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。
2、桥梁裂缝的修补方法
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.
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对耐久性能的影响
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1~2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,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。
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。
近年来,我国市政交通基础建设得到迅猛发展,各地兴建了大量的混凝土桥梁。在市政桥梁建造和使用过程中,有关因出现裂缝而影响工程质量甚至导桥梁垮塌的报道屡见不鲜。混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”,经常困扰着桥梁工程。其实,如果采取一定的设计和施工措施,很多裂缝是可以克服和控制的。为了进一步加强对市政桥梁结构裂缝的认识,尽量避免工程中出现危害较大的裂缝,本文尽可能对市政桥梁结构裂缝的种类和产生的原因作较全面的分析、总结,以方便设计、施工找出控制裂缝的可行办法,达到防范于未然的作用。
1 市政桥梁结构裂缝问题产生的原因
1. 1 市政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,下面将对其具体分析。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。市政桥梁在施工的过程中,混凝土筑后 4 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。
1. 2 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。
1. 3 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。
2 市政桥梁结构裂缝问题的加固处理
( 1) 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。
3 结束语
在市政桥梁的工程中,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。在市政桥梁结构的设计中,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。桥梁结构裂缝多种多样,无论从表面裂缝还是上部结构裂缝或下部结构裂缝均有相应的成熟的加固工艺,在实际运用中应综合考虑各种因素,充分弄清裂缝形成机理方可针对性的提出加固措施,才能实现桥梁的经济效益和社会效益。
参考文献
[Abstract] along with the rapid development of society and economy in China, our country has been more for the construction of highway engineering and more attention, and the construction of highway bridge engineering as an important part of highway engineering construction, the quality of their performance is good, is a key factor to guarantee the China Road and bridge to the normal operation of the. However, due to various factors, the highway bridge in the process of crack opening, with the advance of time will cause various, which will bring very adverse effect to the normal and safe operation. This article mainly aims at the cause of cracks of highway bridges in China are analyzed, and puts forward some effective preventive measures, then puts forward some methods have been crack repair, in order to control for the crack of road bridge in China brings good effect.
[keyword] highway bridges; cracks; causes; prevention measures
中图分类号:U448.14文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
公路桥梁的裂缝是桥梁工程当中最常见的病害之一,过多裂缝的产生,除过会造成公路桥梁的承载力与耐久性降低,变形增大等问题外,还会影响其通车运行的安全性。因此,针对公路桥梁裂缝的产生原因进行分析,并通过相应的措施进行预防,才能有效保证公路桥梁的持久运行。
1.公路桥梁裂缝产生的原因分析
1.1荷载性裂缝产生的原因
荷载性裂缝主要是指公路桥梁在常规的动荷载、静荷载以及次应力之下所产生的裂缝。荷载裂缝主要可归纳为断开裂缝与剪切裂缝等。其中,断开裂缝是指由于公路桥梁当中的钢筋混凝土受拉的原因,而使整个公路截面所产生的一种裂缝[1];而剪切裂缝又以斜裂缝为最多,主要是发生在剪应力比较大的部位,其大多发生在公路桥梁的支座附近,且会随着荷载的不断增大,其裂缝长度也会延伸,且裂缝数量也会相应的增多。
1.2收缩性裂缝产生的原因
在公路桥梁工程当中,最常见的裂缝之一便为收缩裂缝,其又可分为干性收缩裂缝与塑性收缩裂缝两大类。干性收缩性裂缝主要是指由于混凝土结硬之后,由于水分逐渐蒸发,使湿度下降,从而导致混凝土体积缩小,因此产生裂缝;而塑性收缩是指在工程施工过程当中,其混凝土在浇筑后,由于混凝土内水泥水化分子的反应激烈,在混凝土尚未结硬前,因为大量的水分蒸发,从而产生的裂缝。
1.3质量性裂缝产生的原因
质量性裂缝多是由于施工材料的质量不良所引起的裂缝,如在公路桥梁工程的施工建设当中,需要用到大量的混凝土。而混凝土又是由骨料、水泥、砂石、外加剂等按照一定剂量配置并加水后搅拌而成的[2]。如果在配置混凝土时,没有按照一定比例规范配置,或是在配制后,在施工过程中,由于浇筑量过多或是过少、施工缝间距原因、浇筑的时间把握不当等等。这些因素均会引起公路桥梁施工质量不良,而由于质量不合格,当公路桥梁工程建设完毕后,则也有可能因质量问题而产生裂缝。
2.公路桥梁裂缝的预防措施分析
2.1保证公路桥梁工程的设计合理性
为了防止公路桥梁产生裂缝,在工程施工前,对其进行科学合理的设计也十分重要。且在施工条件允许的情况下,在设计时避免或是尽量少应用非预应力结构。如一定需要用预应力结构时,其预应力结构的锚垫板、螺旋筯的埋设等也一定要符合相关的设计标准。通过对公路桥梁工程的合理设计,使其荷载能够适当的减小,从而避免荷载裂缝的产生。
2.2规范公路桥梁工程的施工流程
为有效减少公路桥梁的裂缝,其工程在施工中对施工流程的把握也很重要。因此,在工程进行施工时,施工人员必须严格地依据相关的施工要求科学施工。并严格地遵循施工的流程进行施工。通过规范施工人员的施工技术与施工流程,从而在保证质量良好的情况下,减少或避免公路桥梁裂缝的产生。
2.3加强对施工质量的控制
公路桥梁工程施工质量的好坏,直接会影响到其日后的使用,因此,为有效地预防其出现质量问题,除过要规范施工流程之外,对所使用材料的质量提高重视也十分的重要。如一定要按照相应的标准进行施工材料的配比,并在浇筑过程当中,确定好浇筑量,把握好浇筑时间,并注意施工缝间距、位置及构造等[3]。只有在确保施工材料质量良好的情况下,才能有效地预防并减少公路桥梁裂缝的产生。
另外,对公路桥梁工程的养护也很重要,一些施工企业往往会忽视对混凝土的养护,从而,很大程度上也会引起裂缝的产生。因此,在施工过程当中,通过对混凝土等材料经常进行浇水养护,也可以有效地减少一些温度裂缝的发生。
3.公路桥梁裂缝常见的修补方法
针对公路桥梁产生裂缝的原因,采用有效措施对其预防,可最大程度地避免或减少裂缝的产生。但是,因为各种不可控因素的影响,还是一定程度上会造成公路桥梁裂缝的产生,而针对所产生的这些裂缝,如裂缝的大小在一定的范围之内,便可采用修补的方法,对裂缝进行修缮,从而,使公路桥梁能够适当的延长其使用时间。目前,针对公路桥梁所产生的裂缝,其主要的修补方法包括有加固法、灌浆法、嵌缝法等等。
⑴加固修补法。因为一些公路桥梁裂缝的产生,会改变其混凝土结构的性能,因此,需适当地使用加固法对其进行加固,从而加强公路桥梁的使用性能。加固法主要包括对预应力、混凝土补强、支点等结构的加固,其还可以通过增加混凝土结构的截面面积,从而起到修补裂缝的作用。⑵灌浆修补法。灌浆法主要是当公路桥梁的裂缝比较严重,但在一定的可控范围之内时,便可使用灌浆法进行修补。灌浆所采用的材料一般为环氧聚合物、水泥浆、聚氨酯等乖,一般均是采用真空压力设计将配置好的浆料压入到裂缝当中,浆料会随着时间渐渐凝固,并起到有效的密封性能[4]。⑶嵌缝修补法。嵌缝法属于公路桥梁裂缝修补当中比较常用的一种方法,其也有显著的修补效果。通过对有公路桥梁中的裂缝处进行开槽,并在开好的槽内填充一定剂量的止水材料,从而在保证裂缝外观较为平整的情况下,对裂缝进行有效的封堵。
4.结束语
综上所述,公路桥梁在不断的使用过程当中,因为时间的推移,以及各种因素的共同作用,会使其产生一定的裂缝。但是随着我国科技的高速发展,大量的实践例子表明,只要对公路桥梁产生裂缝的原因进行重视,通过采取有效的手段对其预防,并对已经产生的裂缝进行科学合理的修补,从而也可以有效地提高我国公路桥梁的性能质量、延长其使用寿命,并给其公路桥梁工程带来整体的经济效益与社会效益。
【参考文献】
[1]郭明海.对公路桥梁裂缝成因及维修措施的探讨[J].中国科技纵横,2011,4(4):121.
中图分类号: TV331 文献标识码: A
近些年,我国桥梁工程建设不断增多,混凝土的应用需求量日益俱增,有关混凝土的应用技术也得到很大提高,现阶段,在桥梁工程建设中混凝土应用技术不断提高,但是混凝土裂缝问题依然存在,对桥梁工程的外观与使用寿命均产生了较大的影响,对混凝土的裂缝问题进行分析,并采取有效措施进行控制,已成为桥梁施工中的重要任务。
一、常见的混凝土裂缝问题及其原因
1. 干缩裂缝问题及其原因
在桥梁施工当中,干缩是常见的裂缝问题,当混凝土结硬及表层水分蒸发之后,混凝土的湿度降低,体积变小,就会出现缩水收缩的问题,亦称为干缩。特别是混凝土浇筑后的4 个小时左右,混凝土结构及其构件表面,就会出现长短不一、形状不规则的裂缝,若干缩裂缝较轻,则会直接影响混凝土的外观;对于桥梁工程来说,若出现较严重的干缩裂缝,混凝土的保护厚度就难以满足要求,无法有效保护钢筋的目的。而且干缩裂缝是因混凝土水分蒸干才出现裂缝的,这种裂缝是不可逆转的。
2. 荷载裂缝问题及其原因
荷载裂缝所指的是在桥梁施工中,混凝土因动荷载、常规静与次应力之下所出现的裂缝,可分为直接的应力裂缝与次应力裂缝。直接应力裂缝主要是由于结构计算存在漏算问题,计算模型不够合理,施工当中,没有依据设计图纸来施工,结构受力模式不准确,或者载荷超过设计荷载等造成的,而次应力裂缝则是结构物实际的工作状态与计算存在差异,施工中受力钢筋处理不恰当,这样就存在容易存在裂缝问题。
3. 温度裂缝问题及其原因
通过混凝土的构成成分来看,混凝土也存在热胀冷缩特征,桥梁施工当中,由于内外环境的变化,可能会出现混凝土形态变化的问题,一旦混凝土的体积出现变形,就会出现结构应力不合适问题,对混凝土强度造成影响,进而出现裂缝问题。在桥梁施工当中,引起混凝土温度变化的原因较多,如四季温差变化、天气突然变化及日照引起的温度变化等,这些变化均可能出现裂缝问题。
4. 沉缩裂缝问题及其原因
在桥梁施工当中,混凝土浇筑2 小时左右后,随着混凝土的塑性收缩或者泌水沉降会出现裂缝,这种裂缝就是沉缩裂缝,当混凝土的浇注速度越快且高度越大时,其沉陷量就会越大,而且当水灰比例越高,水泥量应用越多时,其塑性收缩的裂缝量也越大,这让混凝土难以有效地保护钢筋。
二、控制桥梁施工中有关混凝土裂缝问题的措施
1. 做好桥梁施工前的设计荷载与桥梁布局工作
在桥梁施工的设计环节,有关技术人员应依据自身项目的具体状况,对桥梁工程整体的布局实施规划,并合理布局施工中的钢筋位置,同时,技术人员还要全面考虑桥梁施工中的机械荷载问题,让设计荷载超出现实施工的荷载,以确保实际荷载当中的混凝土强度,以克服混凝土裂缝出现问题。
2. 加强混凝土构成材料的控制
在桥梁施工当中,为了提高混凝土的抗裂强度,加强混凝土相关构成材料质量方面的严格把关是很必要的,尤其是骨料直径的大小、水泥强度质量与抗压强度等均应严格检查筛,以确保混凝土构成材料的质量,使其能符合所设计的预算荷载。在混凝土制作中,还应注意混凝土各类材料的配比,混凝土搅拌的合理性,并依据实际情况与有关规定来计算混凝土材料配比,并控制搅拌时需要的水量,从而尽量防止混凝土出现体积变形问题,确保混凝土抗裂能力。例如,混凝土中的干缩问题,当水灰比值越大时,其干缩问题就越严重,控制好混凝土中的水灰比例是非常重要的,并适当添加些减水剂,有效预控混凝土出现干缩问题。
3. 做好混凝土质量的监控工作
在桥梁施工当中,对混凝土材料的配合比进行严格控制是必要的,依据混凝土的和易性要求、强度等级与质量检验等来确定配合比,然后对水泥用量与水灰比进行严格控制,监理方需要加强监督控制。为了做好混凝土质量工作,尽量选择优质石子,对砂子的含量与粒径进行合理控制,降低混凝土的空隙率,增强桥梁混凝土的抗裂性能。混凝土浇筑之后,要做好养护工作,通过养护实践可知,在整个桥梁施工当中,混凝土的养护工作是非常重要的环节,若忽视了混凝土养护工作,会对混凝土强度造成影响,并出现裂缝问题。尤其是在高温天气下的施工,更需要加强养护工作,经常对其实施浇水养护,这可减少裂缝问题出现,并且能降低混凝土因收缩出现的约束力,从而有效预防控制裂缝问题。
4. 做好裂缝修补工作
(1)做好不同裂缝状态下的修补工作
根据实际的裂缝状况,裂缝修补可分为活动与静止裂缝修补两种,其中,静止裂缝的修补办法为:裂缝宽度在0.3mm 以内时,对于混凝土浅层,可使用水泥浆液或者环氧树脂浆液进行表面封闭,而对于深层混凝土修补,则可使用低粘度的环氧树脂浆液或者甲基丙烯酸脂浆液来浇灌;当裂缝宽度在0.3mm-1mm 之间时,可采取环氧树脂浆液的方法进行灌注;当裂缝宽度在1.0mm 以上时,对裂缝修补之前,要先在裂缝表面位置进行水泥浆界面剂的涂刷,同时,应用微膨胀的水泥砂浆液来修补。而活动裂缝的修补办法为:为防止裂缝进一步裂开,可采取静止裂缝的修补法来修补裂缝,当活动裂缝不能用静止裂缝法来修补时,可对混凝土结构进行限制,防止其变形,并用柔性材料处理裂缝。
(2)表面裂缝修补技术
在混凝土的裂缝修补中,表面裂缝修补是常用的修补技术,主要为表面涂浆,也就是在混凝土的裂缝表面进行水泥浆涂抹。对于一些桥梁工程,为了满足工程防腐的需求,可用环氧胶泥来涂抹表面,并在涂浆之后进行刷漆处理。混凝土表面的修补工作结束后,混凝土有时因应力原因会出现再开裂问题,为了保证混凝土裂缝的修补工作顺利完成,可将玻璃纤维布粘附于裂缝表面。
(3)灌浆法与嵌缝法工艺
对于桥梁工程来说,当裂缝危及桥梁结构时,再用表面修补就无法有效弥补裂缝了,这时可采取灌浆法来处理裂缝,灌浆法主要是指把浆质料运用真空压力设备压到裂缝当中,当浆质料硬化之后,为防止裂缝,使其具有密封性能,会与混凝土形成稳定的结构整体。在裂缝修补技术中,嵌缝法是比较有效的,为有效封堵裂缝,可在裂缝位置开槽,并向槽内进行止水材料填充,这种修补技术可使裂缝外观更为平滑。
(4)结构加固法与密封检查
对于道路桥梁来说,有些裂缝不仅影响桥梁外观,还会影响混凝土的结构性能,使得桥梁使用寿命缩短,为了规避这种裂缝问题,可运用结构加固的方法加固混凝土,通常结构加固的方法主要包含支点、预应力加固及加大截面面积等,以确保混凝土的加固补强。在裂缝封闭之后,可在裂缝处涂上层肥皂水,由灌浆嘴进行空气通入,若存在漏气位置,就对其进行修补,若无漏气现象就可判断为合格。而封口完成后,可采取空气压缩法来检查灌浆的密实度,在修补中,一旦发现问题,就及时进行补救,以确保裂缝修补的有效性,延长桥梁的使用寿命。
三、总结
在桥梁施工当中,为了延长桥梁的使用寿命,加强裂缝问题的关注是必要的,其直接影响桥梁整体的施工质量与应用性能。为了有效防控裂缝问题的出现,在施工过程,要做好荷载设计工作,严格按照荷载设计来施工,加强混凝土相关材料的配比控制,提升混凝土本身强度,同时,加强混凝土施工工序与养护的监控工作,可确保桥梁的整体质量。针对出现的裂缝问题,要采取合理的裂缝修补工艺进行及时修补,以确保桥梁工程的使用寿命。
参考文献:
[1]白永忠. 公路桥梁施工中混凝土裂缝问题探讨[J]. 科技与企业,2013,08:198.
[2]陶伟峰. 桥梁施工中关于混凝土桥梁裂缝问题的研究[J].科技资讯,2011,24:80.
前言
改革开放后道桥建设行业对桥梁有了更加深入和研究和时间,并在各地留下了各种类型的桥梁,成为历史和桥梁的鉴证。进入新的世纪,科技和经济得到了飞速地发展,各种大型桥梁、多功能型桥梁出现在人们关注的范围内,在更好地实现交通和交流功能的同时,也成为各地地标性建筑,发挥着各种作用和价值。当前桥梁施工中混凝土项目因为材料性质、施工技术、内外环境、管理方式等原因出现了裂缝问题,产生裂缝的桥梁不仅在结构上存在性能和安全上的隐患,更会在功能实现和外观上对桥梁带来负面影响,成为桥梁建设和发展的负担。防范桥梁工程混凝土部位的裂缝应该在详细了解和认真分析桥梁施工混凝土项目实际的基础上,展开对混凝土桥梁裂缝的全面思考,在合理划分桥梁混凝土裂缝类型的基础上,分析出产生混凝土桥梁产生裂缝的内外原因,形成桥梁施工中对裂缝预防的施工方法,总结出实际工作中对桥梁混凝土裂缝处理的技术要点,在技术的角度,从实际施工出发,形成控制桥梁混凝土裂缝的经验和指导体系,有效规范和指导桥梁混凝土施工实际,使桥梁更好地发挥出设计的功能,有效地支撑经济和社会的发展。
1 桥梁混凝土裂缝的概述
1.1 桥梁混凝土裂缝的种类
根据经验桥梁工程施工中常见的混凝土裂缝有如下三种:一是,荷载裂缝,就是有荷载过大或应力过大而产生的裂缝;二是,形变力裂缝,就是因温度、沉降、收缩、膨胀而引起形变力而出现的混凝土裂缝;三是,技术性裂缝,因为桥梁混凝土施工中因材料、工艺不当而产生的技术原因裂缝。
1.2 产生桥梁混凝土裂缝的原因
首先,桥梁设计阶段会因为设计的不合理和计算的失误,产生设计上的失误,在实际施工中导致桥梁混凝土裂缝的产生。其次,施工中如果不按照设计图纸施工,也会产生桥梁混凝土裂缝。其三,桥梁工程施工阶段,由于材料、工艺等原因会造成桥梁混凝土出现形变力裂缝和技术性裂缝。最后,桥梁运行时期,因荷载过大、交通事故、环境影响产生荷载裂缝、沉降裂缝和外力裂缝。
1.3 桥梁混凝土裂缝的危害
桥梁混凝土裂缝会引起桥梁内部钢筋的锈蚀,降低了桥梁的强度,影响了桥梁的功能。桥梁混凝土裂缝会对车辆行驶造成安全隐患,形成交通安全事故。桥梁混凝土裂缝还缩短的桥梁的使用年限,加大了维修费用的支出,降低了桥梁工程的综合效益。
2 施工中桥梁混凝土裂缝的控制方法
2.1 优化桥梁施工设计方案
优化措施的主要做法就是对于相关的计算进行严格的控制,可以适当的改善配筋,设计一些防裂筋、温度筋、抗裂筋等配筋来防止混凝土产生裂缝。
2.2 合理进行桥梁施工
桥梁施工的过程中一定要注意混凝土的结构立模、浇筑等过程必须合理,以防止由于施工的原因产生混凝土的裂缝。在布置相关的模板和支架时强度一定要保证,这样可以有效的防止沉降的原因产生的裂缝,而在混凝土的浇筑时一定要注意必须严格按照相关的浇筑规范进行。
2.3 控制混凝土的配合比
混凝土的配比过程中一定要注意选用水化热度小、收缩量小、高标号的优质水泥和吸水率小,收缩性较低的优质骨料,对于骨料还应该控制其含有的云母和有机质等物质的含量,以尽量降低其收缩性。
3 桥梁混凝土裂缝的技术处理
3.1 桥梁表面的修补
对于一些简单的桥梁混凝土裂缝,一般都采用这种表面的修补方法,经常适用于对桥梁的主体和承受力没有影响的混凝土裂缝,通常的处理措施就是在裂缝的表面继续涂刷水泥或者在混凝土的表面涂刷一些特殊的油漆等一些防腐材料,在防护了混凝土裂缝的同时也能有效的防止混凝土受其他因素的干扰继续开裂,引起更大的危害。
3.2 灌浆、嵌缝封堵法进行修补
灌浆、嵌缝封堵法和表面修补正好相反,如果裂缝比较深,甚至影响到了桥梁的主体就采用灌浆、嵌缝封堵的方法,一般灌浆、嵌缝封堵就是用能产生巨大压力的设备将胶结合等用于修补的材料压入混凝土的裂缝之中,而压入的胶结材料由于具有很强的粘性,在风干之后会与混凝土凝结在一起,有效的治理了混凝土的裂缝。
3.3 混凝土置换法进行修补
当桥梁混凝土结构的裂缝严重到无法用灌浆、嵌缝封堵法进行修补时,就可以考虑用混凝土置换的方法,凝土置换法的主要内容和关键环节就是替换掉已经损坏的混凝土,换上新的混凝土或者其他的替代品,此方法对于严重损坏的桥梁的混凝土是一种最有效的方法,值得推广和应用。
4 结语
总而言之,从过程上和系统上开桥梁混凝土裂缝的控制要走一条“从设计,到竣工”的技术路线,以技术的设计提高桥梁混凝土抵御裂缝的能力,以技术的手段划分桥梁混凝土裂缝的种类,以技术的探究发现桥梁混凝土裂缝产生的原因,以技术的措施强化桥梁混凝土项目施工,确保桥梁混凝土裂缝的方式,以技术的对策处理桥梁混凝土裂缝。总之,技术要贯穿和控制桥梁施工的每一个关键环节,这样才能把桥梁施工中混凝土裂缝产生的概率降低到最低,形成对桥梁施工质量的根本保证。混凝土裂缝的产生原因和种类还有很多,桥梁施工的方法也多种多样,因此控制桥梁混凝土裂缝要不拘泥于一种形式,还需要同仁在工作中进一步开发和丰富,以便发展桥梁混凝土裂缝预防和处理的技术体系。
参考文献:
[1]郭井武.小议公路桥梁常见的缺陷及处理方法[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2010(12).
[2]金东,张才平,童晓鹏.桥梁混凝土裂缝与外观缺陷分析[J].中国水运(下半月),2010(01).
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】
一、混凝土桥梁结构表层缺陷及产生原因
1.1蜂窝:施工不当所致,混凝土灌注中缺乏应有的振捣,分层灌注时违反操作规程,运输时混凝土产生离析,模板缝隙不严,水泥砂浆流失等。
1.2露筋:施工质量不好,如灌注时钢筋保护层垫块位移,钢筋紧贴模板,保护层处混凝土漏振或振捣不实。
1.3麻面:施工时采用模板表面不光滑,模板湿润又不够,致使构件表面混凝土内的水份被吸去。
1.4空洞:结构上钢筋布置过密,施工时混凝土被卡住,又未充分振捣就继续灌注上层混凝土,此外,严重漏浆亦能产生空洞。
1.5磨损:混凝土强度不足,表层细骨料太多,车轮磨损,高速水流冲刷,水流中又夹杂大量砂石等推移质或冰凌等漂浮物。
1.6锈蚀、老化、剥落:保护层太薄,结构出现裂缝,雨水浸入,钢筋锈蚀膨胀引起剥落,严寒地区冰冻及干湿交替循环作用,有侵蚀性水的化学侵蚀作用。
1.7表层成块脱落:外界作用。
1.8构件变形、接缝不平:施工不善或荷载作用下形成的变形等。
以上可采用混凝土修补或水泥砂浆修补法。常用修补材料为环氧材料。
二、混凝土构件裂缝缺陷及产生原因
钢筋混凝土简支梁桥常见裂缝有网状裂缝、下缘受拉区的裂缝、腹板上的竖向裂缝、腹板上的斜向裂缝、运梁不当引起的上部裂缝、梁端上部裂缝、梁侧水平裂缝、梁底纵向裂缝。
预应力混凝土梁、悬臂梁和连接梁桥的常见裂缝有先张法梁梁端锚固处的裂缝、后张法梁梁端锚固处的裂缝、腹板收缩裂缝、悬臂梁剪切裂缝、悬臂箱梁锚固后接缝中的裂缝、底板裂缝、箱梁弯曲裂缝、连接梁弯曲裂缝、合拢浇筑段的裂缝、预应力梁下翼缘的纵向裂缝。
构件裂缝产生的主要原因有四方面:一是与材料性质有关的因素,如水泥的反常凝固,混凝土的离析与泛浆,水泥的反常膨胀,骨料中含有泥土,使用了反应性骨料或风化岩、混凝土干燥收缩。二是与施工有关的因素,如混合料搅拌不均匀,搅拌时间过长,用泵压送时水泥量及用水量的增加,灌注顺序的差错,灌注速度太快,振捣不充分,配筋混乱,保护层厚度不够,施工缝处理不当,模板变形,漏浆,支架下沉,脱模过早,硬化前受振动和荷载作用,初期养生中急剧干燥,养生初期冻害。三是与环境条件有关的因素,如周围环境与湿度的变化,构件内外温度的差异,反复冻融,内部钢筋锈蚀,因火灾而使混凝土表面受高温熏烤,受盐类的化学腐蚀。四是与构造、外力有关的因素,如设计荷载以内的荷载,设计荷载以外的荷载,以地震力为主的荷载,截面尺寸及钢筋用量不足,结构物不均匀下沉。
三、桥梁墩台常见裂缝
3.1墩台网状裂缝(由于混凝土收缩干燥引起或混凝土内部水化热和外部气温的温差及日气温变化影响和日照影响而产生的温度拉应力)。
3.2从基础向上发展至墩台上部的裂缝(基础松软产生不均匀沉降造成)。
3.3墩台身的水平裂缝(多为混凝土贯注不良所引起)。
3.4翼墙和前墙断裂的裂缝(往往由于墙间的填土不良。冻胀或基层承载力不足,引起下沉或外倾而产生开裂)。
3.5由支承垫石从下向上发展的裂缝(主要是由于墩台帽在支承垫石下未布置钢筋所致或可能受到较大的冲击力)。
3.6桥墩墩帽顺桥轴线横贯墩帽的水平裂缝(主要是局部应力所致,因梁和活载的作用力集中地通过支座传至桥墩,使其周围墩顶其他部位产生拉应力)。
3.7双柱式桥墩下承台的竖向裂缝(由于桩基下沉不均匀或局部应力所致)。
3.8支承相邻不等高的墩盖梁、雉墙上的竖向裂缝(由于局部应力所致)。
3.9墩台盖梁自上而下的垂直裂缝(桩基下沉不均匀而引起盖梁上的不均匀受力)。
3.10镶面石突出的裂缝(由于镶面石与墩台连接不良所引起)。
3.11悬臂桥墩角隅处的裂缝(由于局部应力引起)。
以上可采用刻槽封闭或凿槽嵌补方法,加配钢筋修补法,钢板粘贴修补裂缝,表面喷浆修补裂缝,用柔性表面封闭法修补裂缝,灌浆封闭裂缝修补法等。
四、钢筋混凝土桥面板缺陷及产生原因
混凝土开裂、混凝土剥离,断面破损、钢筋外露、锈蚀,混凝土质量下降,异常变形等。这些是由于荷载增大(构件承载力不足),构造上的缺陷(桥面板端部等),支撑结构不完整(主梁等构件刚度不足等),施工上缺陷(保护层不够、蜂窝麻面等),气象作用(冻融作用、化学作用、盐腐蚀等),灾害(地震、火灾、受落下物撞击等),徐变及收缩过大等。
桥面板损坏的维修方法有修补施工法、加盖板施工法,支架施工法等。
一般桥面补强层加固方法有底面加固和顶面加固。
底面加固主要是喷射钢纤维砂浆,焊接钢筋网并喷射钢纤维混凝土或钢纤维砂浆。顶面加固主要是采用钢筋混凝土加厚或钢纤维混凝土加厚、聚合物混凝土加厚、膨胀混凝土加厚等并在接合处凿毛处理加锚固钢筋。
目前国内外许多大公司和科研结构都投入很大力量对这一难题进行研究,开发桥梁的养护、维修、加固及更换的系列技术,并相应开发出一批新型修复材料,能够有效的解决了上述“瓶颈”的难题。
五、介绍几种新型的桥梁修复、加固技术和新材料
5.1“壁可”法:采用橡胶管注入器,利用其持续的恒定压力将树脂材料自动注入到缝中,注入材料粘度极低,可深入到宽仅0.02mm的细缝末端,恢复结构强度。
5.2修补路面裂缝、坑洼、麻面:采用不同粘度的树脂材料对各种宽度的裂缝进行灌注,可立即开放交通。对坑洼、麻面采用树脂砂浆镘抹,材料柔韧、耐磨、抗滑,与铺层结合牢固。
5.3路面防滑铺装方法:在弯道、交叉路口等重要路段铺设树脂砂浆,可取得优异的防滑效果,保证行车安全。
5.4隧道、涵尚不渗漏水的治理方法:摒弃传统的堵水思想,采取引导的方法,对接缝、裂缝、衬砌面渗水均有对策。
1 混凝土桥梁结构表层缺陷及产生原因
1.1 蜂窝:施工不当所致,混凝土灌注中缺乏应有的振捣,分层灌注时违反操作规程,运输时混凝土产生离析,模板缝隙不严,水泥砂浆流失等。
1.2 露筋:施工质量不好,如灌注时钢筋保护层垫块位移,钢筋紧贴模板,保护层处混凝土漏振或振捣不实。
1.3 麻面:施工时采用模板表面不光滑,模板湿润又不够,致使构件表面混凝土内的水份被吸去。
1.4 空洞:结构上钢筋布置过密,施工时混凝土被卡住,又未充分振捣就继续灌注上层混凝土,此外,严重漏浆亦能产生空洞。
1.5 磨损:混凝土强度不足,表层细骨料太多,车轮磨损,高速水流冲刷,水流中又夹杂大量砂石等推移质或冰凌等漂浮物。
1.6 锈蚀、老化、剥落:保护层太薄,结构出现裂缝,雨水浸入,钢筋锈蚀膨胀引起剥落,严寒地区冰冻及干湿交替循环作用,有侵蚀性水的化学侵蚀作用。
1.7 表层成块脱落:外界作用。
1.8 构件变形、接缝不平:施工不善或荷载作用下形成的变形等。
以上可采用混凝土修补或水泥砂浆修补法。常用修补材料为环氧材料。
2 混凝土构件裂缝缺陷及产生原因
钢筋混凝土简支梁桥常见裂缝有网状裂缝、下缘受拉区的裂缝、腹板上的竖向裂缝、腹板上的斜向裂缝、运梁不当引起的上部裂缝、梁端上部裂缝、梁侧水平裂缝、梁底纵向裂缝。
预应力混凝土梁、悬臂梁和连接梁桥的常见裂缝有先张法梁梁端锚固处的裂缝、后张法梁梁端锚固处的裂缝、腹板收缩裂缝、悬臂梁剪切裂缝、悬臂箱梁锚固后接缝中的裂缝、底板裂缝、箱梁弯曲裂缝、连接梁弯曲裂缝、合拢浇筑段的裂缝、预应力梁下翼缘的纵向裂缝。
构件裂缝产生的主要原因有四方面:一是与材料性质有关的因素,如水泥的反常凝固,混凝土的离析与泛浆,水泥的反常膨胀,骨料中含有泥土,使用了反应性骨料或风化岩、混凝土干燥收缩。二是与施工有关的因素,如混合料搅拌不均匀,搅拌时间过长,用泵压送时水泥量及用水量的增加,灌注顺序的差错,灌注速度太快,振捣不充分,配筋混乱,保护层厚度不够,施工缝处理不当,模板变形,漏浆,支架下沉,脱模过早,硬化前受振动和荷载作用,初期养生中急剧干燥,养生初期冻害。三是与环境条件有关的因素,如周围环境与湿度的变化,构件内外温度的差异,反复冻融,内部钢筋锈蚀,因火灾而使混凝土表面受高温熏烤,受盐类的化学腐蚀。四是与构造、外力有关的因素,如设计荷载以内的荷载,设计荷载以外的荷载,以地震力为主的荷载,截面尺寸及钢筋用量不足,结构物不均匀下沉。
3 桥梁墩台常见裂缝
3.1 墩台网状裂缝(由于混凝土收缩干燥引起或混凝土内部水化热和外部气温的温差及日气温变化影响和日照影响而产生的温度拉应力)。
3.2 从基础向上发展至墩台上部的裂缝(基础松软产生不均匀沉降造成)。
3.3 墩台身的水平裂缝(多为混凝土贯注不良所引起)。
3.4 翼墙和前墙断裂的裂缝(往往由于墙间的填土不良。冻胀或基层承载力不足,引起下沉或外倾而产生开裂)。
3.5 由支承垫石从下向上发展的裂缝(主要是由于墩台帽在支承垫石下未布置钢筋所致或可能受到较大的冲击力)。
3.6 桥墩墩帽顺桥轴线横贯墩帽的水平裂缝(主要是局部应力所致,因梁和活载的作用力集中地通过支座传至桥墩,使其周围墩顶其他部位产生拉应力)。
3.7 双柱式桥墩下承台的竖向裂缝(由于桩基下沉不均匀或局部应力所致)。
3.8 支承相邻不等高的墩盖梁、雉墙上的竖向裂缝(由于局部应力所致)。
3.9 墩台盖梁自上而下的垂直裂缝(桩基下沉不均匀而引起盖梁上的不均匀受力)。
3.10 镶面石突出的裂缝(由于镶面石与墩台连接不良所引起)。
3.11 悬臂桥墩角隅处的裂缝(由于局部应力引起)。
以上可采用刻槽封闭或凿槽嵌补方法,加配钢筋修补法,钢板粘贴修补裂缝,表面喷浆修补裂缝,用柔性表面封闭法修补裂缝,灌浆封闭裂缝修补法等。
4 钢筋混凝土桥面板缺陷及产生原因
混凝土开裂、混凝土剥离,断面破损、钢筋外露、锈蚀,混凝土质量下降,异常变形等。这些是由于荷载增大(构件承载力不足),构造上的缺陷(桥面板端部等),支撑结构不完整(主梁等构件刚度不足等),施工上缺陷(保护层不够、蜂窝麻面等),气象作用(冻融作用、化学作用、盐腐蚀等),灾害(地震、火灾、受落下物撞击等),徐变及收缩过大等。
桥面板损坏的维修方法有修补施工法、加盖板施工法,支架施工法等。
一般桥面补强层加固方法有底面加固和顶面加固。
底面加固主要是喷射钢纤维砂浆,焊接钢筋网并喷射钢纤维混凝土或钢纤维砂浆。顶面加固主要是采用钢筋混凝土加厚或钢纤维混凝土加厚、聚合物混凝土加厚、膨胀混凝土加厚等并在接合处凿毛处理加锚固钢筋。
目前国内外许多大公司和科研结构都投入很大力量对这一难题进行研究,开发桥梁的养护、维修、加固及更换的系列技术,并相应开发出一批新型修复材料,能够有效的解决了上述“瓶颈”的难题。
5 介绍几种新型的桥梁修复、加固技术和新材料
5.1 “壁可”法:采用橡胶管注入器,利用其持续的恒定压力将树脂材料自动注入到缝中,注入材料粘度极低,可深入到宽仅0.02mm的细缝末端,恢复结构强度。
5.2 修补路面裂缝、坑洼、麻面:采用不同粘度的树脂材料对各种宽度的裂缝进行灌注,可立即开放交通。对坑洼、麻面采用树脂砂浆镘抹,材料柔韧、耐磨、抗滑,与铺层结合牢固。
5.3 路面防滑铺装方法:在弯道、交叉路口等重要路段铺设树脂砂浆,可取得优异的防滑效果,保证行车安全。
5.4 隧道、涵尚不渗漏水的治理方法:摒弃传统的堵水思想,采取引导的方法,对接缝、裂缝、衬砌面渗水均有对策。
一、混凝土桥梁结构表层缺陷及产生原因
1、蜂窝:施工不当所致,混凝土灌注中缺乏应有的振捣,分层灌注时违反操作规程,运输时混凝土产生离析,模板缝隙不严,水泥砂浆流失等。
2、露筋:施工质量不好,如灌注时钢筋保护层垫块位移,钢筋紧贴模板,保护层处混凝土漏振或振捣不实。
3、麻面:施工时采用模板表面不光滑,模板湿润又不够,致使构件表面混凝土内的水份被吸去。
4、空洞:结构上钢筋布置过密,施工时混凝土被卡住,又未充分振捣就继续灌注上层混凝土,此外,严重漏浆亦能产生空洞。
5、磨损:混凝土强度不足,表层细骨料太多,车轮磨损,高速水流冲刷,水流中又夹杂大量砂石等推移质或冰凌等漂浮物。
6、锈蚀、老化、剥落:保护层太薄,结构出现裂缝,雨水浸入,钢筋锈蚀膨胀引起剥落,严寒地区冰冻及干湿交替循环作用,有侵蚀性水的化学侵蚀作用。
7、表层成块脱落:外界作用。
8、构件变形、接缝不平:施工不善或荷载作用下形成的变形等。
以上可采用混凝土修补或水泥砂浆修补法。常用修补材料为环氧材料。
二、混凝土构件裂缝缺陷及产生原因
钢筋混凝土简支梁桥常见裂缝有网状裂缝、下缘受拉区的裂缝、腹板上的竖向裂缝、腹板上的斜向裂缝、运梁不当引起的上部裂缝、梁端上部裂缝、梁侧水平裂缝、梁底纵向裂缝。
预应力混凝土梁、悬臂梁和连接梁桥的常见裂缝有先张法梁梁端锚固处的裂缝、后张法梁梁端锚固处的裂缝、腹板收缩裂缝、悬臂梁剪切裂缝、悬臂箱梁锚固后接缝中的裂缝、底板裂缝、箱梁弯曲裂缝、连接梁弯曲裂缝、合拢浇筑段的裂缝、预应力梁下翼缘的纵向裂缝。
构件裂缝产生的主要原因有四方面:一是与材料性质有关的因素,如水泥的反常凝固,混凝土的离析与泛浆,水泥的反常膨胀,骨料中含有泥土,使用了反应性骨料或风化岩、混凝土干燥收缩。二是与施工有关的因素,如混合料搅拌不均匀,搅拌时间过长,用泵压送时水泥量及用水量的增加,灌注顺序的差错,灌注速度太快,振捣不充分,配筋混乱,保护层厚度不够,施工缝处理不当,模板变形,漏浆,支架下沉,脱模过早,硬化前受振动和荷载作用,初期养生中急剧干燥,养生初期冻害。三是与环境条件有关的因素,如周围环境与湿度的变化,构件内外温度的差异,反复冻融,内部钢筋锈蚀,因火灾而使混凝土表面受高温熏烤,受盐类的化学腐蚀。四是与构造、外力有关的因素,如设计荷载以内的荷载,设计荷载以外的荷载,以地震力为主的荷载,截面尺寸及钢筋用量不足,结构物不均匀下沉。
三、桥梁墩台常见裂缝有:
1、墩台网状裂缝(由于混凝土收缩干燥引起或混凝土内部水化热和外部气温的温差及日气温变化影响和日照影响而产生的温度拉应力)。
2、从基础向上发展至墩台上部的裂缝(基础松软产生不均匀沉降造成)。
3、墩台身的水平裂缝(多为混凝土贯注不良所引起)
4、翼墙和前墙断裂的裂缝(往往由于墙间的填土不良。冻胀或基层承载力不足,引起下沉或外倾而产生开裂)。
5、由支承垫石从下向上发展的裂缝(主要是由于墩台帽在支承垫石下未布置钢筋所致或可能受到较大的冲击力)。
6、桥墩墩帽顺桥轴线横贯墩帽的水平裂缝(主要是局部应力所致,因梁和活载的作用力集中地通过支座传至桥墩,使其周围墩顶其他部位产生拉应力)。
7、双柱式桥墩下承台的竖向裂缝(由于桩基下沉不均匀或局部应力所致)。
8、支承相邻不等高的墩盖梁、雉墙上的竖向裂缝(由于局部应力所致)。
9、墩台盖梁自上而下的垂直裂缝(桩基下沉不均匀而引起盖梁上的不均匀受力)。
10、镶面石突出的裂缝(由于镶面石与墩台连接不良所引起)。
11、悬臂桥墩角隅处的裂缝(由于局部应力引起)。
以上可采用刻槽封闭或凿槽嵌补方法,加配钢筋修补法,钢板粘贴修补裂缝,表面喷浆修补裂缝,用柔性表面封闭法修补裂缝,灌浆封闭裂缝修补法等。
四、钢筋混凝土桥面板缺陷及产生原因
混凝土开裂、混凝土剥离,断面破损、钢筋外露、锈蚀,混凝土质量下降,异常变形等。这些是由于荷载增大(构件承载力不足),构造上的缺陷(桥面板端部等),支撑结构不完整(主梁等构件刚度不足等),施工上缺陷(保护层不够、蜂窝麻面等),气象作用(冻融作用、化学作用、盐腐蚀等),灾害(地震、火灾、受落下物撞击等),徐变及收缩过大等。
桥面板损坏的维修方法有修补施工法、加盖板施工法,支架施工法等。
一般桥面补强层加固方法有底面加固和顶面加固。
底面加固主要是喷射钢纤维砂浆,焊接钢筋网并喷射钢纤维混凝土或钢纤维砂浆。顶面加固主要是采用钢筋混凝土加厚或钢纤维混凝土加厚、聚合物混凝土加厚、膨胀混凝土加厚等并在接合处凿毛处理加锚固钢筋。
目前国内外许多大公司和科研结构都投入很大力量对这一难题进行研究,开发桥梁的养护、维修、加固及更换的系列技术,并相应开发出一批新型修复材料,能够有效的解决了上述“瓶颈”的难题。
五、介绍几种新型的桥梁修复、加固技术和新材料:
1、“壁可”法:
采用橡胶管注入器,利用其持续的恒定压力将树脂材料自动注入到缝中,注入材料粘度极低,可深入到宽仅0.02mm的细缝末端,恢复结构强度。
2、修补路面裂缝、坑洼、麻面:
采用不同粘度的树脂材料对各种宽度的裂缝进行灌注,可立即开放交通。对坑洼、麻面采用树脂砂浆镘抹,材料柔韧、耐磨、抗滑,与铺层结合牢固。
3、路面防滑铺装方法:
在弯道、交叉路口等重要路段铺设树脂砂浆,可取得优异的防滑效果,保证行车安全。
4、隧道、涵尚不渗漏水的治理方法: