化,这就导致塑性收缩的产生。另外,混凝土硬化以后,混凝土表面的泌水会逐渐蒸发,温度也会下降,这时候混凝土的体积会减小,所以会出现缩水干缩的情况。第二,温度差异引起的裂缝问题。温度差异引起的裂缝实际是砼在水泥的凝固过程中放热、太阳光的强烈照射、电弧进行焊接时引起的温度变化,在这些温度的变化下,能够引起收缩和膨胀的情况发生,导致温度应力超过砼所能承受的强度,从而出现桥梁裂缝。每年的温度均存在很大的差异,但是温度的变化一般来说比较缓慢,对桥梁的主要影响是导致其纵向出现位移。桥梁的面板和主要支柱、桥身侧面受到太阳的直射后,局部温度要比其他地方的温度高得多。这样就导致桥梁自身受到约束,桥梁被晒的局部拉应力相对较大,这样就出现了裂缝。
2.桥梁荷载作用下产生的裂缝。荷载裂缝一般是指混凝土桥梁在常规的动静状态荷载以及桥梁的次应力下产生的裂缝。荷载裂缝主要分为直接应力裂缝和次应力裂缝,直接应力裂缝就是指桥梁在物体的直接荷载下引起的外部应力产生的裂缝。这种裂缝主要是桥梁表面的荷载超过了它所能承受的应力。次应力裂缝是指桥梁在外部荷载的基础上所引发的次生应力所产生的裂缝。
四、桥梁结构裂缝问题的加固技术处理
1.桥梁裂缝常见的处理方法有三种,即表面封闭修补法、压力灌浆修补法、填充钢板法。由于桥梁出现裂缝的原因各种各样,所以处理裂缝的方法也须根据实际情况来进行判定。表面修补的具体做法是沿着混凝土裂缝的表面铺上薄膜材料,在施工的时候将混凝土的表面用刷子打毛,将混凝土表面的裂缝填平。也可以采用沥青进行修补缝合,但是这种方法的浆液很难灌入。表面修补的方法适合运用在裂缝很浅的桥梁上,即桥梁内部并没出现裂缝,基本稳定,为了防止出现更大的裂缝,可以采用表面修补的方法。表面修补法可以采取将混凝土或石灰填充裂缝的方法,也可以在裂缝的表面进行抹灰的方法,这些方法非常简单,工程不大。但是它能阻止裂缝变大,从而导致桥梁的钢筋受到侵蚀,出现深层裂缝。压力灌浆法分为水泥灌浆、石灰灌浆、化学物质灌浆、沥青灌浆。喷浆修补是一种在经过处理的裂缝表面,喷射一层密实的水泥砂浆保护层,来封闭裂缝的修补方法。喷浆前,需要把结构表面的剥离部分除去。再用水冲洗清洁,并在开始喷浆之前把基层湿润,然后再开始喷浆。水泥灌浆适合桥梁的裂缝分布不均匀的情况下使用。石灰灌浆可以通过砼中不同的压力形成的孔眼将石灰浆灌入桥梁裂缝中。石灰的黏稠度可以根据桥梁裂缝的实际情况进行考虑。化学物质是一种新型的桥梁裂缝修补方法,它主要采用先进的化学材料修补裂缝,可以在很大程度上改变灌浆材料的性能。它的优势在于可以将很细的裂缝进行修补,而且操作非常简捷,修补的效果非常好。化学灌浆法现在已经在桥梁裂缝的修补方面得到了广泛的应用。填充钢板法,就是当钢筋混凝土构件产生主拉应力裂缝时,可对裂缝先进行处理之后,再在裂缝处粘结钢板,并用膨胀螺栓对钢板加压。钢板粘合方向应和裂缝方向垂直。
2.梁式结构加固增强技术也是加固技术处理的重要方法之一。梁式桥上部加固可以采用各种不同的方式,主要视桥梁的实际情况,承载能力的减弱程度以及今后的使用要求而异。一般来说,主要采取扩大原结构构件截面,以提高结构的强度和刚度;以新的结构代替旧的抗力不足的结构;改变原结构的受力体系,使控制截面变矩的峰值减小;对原结构施加预应力,改变原结构的受力图式,以达到提高桥梁刚度和强度的目的。
五、结语
在桥梁工程中桥梁产生裂缝问题是很难避免的。不仅仅因为工程施工的原因,更重要的是自身的应力所导致的。虽然目前桥梁结构存在的裂缝问题比较普遍,但是只要在设计和施工中能认识到桥梁结构常规裂缝机理,同时采取相应的一些桥梁结构裂缝加固处理技术,裂缝问题是可以减少甚至可以避免的。在施工的过程中,充分考虑桥梁的各方面,力求做到减少桥梁裂缝的产生。当桥梁出现浅层的裂缝时,应该积极做好修护工作,避免裂缝的进一步扩大。在桥梁结构的设计中,应该进行合理的设计与预防。在原材料的购买上,应该非常慎重,将原材料的质量放在首位。在施工的过程中,应该充分考虑施工的合理性与科学性,注重效率的同时,更应该保质保量,严令禁止“豆腐渣”工程。在桥梁施工的管理上,也应该严格,这样不仅可以提高桥梁的质量,也能减少桥梁裂缝的出现。必须要避免因为桥梁的裂缝导致意外事故的发生,给人们的生命造成不安全隐患。
参考文献
【关键词】桥梁施工;裂缝修复;具体方案
近些年来很多的桥梁在施工过程中由于一些原因而出现裂缝的情况。在施工过程中,出现裂缝会给桥梁的施工质量带来很大的影响,同时会减少桥梁的使用寿命。为了更好地修复桥梁在施工进程中出现的裂缝,全面分析产生桥梁裂缝的原因显得尤为必要。在掌握了施工过程中出现裂缝的原因之后,立即采取有效地措施来进行针对性的修复能够保障整个桥梁施工的顺利进行,同时保障桥梁在使用过程中的安全。文章分析了桥梁施工裂缝产生的原因,并阐述了具体的修复方法。
1 桥梁施工裂缝产生的原因
1.1 温度引起的裂缝
在桥梁施工过程中,当初步浇筑混凝土以后,水泥会在水化的过程中产生大量的热量,继而就使得混凝土的内部温度急剧上升。混凝土表面由于大量的热量可以向周围的大气中散发,因此表面的温度上升的情况并不是很明显。然而,在混凝土的内部,由于散热的能力较差,在水化过程中产生的热量不能够有效地扩散,使得整个混凝土内部的温度会上升的很是明显。当在施工过程中对桥梁的一些结构进行混凝土浇筑以后,由于内部的散热不好,会出现因为温度原因而引起的裂缝情况。当桥梁的结构由于内部结构和外部环境发生了变化之后,混凝土就会发生一定的变形,当这个变形过程受阻以后,就会在结构内部产生了拉应力,一旦这个拉应力超过了混凝土的抗拉强度以后,就会产生了温度裂缝。
1.2 预应力引起的裂缝
另外一个在桥梁施工容易造成出现裂缝的原因就是预应力所引起的。通常在施工过程中会出现沿着预应力钢束波纹管的位置下方出现长度不一、断断续续的裂缝,这就是预应力所引起的裂缝。预应力钢束周围的保护层由于厚度偏薄,同时由于过多地使用了高标号的水泥,知识水泥浆的含量偏大,容易导致桥梁出现收缩变形。底板截面的不均匀收缩和钢束波纹管对砼收缩的约束作用在内的箱梁结构的内约束会导致混凝土出现较大的收缩能力,继而超过了混凝土抗拉强度的范围,就出现了纵向的波纹管收缩裂缝。另外,在一些超静定预应力的混凝土桥梁的施工过程中,由于设计时对次内力影响的计算估计不够也容易出现裂缝。还有当桥梁的预应力钢束的布置不够合理的时候以及预应力的张拉力度没有达到设计时候的要求时也容易产生裂缝。
1.3 砼收缩引起的裂缝
砼收缩是桥梁施工中出现裂缝的又一个原因。这类裂缝的产生主要是因为砼因为收缩而产生了体积的变化,主要分为干缩裂缝和塑性收缩裂缝两类。干缩裂缝主要在混凝土硬化的前后发生,这个时候的混凝土表层的水分散发的焦块,同时内部的散热慢,就出现了表面收缩大,但是内部收缩小这种不均衡的收缩情况。表面的收缩变形一定程度上受到了内部的约束,从而让整个混凝土桥梁的表面开始承受一定的拉力,当表面所受到的拉应力超过了桥梁本身的抗拉强度以后,就会出现收缩裂缝。而塑性收缩裂缝的出现时间集中在混凝土初凝的时候,这个时候的这个桥梁结构的水泥的水化反应强烈,伴随着水分大量蒸发和泌水的情况,混凝土由于失水而出现收缩。在收缩过程中,表面由于受到了钢筋、模板以及内部结构中的混凝土的约束,使得整个塑态的混凝土会产生一定的拉应力,继而会形成一些细小的裂缝。
2 桥梁施工中裂缝的修复方法
2.1 表面修补
表面修补是桥梁施工中裂缝修复的一种常见方法,这种方法的又是相当明显,经常用来处理一些桥梁的表面裂缝或者深度裂缝,同时它对桥梁结构的承载力的影响很小。一般而言,表面修补的做法就是在裂缝的表面涂浆,即在一些出现裂缝的混凝土裂缝的表面涂抹一定量的水泥浆。当桥梁结构的表面出现了很多的裂缝时,一般是沿着裂缝的周边用钢丝刷反复刷干净,然后再用压力水枪进行清洗同时进行湿润,这些步骤完成以后用水泥浆进行抹平,另外也可以等清洗后的表面干燥之后用环氧树脂水泥进行涂抹。一些桥梁工程因为有防水抗渗要求,当混凝土表面的刷洗和干燥结束以后,在迎水面粘贴上3层左右的橡胶沥青棉纸或者黄阳树脂玻璃等对裂缝加以封闭。很多时候,在进行表面修补以后,考虑到应力的存在,这样会使得裂缝出现继续开裂的情况,这时可以在裂缝的表面铺上一层玻璃纤维布,从而保障整个修补工作的完整到位。
2.2 灌浆法
当一些桥梁的裂缝对结构造成的影响极为严重或者一些桥梁对整个结构的防渗要求很高的时候,表面修复这个时候已经不能够满足修补的相关要求,因而需要采用灌浆法来加以处理。灌浆法一般而言就是采用相关的真空压力机器设备将一些水泥浆质注入到桥梁的裂缝内,随着时间的不断推移,浆质会逐渐的硬化,硬化以后的浆质能够很好地对裂缝进行填补,形成一个完整了桥梁结构,消除了裂缝的存在,同时也具备了很好的密封效果。这种方法能够很好地对裂缝进行密封,真正起到防渗的效果。在实施灌浆法的过程中,浆质的材料有很多的种类。一般的桥梁工程中通常选用水泥浆或者环氧聚合物,但是对于裂缝情况特别严重的情况,浆质可以选用甲基丙烯酸酯或者聚氨酯来进行灌浆。
2.3 电化学防护法
另外一种备受大众亲睐的桥梁裂缝修补方法就是电化学防护法。这种方法就是在桥梁结构的混凝土或者钢筋混凝土中世家一定的电场,通过在某一介质中所起到的化学反应来改变整个结构中的例子的分布状态,从而提高整个钢筋结构周边的PH值,使得钢筋钝化,来达到防腐蚀的目的,这种方法主要是通过利用电化学反应来改变桥梁裂缝中混凝土的离子的状态,让这些离子在电场的作用下活动,重新进行排列和组合,以此来达到修补裂缝的目的。目前国际上主要采用的电化学防护发主要有三种:氯盐提取法、阴极防护法和碱性复原法。这几种电化学防护法能够很好地达到修复桥梁裂缝的目的,属于一种新型的修补方法,目前还没有得到很广泛的应用。
3 结语
在桥梁施工的过程中,裂缝的出现时常见的问题。众所周知,裂缝的产生和存在对桥梁的使用寿命会带来极大的影响。因此,为了更好地保障桥梁工程的顺利施工以及运行以后的安全工作,对桥梁施工中出现的裂缝就必须得采取积极有效的措施来进行修护。针对不同类型的裂缝来科学地采用特定的修补方法,才能够避免裂缝的产生,保障施工的进程。
参考文献:
[1]雷笑;叶见曙;;吴文清;;基于长期观测的混凝土箱梁温度与应变分析[J];江苏大学学报(自然科学版);2010年02期
关键词:桥梁施工;混凝土裂缝;原因;措施
Abstract: the bridge construction often appears in concrete cracks, the serious influence the service life of the bridge. To ensure the quality of bridge, in construction, must according to the construction requirements, control the temperature, cracks should be comprehensive analysis after the cause of the tear, time and take effective measures. This paper, from the load, temperature and material of concrete crack to the analysis of the causes of, and puts forward the control and repair measures.
Keywords: bridge construction; Concrete crack; Reason; measures
中图分类号:U445文献标识码:A 文章编号:
混凝土是桥梁建筑结构的重要组成部分,其质量好坏直接关系到桥梁的安全和使用寿命。目前填充桥梁存在多种桥梁开裂现象,为了杜绝和防止这种现象的发生,除了要对施工进行有效管理外,还要在设计和施工等阶段采取有效措施来进行有效预防和解决。本文通过对填充墙桥梁开裂的原因的原因进行分析,探讨了各种桥梁开裂现象,并提出相应解决策略。在施工中,由于受外界因素及施工质量影响,混凝土的强度和耐久性会大大削弱,导致裂缝出现。如果不采取有效的修补措施,定会对桥梁使用造成负面影响,关键部位出现裂缝甚至会危及桥梁结构,导致混凝土碳化严重,钢筋保护层脱落,腐蚀,从而引发桥梁垮塌等恶性事故。为了避免这一局面的发生,施工人员必须严格按设计规范,采取有效的控制手段,确保混凝土结构的正常使用。
一、裂缝的种类和成因
1、桥梁设计构造和施工不当造成裂缝
对于设计构造和施工不当造成的桥梁开裂现象主要由以下几方面原因造成:第一,选用的砖块的外形尺寸不规范或者砖块的砌筑规格与桥梁的尺寸不相匹配时,桥梁难以被完全填满,使得桥梁和框架结构的梁板柱之间存在太大的空隙而开裂。第二,如果应力集中区等部位没有采取有效的拉结等加强措施时,容易导致桥梁因为撞击振动而开裂。第三,砖块的养护龄期不能达到要求的28天,或者在阴雨天的时候进行砌墙,这样都会使砌砖的过大收缩变形而导致桥梁开裂。第四,设计和施工的时候未能考虑顶层气体的砂浆强度,将桥梁砂浆强度尽量降到最低。据相关检测鉴定结果显示,顶层砌筑砂浆强度应该采用M2.5,而实际施工却未达到M1.0,导致屋面热胀引起推力而使桥梁开裂。
2、凝土砌块和混凝土砌块产生收缩
凝土砌块和混凝土砌块是两种含水的硅酸盐制品,其产生是一个水分减少的过程。一方面,这两种砖块都经过带水的养护,从含水量较高逐渐降低到含水量平衡,并随着水分的减少而出现制品的收缩。另一方面,水化硅酸盐是一种不稳定的热力学物质,与空气中的二氧化碳发生接触能进行碳化反映,释放出水化产物中的水,也造成了制品的收缩。新型桥梁的砌筑用这两种砖块,容易在使用过程中产生收缩现象,使桥梁的两端都受到约束,造成桥梁的收缩。于是,桥梁内部就会产生拉应力,并且呈现两边拉应力小,中间拉应力大的现象。当桥梁和柱子之间的连接强度大于桥梁材料的抗拉强度时,桥梁的中间位置就会出现裂缝;反之,当桥梁和柱子之间的连接强度小于桥梁材料的抗拉强度时,桥梁的边界处就会出现裂缝。
二、混凝土裂缝的防治措施
(一)、建立健全桥梁混凝土施工操作管理流程
要想有效的防治混凝土裂缝产生,首先要建立健全桥梁混凝土施工操作管理流程,在工人中加强施工操作管理流程教育,树立严格按桥梁混凝土施工操作管理流程的施工思想意识,坚决抵制形式主义,要进度不要质量的错误思想。从主观上重视并做到认真执行管理流程,将大大降低裂缝产生的机率。
(二)、严把材料关
其次,有效消除效消除桥梁施工中混凝土裂缝产生,应选择合适的材料并把好质量。采购时要根据桥梁建筑的地质条件和环境特点,选择适合桥梁浇筑的材料,并严格按照材料质量检验程序,确保材料质量合格。举例说明:在施工中可采取选择低热矿渣水泥和硅酸盐水泥、减小水泥细度、掺加粉煤灰等方法来降低水化热。在施工选料时,细骨料要采用级配良好的中粗砂和中砂,洁净的中粗砂最好,粗骨料选择时要以粒径大为好。也可以通过在水泥中适当添加添加剂,改善混凝土的特性。如添加减水剂可提高混凝土强度,改善其和易性;添加引气剂可以提高混凝土持久性,改善其可泵性;添加缓凝剂延缓凝土放热峰值出现时间等,通过以上严把材料关及采用材料合理配比,可有效消除混凝土桥梁的裂缝产生。
(三)采用科学的施工方法
最后,有效消除桥梁施工中混凝土裂缝产生要采用科学的施工方法。第一,拌制时,要科学计算用料,准确下料,控制出级口温度。第二,浇筑及拆除模板时,要严格控制时间,确保浇筑质量。第三,采取合理措施,做好表层隔热保护工作。第四,通水、冷却要科学、合理。第五,合理安排养护时间、做好施工保养工作。
三、 裂缝修补
(一) 表面修补
表面修补是混凝土裂缝修补最常见的方法。通常用于修补表面及深度裂缝,一般不会影响桥梁结构的承载力。修补裂缝时,一般是将混凝土表面涂抹水泥浆,以起到修补裂缝的目的。也可以选用环氧胶泥对混凝土表面进行涂抹,如需要做防腐处理,则可以在涂浆后做刷漆处理。但仅仅表面涂抹水泥浆,无法消除因拉应力的存在而可能引发的混凝土再次开裂现象,因此可将玻璃纤维布置于裂缝上,使其与水泥浆粘附为一体,从而可有效预防混凝土裂缝的再次开裂。
(二) 灌浆法
当混凝土裂缝严重影到响桥梁结构或桥梁有防渗等技术要求时,单纯的表面修补已经不能满足要求,此时可采取灌浆修补裂缝法。简单的说就是通过真空压力设备将浆质材料直接压进桥梁裂缝,浆质材料硬化后与混凝土合为一体,组成整体结构,从而达到密封裂缝的效果。按裂缝的严重程度从轻到重,浆质材料可选用水泥浆、环氧聚合物、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等。
(三) 嵌缝法
嵌缝法是裂缝修补方法中非常有效的方法。所谓嵌缝法,即在混凝土的裂缝处开槽,在开好的槽内填充止水材料,这样既可对裂缝进行封堵,又有利于裂缝外观的平整。
结论:
对于目前来说,混凝土裂缝是桥梁施工中最常见的问题。然而,裂缝的产生对桥梁寿命的影响也是巨大的。在施工中,必须全面分析裂缝产生机理,控制施工温度,对于产生的裂缝必须采取积极有效的措施,这样才能确保桥梁质量。
作者简介:宋有志(1965-),男,汉族,籍贯:甘肃永昌人,单位:新疆天山水泥股份有限公司,学历:大专,职称:工程师,研究方向:水泥工艺
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关键词:道路桥梁;混凝土;裂缝
混凝土裂缝是道路桥梁施工中比较常见的质量通病,直接影响了道路桥梁施工的质量水平,同时增加了工程的建设压力。道路桥梁施工受到诸多因素的影响,引发混凝土裂缝,进而干预了道路桥梁工程的稳定性,全面落实混凝土裂缝控制措施,维护道路桥梁混凝土结构的稳定性,最主要的是规避混凝土中的裂缝风险,促使道路桥梁具备稳固的特性。
一、道路桥梁施工中混凝土裂缝的成因
结合道路桥梁的工程案例,例举混凝土施工的裂缝原因,表明裂缝对混凝土的影响。
1、材料
混凝土属于一种混合物料,不同物料的特征、性质不同。例如:混凝土中的骨料,本身具有吸水的特性,主动吸收周围空气中的水分,导致混凝土结构吸水膨胀,占有很大的空间,道路桥梁工程中的混凝土材料,大多暴露在室外环境中,当骨料膨胀的应力大于混凝土结构本身应力时,即会引起结构裂缝。混凝土材料造成的裂缝中,还包括水泥、外加剂等,不利于混凝土的质量保障。
2、温度
混凝土裂缝中的温度成因,是指混凝土结构内外温度的差距大,在热胀冷缩的状态下破坏混凝土的约束力,导致混凝土内部出现裂缝[1]。道路桥梁施工周期长,混凝土受到高温、低温等因素的影响,温度差越大,混凝土裂缝越明显,集中在混凝土的结构内部,温度造成的裂缝破坏性比较大,破坏混凝土的整体结构。
3、地基
地基在道路桥梁整体上有明显的影响,地基支撑道路桥梁的结构载荷,如果地基不稳定,发生变形或沉降,此时道路桥梁也会随着地基而发生变化,促使混凝土中出现张拉力,干扰了混凝土的稳定,再加上混凝土内部钢筋、构件的牵拉影响,就会引发严重的裂缝风险,严重时混凝土结构也会出现坍塌的情况,不利于道路桥梁的安全施工。
二、道路桥梁施工中混凝土裂缝的控制措施
针对道路桥梁工程中,混凝土裂缝的具体原因,提出可行的控制措施,优化混凝土施工环境,确保混凝土在道路桥梁中的应用价值。
1、材料控制
控制材料是道路桥梁混凝土裂缝处理的一项根本措施,全面审核混凝土原材料的质量,规范原材料的选择,确保其能达到相关的标准,由此消除材料对混凝土裂缝的影响[2]。例如:某高架桥工程中,对混凝土材料提出了强化控制的方法,重点混合原材料的质量,工程人员严格监督混凝土材料的质量,一旦发现有吸水膨胀的材料,立即更换,禁止投入到工程建设中,该工程选用级配优质的碎石,尽量减少混凝土结构中存在的控制,避免碎石之间遗漏的缝隙发生收缩,除以以外,还要控制砂石、水泥以及外加剂的质量,该工程设计了混凝土材料审核,不仅审核原材料,而且混凝土投入应用前期,安排重复检测,以此来维护混凝土材料的质量。
2、温度控制
温度对道路桥梁混凝土裂缝的影响比较大,道路桥梁工程应该积极控制温度因素,规避温度造成的裂缝风险。以某道路桥梁工程为例,分析温度控制的措施。该桥梁性质为立交桥,双向6车道,该桥梁工程量非常大,全面把控工程质量。该桥梁混凝土施工集中在夏季,混凝土散热的难度比较大,该工程将温度控制的重点放在混凝土浇筑方面,降低浇筑厚度,加快混凝土散热的速度,实际混凝土面积非常大,该工程在混凝土结构内部设计了降温管,以免热量囤积在混凝土内部而引起裂缝,该工程监督混凝土降温措施,同时设计夜间工程,复杂的混凝土工艺,选择夜间作业,待周围环境温度降低后,安排混凝土施工,用于缓解夏季高温的影响,降低裂缝发生的机率。
3、地基控制
地基是道路桥梁混凝土裂缝的间接因素,但是其对混凝土裂缝的影响不可忽略。道路桥梁工程中,为了解决地基造成的混凝土裂缝问题,需要全方位的控制地基施工,强化地基的稳定性,进而为道路桥梁混凝土施工,提出优质的条件,实现预防混凝土裂缝的目的[3]。例如:道路桥梁工程勘察地质信息,深入分析地质情况,设计地基加固的措施,用于防护地基变形或沉降,利用稳定的地基,保护混凝土结构,以免地基不稳定造成混凝土裂缝。地基控制是道路桥梁混凝土裂缝控制中的一项基础措施,目的是维护道路桥梁混凝土结构,改善混凝土性能,防护混凝土裂缝。
4、设计控制
道路桥梁混凝土裂缝中的设计原因,对混凝土施工造成很大的干预。混凝土设计要符合道路桥梁的根本需求,规范设计配合比,通过试验检测的方法,优化混凝土设计,以免影响混凝土的设计标准。按照道路桥梁对混凝土的需求,提出设计控制的策略,如:(1)水灰比,保障水灰比的合理性,能够维护混凝土的强度,进而强化混凝土结构的稳定性,以免引发裂缝风险;(2)根据道路桥梁现场环境,调整混凝土的施工设计,特别是雨后、低温环境下,需积极协调混凝土设计,确保混凝土施工的优质性,符合道路桥梁的标准;(3)设计混凝土养护,养护能够提升道路桥梁混凝土结构的性能,预防混凝土裂缝,弥补道路桥梁混凝土中的裂缝缺陷。
三、道路桥梁施工中混凝土裂缝的处理方法
道路桥梁工程建设中,针对出现裂缝的混凝土部分,提出几点处理的方法,修复道路桥梁混凝土裂缝。
1、表面修补
表面修补在道路桥梁混凝土裂缝中,属于一项及时性的修复方法,其用于修复表面或深层的裂缝,恢复混凝土在桥梁中的承载力度[4]。道路桥梁施工时,混凝土表面出现裂缝,可以采用水泥浆、胶泥等材料,均匀的涂抹在裂缝的位置,待水泥浆材料固化后,就能与混凝土组成整体结构,保障道路桥梁混凝土的完整性。
2、灌浆修补
道路桥梁混凝土中的灌浆修补,借助压力泵,将修补材料泵入到缝隙内,随着泵入材料的硬化、加固,混凝土结构逐渐密实。灌浆修补与表面修补使用的材料相同,灌浆修补不局限在混凝土表面裂缝,拓宽了混凝土裂缝修复的范围,能够更深层次的解决裂缝问题。
3、结构加固
结构加固处理道路桥梁混凝土裂缝时,主要是以混凝土的整体结构为主,一旦道路桥梁工程企业发现混凝土结构有裂缝风险时,就可以采用结构加固的方法,在整体上加固结构,辅助增加混凝土的预应力强度,体现预应力在结构加固中的作用。
4、嵌缝方法
嵌缝方法用于处理道路桥梁工程中的混凝土缝隙,在混凝土裂缝位置,开设一条嵌入槽,槽内灌入止水的材料,利用止水材料密封裂缝,其对道路桥梁混凝土外观的影响非常小,保障混凝土外观的平滑性。
结束语:
道路桥梁工程,提高了对混凝土裂缝控制的重视性,综合分析裂缝成因,采用可行的控制措施,同时落实裂缝处理方法,修复道路桥梁中出现的混凝土裂缝,保障混凝土结构的安全、稳定,把控整个道路桥梁的建设过程,体现混凝土裂缝控制与处理的优势,满足道路桥梁工程在混凝土质量、安全方面的需求。
参考文献:
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关键词:混凝土;桥梁;处理;裂缝;措施
前言
交通事业的不断发展,带动了桥梁工程的发展,桥梁工程的施工工艺也得到飞速的提升。在桥梁的施工过程中,各种管理手段的不断完善,使桥梁工程无论从内在的质量,还是外在的视角都日渐的走向成熟。但是在桥梁工程的建设当中,桥梁的裂缝问题依然是桥梁施工中,需要得到高度重视的问题。无论是从安全系数的角度考虑,还是从施工企业的经济利益出发,对混凝土桥梁裂缝的认识都要进一步加强。只有对混凝土桥梁裂缝的产生原因进行全面的分析和研究,才能在混凝土桥梁的施工中尽量避免和预防裂缝的产生。
1、混凝土桥梁施工中产生裂缝的主要原因
在混凝土桥梁的施工中出现的裂缝,通常可分为结构性裂缝和非结构性裂缝。结构性裂缝可分为设计结构性的裂缝以及施工结构性的裂缝;而非结构性的裂缝又可分为温差裂缝、塑性裂缝、龟裂缝以及长期干裂缝等。
1.1结构性裂缝的产生原因
混凝土的浇灌施工中,由于各方面的不确定因素,导致裂缝的产生:
混凝土中的材料之间发生化学反应,引起体积的膨胀并产生很强的局部拉力,或者混凝土中的钢筋生锈,以及其它侵害性化学反应的发生,导致混凝土的性质发生变化,造成裂缝的产生。在施工过程中,锚板的设置没有严格按照设计进行,锚垫板没有顶牢,致使预应力结构产生拉张裂缝,如钢筋砼箱梁支架拆除后产生的裂缝都是因为这种原因。
在现浇砼箱梁落架从简支梁到连续梁的受力转换过程中,由于落架的时间过长或落架的顺序不当,没有达到设计所规定的要求,而产生的张拉过强,极有可能导致横向裂缝的产生。
桥梁在施工时都会对预制板及连续箱梁设置预拱,但在一定的荷载作用下,也可能产生结构的裂缝,裂缝也会出现在非预应力连续箱梁的梁顶负弯区。如果这种裂缝存在于很小的范围并在设计所允许的数值之内,可以不必处理,否则必须采取有效措施进行补救。
1.2非结构性裂缝产生的原因
在混凝土的浇灌过程中,由于施工现场并不是真空封闭作业,长时间的外在环境影响,会使混凝土的性质发生一定的变化导致裂缝产生:
在混凝土的初凝时期,由于水泥的水化产生大量的热量,而热量不能得到有效的发散,使混凝土内部的温度逐步升高导致膨胀。当外部混凝土初步凝结后,内部的温度逐渐降低、冷却,混凝土又会产生一定的收缩,这种热胀冷缩效应产生的拉力,很容量导致混凝土裂缝的产生。这种情况在施工条件较差的冬季尤为严重。
混凝土桥梁的施工中,需要借助大量的水作为材料融合的媒介,所以混凝土材料中水的含量与空气中水的含量相差较大,从而形成一定湿度差,当水分蒸发时,由于混凝土内部与外部水分蒸发的速度不同,混凝土表面的收缩就会比内部的收缩快,因而产生不均匀的变形,造成表面混凝土表面因受力过大而生产裂缝。
2、桥梁裂缝的防治措施
2.1材料的控制
原材料的控制是保证整个桥梁工程质量中至关重要的一个因素,因此,在原材料的选择上面应该对水泥、钢筋、沙石和水进行严格的抽样分析,还要对混凝土的配合比进行对比试验。在高温的时候或者下雨天下对沙石、碎石进行含水量的检验,并且在整个工程开展之前不断的调整整个施工的配合比。在施工的时候要严格按照施工的技术规范要求来进行施工,以此达到最为理想的施工质量,防止裂缝的产生。
2.2压力灌浆修补法
所谓压力灌浆修补法主要是指用化学材料来配制相应的浆液,再把这些浆液利用设备来灌注到产生裂缝的地方,以此来使裂缝达到凝固、堵漏和加固的作用,利用化学材料所制成的浆液在固化以后具有良好的粘接强度,能够和混凝土较好的粘连在一起,以此达到增强整个桥梁构件的整体性,使桥梁裂缝得到有效的治理。从目前的情况来看,大多数的施工单位较多采用的是聚氨酯和环氧树脂,在对一些细小的裂缝浆液的时候,就需要较长的时间来凝固,因此,在这个时候就应该使用单液法灌浆,单液法灌浆需要把所有的浆液和泵前混合在一起,再利用灌浆机进行灌注,对于一些较宽的裂缝就要使用双液法灌浆,这样就可以把浆液分成两个部分来把浆液输送到裂缝中。
2.3掺加外加料和外加剂
在桥梁施工的过程中,在混凝土当中掺入一些粉煤灰,可以有效的增加混凝土的密实度,并且提高混凝土抗渗的能力,极大程度的改善混凝土的工作度和降低最终的收缩值,从而节约水泥的用量。有效的利用粉煤灰作为混凝土的掺合料可以在一定程度上降低混凝土的水泥水化热所引起的内部升温,防止裂缝的产生。在选择外加剂的时候,首先要看它是不是能够等量的来替换水泥,而且会不会使混凝土产生一定的膨胀,这不但可以保证混凝土的内部产生压力来抵抗混凝土所产生的拉应力,还可以确保混凝土的密实度,改善混凝土的和易性,从而降低水灰比,达到减少水化热的情况出现。
2.4非结构性裂缝防治措施
对一些非结构性的裂缝,在施工的时候,支架的搭设首先要经过科学的设计,对支架要进行全面积的预压,以此来消除非弹性的变形。此外,要在砼中加减水剂以减少砼泌水,在砼施工的时候进行二次抹面,加强整个砼的养护工作,减少砼中的水分蒸发数,这样就可以有效的预防裂缝的产生。在桥梁工程施工的时候,要合理的使用海绵、覆盖麻袋等一些保护措施,并且浇水湿润养护,要合理的安排砼浇注顺序及浇筑速度,在砼浇注的过程中控制温差,特别是在夏季施工的时候,骨料一定要要洒水进行降温,而到了冬季,在施工的时候就需要在砼表面进行覆盖保温,这样才可以防止非结构性裂缝的产生。
3、市政桥梁结构裂缝问题的加固技术处理
首先,市政桥梁裂缝常见的处理方法有三种,即表面封闭修补法、压力灌浆修补法、填充钢板法。由于桥梁出现裂缝的原因各种各样,所以处理裂缝的方法也须根据实际情况来进行判定。表面修补的具体做法是沿着混凝土裂缝的表面铺上薄膜材料,在施工的时候将混凝土的表面用刷子打毛,将混凝土表面的裂缝填平。也可以采用沥青进行修补缝合,但是这种方法的浆液很难灌入。表面修补的方法适合运用在裂缝很浅的桥梁上,即桥梁内部并没出现裂缝,基本稳定,为了防止出现更大的裂缝,可以采用表面修补的方法。表面修补法可以采取将混凝土或石灰填充裂缝的方法,也可以在裂缝的表面进行抹灰的方法,这些方法非常简单,工程不大。但是它不能阻止裂缝变大,从而导致桥梁的钢筋受到侵蚀,出现深层裂缝。压力灌浆法分为水泥灌浆、石灰灌浆、化学物质灌浆、沥青灌浆。喷浆修补是一种在经过处理的裂缝表面,喷射一层密实的水泥砂浆保护层,来封闭裂缝的修补方法。喷浆前,需要把结构表面的剥离部分除去。再用水冲洗清洁,并在开始喷浆之前把基层湿润,然后再开始喷浆。水泥灌浆适合桥梁的裂缝分布不均匀的情况下使用。石灰灌浆可以通过砼中不同的压力形成的孔眼将石灰浆灌入桥梁裂缝中。石灰的黏稠度可以根据桥梁裂缝的实际情况进行考虑。化学物质是一种新型的桥梁裂缝修补方法,它主要采用先进的化学材料修补裂缝,可以在很大程度上改变灌浆材料的性能。它的优势在于可以将很细的裂缝进行修补,而且操作非常简捷,修补的效果非常好。化学灌浆法现在已经在桥梁裂缝的修补方面得到了广泛的应用。填充钢板法,就是当钢筋混凝土构件产生主拉应力裂缝时,可对裂缝先进行处理之后,再在裂缝处粘结钢板,并用膨胀螺栓对钢板加压。钢板粘合方向应和裂缝方向垂直。
其次,梁式结构加固增强技术也是加固技术处理的重要方法之一。梁式桥上部加固可以采用各种不同的方式,主要视桥梁的实际情况,承载能力的减弱程度以及今后的使用要求而异。一般来说,主要采取扩大原结构构件截面,以提高结构的强度和刚度;以新的结构代替旧的抗力不足的结构;改变原结构的受力体系,使控制截面变矩的峰值减小;对原结构施加预应力,改变原结构的受力图式,以达到提高桥梁刚度和强度的目的。
【关键词】公路桥梁;混凝土;裂缝
1 案例公路桥梁工程基本概况
某钢筋混凝土公路桥梁,结构类型是重力式桥墩、桥台和钢筋混凝土简支实心整体现浇板梁,该桥梁落成于1999年,目前桥梁出现总长度3149cm的裂缝,其中超限裂缝总长度为2319cm,裂缝位置处于桥梁的底板、桥台、边板、桥面,并伴随出现渗水现象,经调查分析,将裂缝产生的原因总结为以下几个方面:
(1)地基基础变形。公路桥梁工程的地基出现不均匀沉降,使得构件出现约束变形,产生的内部拉应力,远远大于混凝土内部抗拉强度,打乱桥梁底板和桥台内部的承受应力,从而导致底板和桥台沉降裂缝的出现。案例工程地基基础的变形,直接牵连到桥梁其他部位结构的稳定性,而工程现场的分析结果显示,以上这些裂缝产生主要是因为在桥梁在设计施工的时候,对工程现场地质的勘察工作不到位,遗漏很多地质方面不确定的因素,譬如软基因素、地下水因素、降水因素、外来荷载因素等,使得勘察钻孔之间的距离太大,而桥梁位于丘陵地带,地基的岩面起伏太大,河沟当中存在软土地基,使得地基土压缩性能差异性明显,这是引发不均匀沉降的“罪魁祸首”。
(2)钢筋锈蚀。在对存在钢筋锈蚀部位的混凝土进行严格检查之后,发现在混凝土施工的时候,钢筋附近没有形成足够厚的混凝土保护层,在桥梁投入使用之后,外界的氯化物不断渗透进钢筋混凝土保护层的间隙当中,不断销蚀钢筋表现的氧化膜,导致钢筋发生锈蚀反应,从而出现混凝土开裂和剥落的现象。据推测,如果没有采取措施进一步防止钢筋的锈蚀,可能会大范围产生混凝土膨胀应力,适时将导致桥梁断裂事故的发生。
(3)混凝土冻胀。案例公路桥梁工程所在区域的冬季气温低于零摄氏度,边板位置的混凝土吸水饱和,游离水结成冰,混凝土的体积膨胀了原来体积的9%左右,大大增加了混凝土内部的膨胀力,使得混凝土强度降低。经检验,发现桥梁所使用混凝土的骨料存在诸多空隙,这些空隙具有很强的吸水性,而且杂质含量超标,再加上施工振捣不密实和养护不周等,使得混凝土发生早期冻坏,形成现有的冻胀裂缝。
2 案例工程混凝土结构裂缝的修补措施
鉴于案例公路桥梁工程混凝土结构存在的裂缝病害,以及综合这些裂缝产生的原因,笔者将针对性提出裂缝修补的措施,具体内容如下:
2.1 地基基础变形裂缝修补
为避免工程的不均匀沉降,案例公路桥梁工程在现有岩盘位置重力式桩柱基础的基础上,适当加宽基础的宽度,并对基底的软土地基进行换填夯实,使得沉降区域均匀,在换填夯实的过程中,要检验不同位置的软土地基性质,从而更具针对性地采取施工措施,避免换填后地基出现不均匀的现象。同时要考虑基底受到冻胀土的影响,扩大刚性基础,并将其与现有基础的结构结合成整体。新建的桥梁地基基础,需要加强与原有基础的横向连接程度,并在允许范围内提高承载能力,以防止正在发生的不均匀沉降影响新旧基础的接缝受力。除此之外,公路桥梁上端位置在地基基础变形因素的影响下,其整体性发生变化,要求进一步增强桥面所铺装混凝土的刚度水平,必要时进行上部结构的重新设计,但需要综合考虑基础不均匀沉降的因素。
2.2 钢筋锈蚀裂缝修补
在修补钢筋锈蚀裂缝位置的时候,需要认真检查裂缝位置的锈蚀情况,分析锈蚀钢筋是否渗透到混凝土的内部,以及各个部位的锈蚀程度等。在修补裂缝的过程中,需要根据原公路桥梁施工的标准要求,计算钢筋混凝土保护层需要加厚厚度,以抑制锈蚀裂缝的进一步扩大。其中在进行混凝土保护层施工的时候,要对混凝土的水灰比、密实度等进行严格控制,尤其是水灰比,需要根据现场试验的数据进行调节,除此之外,还需要投加适量的外加剂和阻锈剂,将已经发生锈蚀钢筋表面的铁锈去除,然后将无法恢复原状的钢筋和混凝土清除干净,再行连接断裂钢筋和重新浇筑混凝土。在修补完裂缝位置之后,要加强该部位的养护工作,尤其是该部位的碱度、渗水等,如遇恶劣气候,要覆盖好修补位置,避免渗水继续侵蚀没有完全凝结的混凝土,从而造成第二次钢筋锈蚀。
2.3 冻胀裂缝修补
冻胀裂缝主要与桥梁所在区域气候因素相关,对冻胀裂缝的修补,需要结合基本的抗冻等级指标,采用合适的施工方法。实例工程的裂缝修补,如果施工时间为冬天,则可利用暖棚施工等方法,减少温度因素的影响,并在混凝土股当中适当加入不含氯盐的防冻剂,确保混凝土在低温和负温的环境中也能够有效凝结硬化。在裂缝修补期间,还要确保桥梁的排水系统正常运行,以免出现积水和渗水,从而影响裂缝的修补效果。总之,冻胀裂缝的修补要重点考虑气温的因素,在施工过程中采用仪器检测气候的变化情况,以便对工程施工的细节步骤进行调整,保证实现更好的修补效果。
3 结束语
通过上文的研究,我们可以看出公路桥梁混凝土结构的裂缝病害,对桥梁结构安全具有巨大的威胁性影响,裂缝诱因主要有地基基础的变形、钢筋锈蚀和冻胀因素,文章结合裂缝产生的原因,提出相应的裂缝修补措施,案例工程要求适当加宽基础的宽度,并对基底的软土地基进行换填夯实,并在补钢筋锈蚀裂缝位置的时候,需要认真检查裂缝位置的锈蚀情况,以便针对性修补,至于对冻胀裂缝的修补,需要结合基本的抗冻等级指标,采用合适的施工方法,除此之外,我们还要从施工的角度,探讨混凝土裂缝的防控措施,其中包括混凝土摊铺厚度控制、层间浇筑间隔时间控制、混凝土二次振捣、混凝土保温养护等措施,需要在以后的施工当中,予以进一步总结和完善。
【参考文献】
[1]苏晓莺.桥梁混凝土结构裂缝的原因及应对措施[J].山西建筑,2012(13):203-205.