發布時間:2023-06-06 15:56:38
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裂縫的產生將直接導致混凝土結構內部鋼筋的腐蝕,對結構物的耐久性產生影響,甚至影響其使用壽命,因此,加強對公路橋涵混凝土構造物裂縫調查、分析裂縫成因并及時予以修補,是橋涵構造物日常養護的重點,也是保證橋涵構造物正常使用年限的重要措施。
1.裂縫形成原因分析
影響混凝土結構開裂的因素是復雜的,涉及到材料使用不當、配合比設計不合理、施工質量低劣、結構設計失誤、運營中超負荷工作以及結構物所處的自然環境不良等幾項原因。分析裂縫成因根據危害性制定相應的修補處理方式,若不經分析或忽視原因分析就進行裂縫處理,往往會導致修補、加固無效而不得不再次修補及加固。
2.裂縫的主要危害性
裂縫對結構物危害主要表現在對結構強度和耐久性的降低。鋼筋混凝土結構物一旦產生裂縫,對本身會產生安全上及使用上的影響。外部環境的有害成分侵入,會使裂縫部分持續擴大及劣化,造成使用性能的降低,而導致使用壽命的縮短,甚至會影響結構物的安全性。
2.1對結構強度的影響
結構物裂縫發生后,其本身的剛性、剪力強度、拉力強度、抗彎強度都會降低,并可能導致結構行為發生應力重分配,造成進一步的破壞。裂縫嚴重時,可能會使構材掉落而造成危害。
2.2對耐久性能的影晌
裂縫對耐久性的影響,最主要的是加速混凝土中性化,使鋼筋腐蝕速度變快,并因漏水、滲水,造成發霉、滲斑而使得保護層剝落,而縮短結構物的使用年限。
3.裂縫修補技術
修補裂縫的目的在于使結構因開裂而降低的功能和耐久性得以恢復。對于因承載能力不足所產生的裂縫,單純修補已很不夠,尚需進行補強加固。裂縫修補的根據是裂縫調查、原因分析及危害性評定。
裂縫修補方法主要有表面修補法,灌漿封堵法,結構加固法,混凝土置換法,電化學防護法等。目前根據裂縫部位及裂縫大小主要使用表面修補法、灌漿法、結構加固法。
3.1表面處理法
表面處理法是針對小于0.15mm的微細裂縫,采用環氧類封縫膠,涂刷于裂縫表面,達到恢復其防水性及耐久性的一種常用裂縫修補方法。該法施工簡單,但膠體無法深入到裂縫內部。在表面防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續開裂,通常可以采用在裂縫的表面粘貼碳纖維布等措施。
表面處理法的施工要點是,先用鋼絲刷將混凝土表面刷毛,清除表面附著污物,用水沖洗干凈,干燥后再用封縫膠涂抹于混凝土表面缺損處,涂覆應均勻,不得有氣泡。
3.2灌漿法
灌漿法是指施加一定的壓力,將封縫膠灌入結構物內部裂縫深部,以達到封閉裂縫,恢復結構整體性、耐久性及防水性的目的。適用于裂縫寬度較大、深度較深的裂縫修補,尤其是受力裂縫的修補。主要施工程序如下
3.2.1埋設灌漿嘴
對于細而淺的裂縫,可用鋼絲刷沿縫進行表面刷毛和清潔處理,然后騎縫用環氧膠泥粘貼灌漿嘴:對于寬而深的裂縫,宜沿縫開鑿“V”槽,然后騎槽粘埋灌漿嘴;對于大體積混凝土結構上的很深裂縫,應騎縫鉆孔或斜向鉆孔至裂縫深部,然后在孔內埋設灌漿管。灌漿盒、灌漿嘴及灌漿管設于裂縫交叉處、較寬處、端部及裂縫貫穿處等部位。
3.2.2封縫
封縫目的在于使裂縫形成一個密閉的空間。對于不鑿槽裂縫可用環氧膠泥封縫,先沿裂縫刷一道環氧樹脂基液,后抹一層環氧膠泥。對于鑿“V”型槽裂縫,可用水泥砂漿封縫,為加強砂漿與界面的粘著力,應先于槽面上刷一層環氧樹脂漿液,然后才嵌填水泥砂漿。
3.2.3密封檢查
為保證密閉縫體的密閉性及承受灌漿壓力作用,應對封縫密封效果進行檢查。辦法是,待封縫膠泥或水泥砂漿固化后,沿縫涂一層肥皂水,并從灌漿嘴向縫中通入壓縮空氣,若無冒泡現象,表示密封效果良好,否則應予修補。
3.2.4配制漿液
灌漿材料要求粘結力強,可灌性好,目前長使用的是環氧樹脂類膠液;膠液根據不同情況進行混合調制,稠度過大往往會使注膠的壓力也大,粘稠度大影響注膠效果,持壓時間也大影響施工進度。因此膠液的配置要結合實際情況靈活掌握。
3.2.5灌漿
啟灌之前,先接通管道,打開灌漿嘴上氣閥,用氣壓為0.2Mpa以上的壓縮空氣將管道及裂縫吹干凈。灌漿順序自下而上,由一端向另一端依次連續進行。灌漿壓力以0.2~0.4Mpa為宜,壓力逐漸升高,防止驟然加壓對管道造成破壞。
3.2.6封口
灌漿后待縫內漿液初凝而不外流時,可拆除灌漿嘴,用環氧膠泥對灌漿孔進行封口抹平。進行灌漿封閉的縫要進行抽樣開孔檢查,以保證灌漿封閉質量。
3.2.7灌漿質量檢查
灌漿密實情況,一般可采用鉆芯法取樣檢查漿體的外觀質量,測試漿體的力學性能。
3.3結構加固法
當裂縫影響到混凝土結構的性能時,就要考慮采取加固法對混凝土結構進行處理。結構加固中常用的主要有以下幾種方法:加大混凝土結構的截面面積、粘貼鋼板加固、粘貼碳纖維布、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固。其中粘貼鋼板包括:注入法粘貼鋼板和壓粘法粘貼鋼板。注入法粘貼鋼板這種方法是在混凝土表面與鋼板之間加墊塊等使兩者之間保持一定空隙,并用環氧樹脂膠泥封閉四周,而后從注入口注入環氧樹脂,同時排出空隙中的空氣,由于是從一方注入因而容易殘留氣泡,施工時一般用木槌隨時敲打鋼板來確定是否灌實,這種施工法雖然費時,但即使混凝土表面不平整也可進行施工。壓粘法粘貼鋼板。這種施工方法是在混凝土表面及鋼板表面各涂上1~2mm厚的環氧樹脂,然后利用巳固定在混凝土中的錨桿把鋼板壓緊在混凝土面上,隨著環氧樹脂被擠出,粘貼面之間的空氣也被排出,用這種方法幾乎不會殘留氣泡,粘結效果也好,此法適用于混凝土表面平整的場合。
3.4混凝土置換法
混凝土置換法是處理嚴重損壞混凝土的一 種有效方法,此方法是先將損壞的混凝土剔除,然后再置換人新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有:普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。
3.5電化學防護法
電化學防腐是利用施加電場在介質中的電化學作用,改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環境狀態。鈍化鋼筋,以達到防腐的目的。
4.預防和減少混凝土裂縫產生的措施
雖然現在混凝土裂縫修補的方法越來越多,效果也越來越好,但還是要在混凝土設計、施工、運營中做到以預防為主。設計單位應根據預測的運營情況、結構物所處的環境設計出相符合使用要求的結構形式;混凝土施工中溫度控制要有具體要求,確定外加劑的品種和摻量,確保混凝土收縮與膨脹相抵消;混凝土配合比控制要求嚴格,計量要準確,坍落度抽檢工作要加強,不能流于形式;混凝土振搗要密實,拆模后須及時養護;施工過程中還應經常觀察模板的位移和混凝土澆搗的密實情況,不能漏振、過振;混凝土結構物運營過程中應避免超負荷工作,根據混凝土所處的環境還應做好混凝土防腐保護工作。
結束語;
公路橋涵混凝土結構裂縫形式多樣,裂縫成因復雜,只有在全面調查、認真分析之后,結合實際情況,制定出經濟、可行高效的的修補方案,精心組織施工,方能確保裂縫修補成功、保證結構耐久性及安全性。
參考文獻:
關鍵詞:橋梁施工;混凝土裂縫;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
中圖分類號:U445文獻標識碼:A 文章編號:
混凝土是橋梁建筑結構的重要組成部分,其質量好壞直接關系到橋梁的安全和使用壽命。目前填充橋梁存在多種橋梁開裂現象,為了杜絕和防止這種現象的發生,除了要對施工進行有效管理外,還要在設計和施工等階段采取有效措施來進行有效預防和解決。本文通過對填充墻橋梁開裂的原因的原因進行分析,探討了各種橋梁開裂現象,并提出相應解決策略。在施工中,由于受外界因素及施工質量影響,混凝土的強度和耐久性會大大削弱,導致裂縫出現。如果不采取有效的修補措施,定會對橋梁使用造成負面影響,關鍵部位出現裂縫甚至會危及橋梁結構,導致混凝土碳化嚴重,鋼筋保護層脫落,腐蝕,從而引發橋梁垮塌等惡性事故。為了避免這一局面的發生,施工人員必須嚴格按設計規范,采取有效的控制手段,確保混凝土結構的正常使用。
一、裂縫的種類和成因
1、橋梁設計構造和施工不當造成裂縫
對于設計構造和施工不當造成的橋梁開裂現象主要由以下幾方面原因造成:第一,選用的磚塊的外形尺寸不規范或者磚塊的砌筑規格與橋梁的尺寸不相匹配時,橋梁難以被完全填滿,使得橋梁和框架結構的梁板柱之間存在太大的空隙而開裂。第二,如果應力集中區等部位沒有采取有效的拉結等加強措施時,容易導致橋梁因為撞擊振動而開裂。第三,磚塊的養護齡期不能達到要求的28天,或者在陰雨天的時候進行砌墻,這樣都會使砌磚的過大收縮變形而導致橋梁開裂。第四,設計和施工的時候未能考慮頂層氣體的砂漿強度,將橋梁砂漿強度盡量降到最低。據相關檢測鑒定結果顯示,頂層砌筑砂漿強度應該采用M2.5,而實際施工卻未達到M1.0,導致屋面熱脹引起推力而使橋梁開裂。
2、凝土砌塊和混凝土砌塊產生收縮
凝土砌塊和混凝土砌塊是兩種含水的硅酸鹽制品,其產生是一個水分減少的過程。一方面,這兩種磚塊都經過帶水的養護,從含水量較高逐漸降低到含水量平衡,并隨著水分的減少而出現制品的收縮。另一方面,水化硅酸鹽是一種不穩定的熱力學物質,與空氣中的二氧化碳發生接觸能進行碳化反映,釋放出水化產物中的水,也造成了制品的收縮。新型橋梁的砌筑用這兩種磚塊,容易在使用過程中產生收縮現象,使橋梁的兩端都受到約束,造成橋梁的收縮。于是,橋梁內部就會產生拉應力,并且呈現兩邊拉應力小,中間拉應力大的現象。當橋梁和柱子之間的連接強度大于橋梁材料的抗拉強度時,橋梁的中間位置就會出現裂縫;反之,當橋梁和柱子之間的連接強度小于橋梁材料的抗拉強度時,橋梁的邊界處就會出現裂縫。
二、混凝土裂縫的防治措施
(一)、建立健全橋梁混凝土施工操作管理流程
要想有效的防治混凝土裂縫產生,首先要建立健全橋梁混凝土施工操作管理流程,在工人中加強施工操作管理流程教育,樹立嚴格按橋梁混凝土施工操作管理流程的施工思想意識,堅決抵制形式主義,要進度不要質量的錯誤思想。從主觀上重視并做到認真執行管理流程,將大大降低裂縫產生的機率。
(二)、嚴把材料關
其次,有效消除效消除橋梁施工中混凝土裂縫產生,應選擇合適的材料并把好質量。采購時要根據橋梁建筑的地質條件和環境特點,選擇適合橋梁澆筑的材料,并嚴格按照材料質量檢驗程序,確保材料質量合格。舉例說明:在施工中可采取選擇低熱礦渣水泥和硅酸鹽水泥、減小水泥細度、摻加粉煤灰等方法來降低水化熱。在施工選料時,細骨料要采用級配良好的中粗砂和中砂,潔凈的中粗砂最好,粗骨料選擇時要以粒徑大為好。也可以通過在水泥中適當添加添加劑,改善混凝土的特性。如添加減水劑可提高混凝土強度,改善其和易性;添加引氣劑可以提高混凝土持久性,改善其可泵性;添加緩凝劑延緩凝土放熱峰值出現時間等,通過以上嚴把材料關及采用材料合理配比,可有效消除混凝土橋梁的裂縫產生。
(三)采用科學的施工方法
最后,有效消除橋梁施工中混凝土裂縫產生要采用科學的施工方法。第一,拌制時,要科學計算用料,準確下料,控制出級口溫度。第二,澆筑及拆除模板時,要嚴格控制時間,確保澆筑質量。第三,采取合理措施,做好表層隔熱保護工作。第四,通水、冷卻要科學、合理。第五,合理安排養護時間、做好施工保養工作。
三、 裂縫修補
(一) 表面修補
表面修補是混凝土裂縫修補最常見的方法。通常用于修補表面及深度裂縫,一般不會影響橋梁結構的承載力。修補裂縫時,一般是將混凝土表面涂抹水泥漿,以起到修補裂縫的目的。也可以選用環氧膠泥對混凝土表面進行涂抹,如需要做防腐處理,則可以在涂漿后做刷漆處理。但僅僅表面涂抹水泥漿,無法消除因拉應力的存在而可能引發的混凝土再次開裂現象,因此可將玻璃纖維布置于裂縫上,使其與水泥漿粘附為一體,從而可有效預防混凝土裂縫的再次開裂。
(二) 灌漿法
當混凝土裂縫嚴重影到響橋梁結構或橋梁有防滲等技術要求時,單純的表面修補已經不能滿足要求,此時可采取灌漿修補裂縫法。簡單的說就是通過真空壓力設備將漿質材料直接壓進橋梁裂縫,漿質材料硬化后與混凝土合為一體,組成整體結構,從而達到密封裂縫的效果。按裂縫的嚴重程度從輕到重,漿質材料可選用水泥漿、環氧聚合物、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等。
(三) 嵌縫法
嵌縫法是裂縫修補方法中非常有效的方法。所謂嵌縫法,即在混凝土的裂縫處開槽,在開好的槽內填充止水材料,這樣既可對裂縫進行封堵,又有利于裂縫外觀的平整。
結論:
對于目前來說,混凝土裂縫是橋梁施工中最常見的問題。然而,裂縫的產生對橋梁壽命的影響也是巨大的。在施工中,必須全面分析裂縫產生機理,控制施工溫度,對于產生的裂縫必須采取積極有效的措施,這樣才能確保橋梁質量。
作者簡介:宋有志(1965-),男,漢族,籍貫:甘肅永昌人,單位:新疆天山水泥股份有限公司,學歷:大專,職稱:工程師,研究方向:水泥工藝
參考文獻:
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【關鍵詞】公路橋梁;混凝土;裂縫
1 案例公路橋梁工程基本概況
某鋼筋混凝土公路橋梁,結構類型是重力式橋墩、橋臺和鋼筋混凝土簡支實心整體現澆板梁,該橋梁落成于1999年,目前橋梁出現總長度3149cm的裂縫,其中超限裂縫總長度為2319cm,裂縫位置處于橋梁的底板、橋臺、邊板、橋面,并伴隨出現滲水現象,經調查分析,將裂縫產生的原因總結為以下幾個方面:
(1)地基基礎變形。公路橋梁工程的地基出現不均勻沉降,使得構件出現約束變形,產生的內部拉應力,遠遠大于混凝土內部抗拉強度,打亂橋梁底板和橋臺內部的承受應力,從而導致底板和橋臺沉降裂縫的出現。案例工程地基基礎的變形,直接牽連到橋梁其他部位結構的穩定性,而工程現場的分析結果顯示,以上這些裂縫產生主要是因為在橋梁在設計施工的時候,對工程現場地質的勘察工作不到位,遺漏很多地質方面不確定的因素,譬如軟基因素、地下水因素、降水因素、外來荷載因素等,使得勘察鉆孔之間的距離太大,而橋梁位于丘陵地帶,地基的巖面起伏太大,河溝當中存在軟土地基,使得地基土壓縮性能差異性明顯,這是引發不均勻沉降的“罪魁禍首”。
(2)鋼筋銹蝕。在對存在鋼筋銹蝕部位的混凝土進行嚴格檢查之后,發現在混凝土施工的時候,鋼筋附近沒有形成足夠厚的混凝土保護層,在橋梁投入使用之后,外界的氯化物不斷滲透進鋼筋混凝土保護層的間隙當中,不斷銷蝕鋼筋表現的氧化膜,導致鋼筋發生銹蝕反應,從而出現混凝土開裂和剝落的現象。據推測,如果沒有采取措施進一步防止鋼筋的銹蝕,可能會大范圍產生混凝土膨脹應力,適時將導致橋梁斷裂事故的發生。
(3)混凝土凍脹。案例公路橋梁工程所在區域的冬季氣溫低于零攝氏度,邊板位置的混凝土吸水飽和,游離水結成冰,混凝土的體積膨脹了原來體積的9%左右,大大增加了混凝土內部的膨脹力,使得混凝土強度降低。經檢驗,發現橋梁所使用混凝土的骨料存在諸多空隙,這些空隙具有很強的吸水性,而且雜質含量超標,再加上施工振搗不密實和養護不周等,使得混凝土發生早期凍壞,形成現有的凍脹裂縫。
2 案例工程混凝土結構裂縫的修補措施
鑒于案例公路橋梁工程混凝土結構存在的裂縫病害,以及綜合這些裂縫產生的原因,筆者將針對性提出裂縫修補的措施,具體內容如下:
2.1 地基基礎變形裂縫修補
為避免工程的不均勻沉降,案例公路橋梁工程在現有巖盤位置重力式樁柱基礎的基礎上,適當加寬基礎的寬度,并對基底的軟土地基進行換填夯實,使得沉降區域均勻,在換填夯實的過程中,要檢驗不同位置的軟土地基性質,從而更具針對性地采取施工措施,避免換填后地基出現不均勻的現象。同時要考慮基底受到凍脹土的影響,擴大剛性基礎,并將其與現有基礎的結構結合成整體。新建的橋梁地基基礎,需要加強與原有基礎的橫向連接程度,并在允許范圍內提高承載能力,以防止正在發生的不均勻沉降影響新舊基礎的接縫受力。除此之外,公路橋梁上端位置在地基基礎變形因素的影響下,其整體性發生變化,要求進一步增強橋面所鋪裝混凝土的剛度水平,必要時進行上部結構的重新設計,但需要綜合考慮基礎不均勻沉降的因素。
2.2 鋼筋銹蝕裂縫修補
在修補鋼筋銹蝕裂縫位置的時候,需要認真檢查裂縫位置的銹蝕情況,分析銹蝕鋼筋是否滲透到混凝土的內部,以及各個部位的銹蝕程度等。在修補裂縫的過程中,需要根據原公路橋梁施工的標準要求,計算鋼筋混凝土保護層需要加厚厚度,以抑制銹蝕裂縫的進一步擴大。其中在進行混凝土保護層施工的時候,要對混凝土的水灰比、密實度等進行嚴格控制,尤其是水灰比,需要根據現場試驗的數據進行調節,除此之外,還需要投加適量的外加劑和阻銹劑,將已經發生銹蝕鋼筋表面的鐵銹去除,然后將無法恢復原狀的鋼筋和混凝土清除干凈,再行連接斷裂鋼筋和重新澆筑混凝土。在修補完裂縫位置之后,要加強該部位的養護工作,尤其是該部位的堿度、滲水等,如遇惡劣氣候,要覆蓋好修補位置,避免滲水繼續侵蝕沒有完全凝結的混凝土,從而造成第二次鋼筋銹蝕。
2.3 凍脹裂縫修補
凍脹裂縫主要與橋梁所在區域氣候因素相關,對凍脹裂縫的修補,需要結合基本的抗凍等級指標,采用合適的施工方法。實例工程的裂縫修補,如果施工時間為冬天,則可利用暖棚施工等方法,減少溫度因素的影響,并在混凝土股當中適當加入不含氯鹽的防凍劑,確保混凝土在低溫和負溫的環境中也能夠有效凝結硬化。在裂縫修補期間,還要確保橋梁的排水系統正常運行,以免出現積水和滲水,從而影響裂縫的修補效果。總之,凍脹裂縫的修補要重點考慮氣溫的因素,在施工過程中采用儀器檢測氣候的變化情況,以便對工程施工的細節步驟進行調整,保證實現更好的修補效果。
3 結束語
通過上文的研究,我們可以看出公路橋梁混凝土結構的裂縫病害,對橋梁結構安全具有巨大的威脅性影響,裂縫誘因主要有地基基礎的變形、鋼筋銹蝕和凍脹因素,文章結合裂縫產生的原因,提出相應的裂縫修補措施,案例工程要求適當加寬基礎的寬度,并對基底的軟土地基進行換填夯實,并在補鋼筋銹蝕裂縫位置的時候,需要認真檢查裂縫位置的銹蝕情況,以便針對性修補,至于對凍脹裂縫的修補,需要結合基本的抗凍等級指標,采用合適的施工方法,除此之外,我們還要從施工的角度,探討混凝土裂縫的防控措施,其中包括混凝土攤鋪厚度控制、層間澆筑間隔時間控制、混凝土二次振搗、混凝土保溫養護等措施,需要在以后的施工當中,予以進一步總結和完善。
【參考文獻】
[1]蘇曉鶯.橋梁混凝土結構裂縫的原因及應對措施[J].山西建筑,2012(13):203-205.
關鍵詞:橋梁;裂縫;預防;修補
中圖分類號:K928文獻標識碼: A
1 前言
鋼筋混凝土橋梁和預應力鋼筋混凝土橋梁之所以成為當今橋梁的發展趨勢,是因為混凝土取材廣泛、價格低廉、抗壓強度高、可澆筑成各種形狀并且耐火性好、養護費用低。但是,由于混凝土材料性質為脆性,而鋼筋的材料性質卻是韌性,兩者存在相差較大的彈性模量和強度,因此當兩種材料在―起共同發揮作用時,要使鋼筋能夠承受較多的力,混凝土勢必開裂,這在橋梁建設中是常發病和多發病。正是這一病害,成為當今鋼筋混凝土橋梁發展的一大阻礙,許多工程技術人員都在集中精力克服這一難題,倘若這一難題被克服,那么橋梁的發展將會走上一片新天地。
2 梁體裂縫防治措施研究的方法和內容性
2.1 橋梁梁體裂縫產生的主要原因
(1)混凝土收縮引起的裂縫:①水泥品種。礦渣水泥、低熱水泥混凝土收縮性較高;普通水泥、火山灰水泥混凝土收縮性較低。②水灰比。用水量越大,水灰比越高,混凝土收縮越大。③外摻劑。外摻劑保水性越好,則混凝土收縮越小。
(2)設計和施工不合理產生的裂縫:這類裂縫是在工程實例中發現最多的裂縫形式,工程設計人員往往只考慮規范對結構強度計算上的安全性需要,從而忽視從結構的體系、構造、材料、維護、耐久性以及從設計、施工到使用全過程中經常出現的人為錯誤等方面去加強和保證結構的安全性。
(3)使用荷載引起的裂縫:此類裂縫是混凝土橋梁在正常使用活載、恒載及次應力作用下產生的,橋梁結構所承受的車輛荷載和風荷載都是活荷載,在循環荷載作用下,一些微小的缺陷會逐漸發展、合并形成損傷,進而逐步在材料中形成宏觀裂紋。
(4)地基變形引起的裂縫:由于地質勘察精度不夠、試驗資料不準、地基地質差異大、地基凍脹都會引起地基變形而引起裂縫。
(5)鋼筋腐蝕引起的裂縫:因混凝土質量較差,或者保護層厚度不足,或因保護層被碳化使鋼筋周圍混凝土堿度降低,都會引起鋼筋表面氧化膜破壞而發生銹蝕反應,進而誘發其它形式的裂縫,而其它裂縫的產生又會加劇鋼筋銹蝕,最終可能導致結構破壞。
2.2 梁體裂縫的主要預防措施
(1)嚴格控制混凝土原材料的質量與配合比設計,選用水化熱低、活性較小的水泥;細度模數在2.7―3.3的砂,粗骨料選用19.75mm連續級配,混凝土振實后達到逐級充填骨架密實結構:砂率控制在35%~37%之間,水灰比控制在0.41~0.43之間,坍落度控制在25―35mm之間,較為適宜滑模攤鋪,且有利于預防早期裂縫產生和方便施工。
(2)在混凝土中添加適量防裂材料:①摻入適量引氣緩凝保塑劑、高效減水劑,可減小混凝土早期溫度收縮和干縮開裂。②摻人適量鋼釬維或改性聚丙烯纖維,可以抑制混凝土在硬化過程中由溫度收縮、干燥變形等因素引起的非結構性早期裂縫產生。
(3)嚴格控制混凝土拌合運輸和澆筑,確保混合料的和易性,攪拌質量較好的混凝土在滑模攤鋪施工過程中容易振搗密實。從而減少或避免因混合料攪拌和攤鋪振搗不均勻造成局部收縮應力不均衡所引起混凝土開裂。
(4)養護對裂縫的防治起到關鍵作用,加強初期保濕、保溫養護,可以大大的減少早期裂縫產生。因此,在施工過程中要求在混凝土澆筑收漿后,盡早的噴灑足量養護劑和覆蓋塑料薄膜以阻止水分蒸發,確保橋面混凝土達到保濕養生效果。
3 梁體裂縫的修補方法
3.1表面封閉修補法
表面封閉修補法適用于對承載力無影響的表面以及深進裂縫和大面積細裂縫防曬、漏水的處理。通常是在混凝土表面沿寬度較小的裂縫涂抹樹脂保護膜,在裂縫寬度有可能變動時,可采用有跟蹤性的焦油環氧樹脂等材料。在裂縫多而密集或者混凝土老化、砂漿離析的結構物上可大面積涂抹保護膜。
3.2鑿深槽嵌補法
表面鑿槽嵌補法是在混凝土表面沿裂縫鑿出“V”形或“U”形槽口。鑿槽時應注意不要損壞鋼筋,先在槽內嵌水泥砂漿或環氧膠泥、聚氯乙烯膠泥、瀝青油膏等,然后表面作砂漿保護層。槽內混凝土面應修理平整且清洗干凈,不平處用水泥砂漿填補,施工時要保持槽內干燥。填補前要用鋼絲刷清除鑿后已浮動的混凝土碎片。必要時可先上底層涂料,然后填塞樹脂砂漿。
3.3表面噴漿法
表面噴漿法也是修補裂縫的一種常用方法,具體操作步驟如下:
(1)清除浮灰:清除混凝土裂縫表面浮灰,尤其試對存有脫模劑的混凝土表面應用鋼絲刷處理,并顯粗糙。
(2)噴水溫潤:對清除浮灰的混凝土表面,噴漿前―天噴水,使濕潤深度3―5mm,噴漿時形成內溫狀態。
(3)配制砂漿:除了按上述要求稱量外,攪拌要均勻,肉眼觀察無色差,并顯糊狀。攪拌時間控制在1.5―2min。攪拌好的砂漿應在2.5―3h內用完,以防硬化。
(4)噴射漿體:噴漿時手提噴漿器,打開空壓機應保持空壓機壓力表讀數不小于0.5MPa,從而確保噴漿的附著力。
(5)噴霧養護:噴漿結束,待漿體終凝后即可進行養護,采用肩背式手動噴霧器噴水養護。
3.4混凝土置換法
(1)清理破損混凝土:清理混凝土破損面,松動的混凝土應該剔除,做到要修補的混凝土表面無粉塵、無污物。
(2)外露鋼筋除銹:用除銹刀或者電動砂輪機、鋼絲刷除去外露鋼筋鐵銹,并用刷子清掃干凈。
(3)涂刷界面處理漿:用刷子在將要修補的混凝土表面或槽的底部和四周均勻涂刷一層界面處理漿,界面處理漿按JJ型混凝土修補膠與JJ型混凝土快速修補劑為1:1的重量比調勻即可。
(4)養護:在修補完后,應要及時加以養護。一般在修補30min后就要灑水或者在修補面上加一層塑料薄膜進行養護。
4結語
本文對橋梁梁體裂縫產生的原因及防治措施進行了分析,并對相應裂縫的修補及預防進行了研究探索,橋梁梁體裂縫問題需要不斷研究,其相關危害的分析總結促進了橋梁建設快速穩定的發展。加強橋梁養護管理,保持橋梁始終保持正常、安全的技術狀態,應按照“預防為主,防治結合”的原則。在科技相互融合的當今,各種技術將不斷運用到橋梁建設中來,橋梁的建設、施工、維護會有更多的手段,我們的橋梁事業將會有更偉大的發展。
參考文獻:
[1]袁明.鋼筋混凝土橋梁裂縫的原因分析和修補方法.中外公路.
[2]張愛利.淺談鋼筋混凝土橋梁裂縫的成因與防治措施.科技風.
[3]李隨敏.鋼筋混凝土裂縫的防治.鐵道建筑.
關鍵詞:公路橋梁混凝土裂縫成因對策
公路橋梁混凝土裂縫主要是在混凝土內部應力與外部荷載作用下產生的,而溫度的變化和混凝土收縮引起的裂縫也比較多見。細小的混凝土裂縫雖不會在短時間內直接影響公路橋梁的使用,但是如不加以及時的預防和控制,就容易加深和擴展,最終形成嚴重的混凝土裂縫直接影響公路橋梁的使用性能和耐久性,甚至誘發坍塌事故。由此可見,我們必須在公路橋梁的施工過程中和養護過程中認真分析混凝土裂縫的成因并及時采取有效的防范和控制措施。
1.公路橋梁混凝土裂縫成因分析
混凝土裂縫的成因較為復雜,一些情況下,這些誘發混凝土裂縫的因素會相互作用,相互影響,每條混凝土裂縫的形成,并不一定是由單一因素引起的。公路橋梁混凝土裂縫的成因歸結起來可分為以下幾種:
1.1溫度變化引起的混凝土裂縫
混凝土具有熱脹冷縮的性質,當混凝土結構內部溫度變化,或者混凝土構件所處環境溫度發生變化時,混凝土就會發生一定的形變,形變遭到約束時,混凝土構件內部就會產生應力,當溫度變化過快或過大時,形變相應較大,產生的應力將超出混凝土所能夠承受的范圍,這樣就產生了混凝土裂縫。公路橋梁中混凝土構件暴露在環境中,若施工和養護中沒有采取必要的措施,就容易產生溫度裂縫。
1.2荷載不當引起的混凝土裂縫
混凝土在常規靜、動以及次應力的作用下產生的裂縫叫做荷載裂縫,混凝土公路橋梁施工和使用中,混凝土裂縫主要有以下幾種:一)在混凝土梁上施加彎矩時,所產生的彎曲裂縫;二)剪應力作用下產生的剪切裂縫;三)混凝土構件在拉力作用下所產生的斷開裂縫;四)扭轉和彎曲同時作用下產生的扭曲裂縫;五)局部壓力較大的部位,如支座、墩臺等,在較大的局部應力作用下所產生的局部應力裂縫。
1.3收縮引起的混凝土裂縫
公路橋梁混凝土裂縫中,因收縮引起的裂縫往往是最常見的,塑性收縮和縮水收縮是引起收縮裂縫的主要原因。當混凝土內部過于干燥時,混凝土內部水分的蒸發速率要大于混凝土的泌水速率,混凝土本身的抗拉能力無法承受混凝土收縮所產生的較大拉應力,因而產生了收縮裂縫。
1.4地基基礎變形引起的混凝土裂縫
地基基礎豎向的不均勻沉降以及水平的位移都會產生不同程度的結構力,當結構力過大,超出了混凝土結構所能承受的抗拉力時,就會產生裂縫。公路橋梁地基基礎不均勻沉降造成的裂縫主要是由以下兩個因素引起的:一)重力作用下混凝土結構中較重的顆粒發生下沉,當下沉受到鋼筋的約束時就容易產生裂縫;二)混凝土基礎、支架的不均勻沉降導致混凝土形變,進而引發裂縫。
2.公路橋梁混凝土裂縫防治對策
結合上述成因,筆者為公路橋梁混凝土的防治提出了以下對策,包括預防和控制兩方面:
2.1預防措施
要想有效的預防公路橋梁混凝土裂縫的產生,就要做好混凝土結構施工質量的控制,主要控制要點包括:一)嚴格選材,優化配比。混凝土原材材料的性能及混凝土混合料的配比,尤其是在很大程度上決定了混凝土的性能,因而施工時要嚴格選材,并通過實驗和不斷的調整找出最佳配合比;二)規范施工操作,保證混凝土平整度。尤其是在鋼模板的安裝和振動梁操作的過程中,必須做到精準、規范,為混凝土的磨平奠定良好的基礎,其次,任何一個環節施工過程中,都要嚴格按照公路橋梁設計要求和施工規范操作;三)控制好混凝土版面的厚度。首先在鋪筑基層時一定要掌握好高度和平整度,其次,澆搗混凝土板時要控制好厚度和平整度,當發現偏差時要及時調整;四)做好混凝土的養護。首先,施工過程中應結合季節特點合理保護混凝土,如夏季應及時灑水降溫,冬季應覆蓋保溫等等,為了預防收縮裂縫,應特別注意混凝土硬化過程中的養護,重點是保持水分,以降低混凝土水分蒸發的速度,措施有覆蓋海綿、澆水等等。
2.2控制措施
公路橋梁混凝土裂縫的控制即對混凝土裂縫的修補,修補方法應視混凝土裂縫的規模、深度等而定,公路橋梁混凝土裂縫的常見修補方法有以下兩種:一)表面修補法。即采用表面封閉的方法對混凝土裂縫進行修補,適用于淺層的,寬度較小的混凝土裂縫。修補前要首先清理裂縫表面的灰塵、雜物等,并用有機溶劑清洗裂縫兩側,最后涂抹環氧樹脂并刮平;二)灌漿修補法。這種修補方法相對表面修補發較為復雜,適用于寬度較大的裂縫,同樣以環氧樹脂作為修補材料。修補前,首先要根據混凝土的深度和寬度,鑿出“V”型槽或者“U”型槽,這是為了便于灌注和封閉,然后埋設灌漿嘴,并用環氧樹脂膠泥固定灌漿嘴,經試漏合格后進行灌漿,最后還要用環氧樹脂抹平灌漿處,最后在裂縫表面涂刷環氧樹脂水泥漿,一方面確保裂縫被密封,另一方面使灌漿處與混凝土保持外觀上的一致。
3.總結
總而言之,由于混凝土本身的性質以及施工和使用中造成的損害,公路橋梁混凝土裂縫往往是無法完全避免的,而不同程度的混凝土裂縫所帶來的危害是不同的,只要采取合理的預防措施和合理有效的補救方法,就能盡可能地控制混凝土裂縫的深度和規模,將其帶來的危害盡可能的減小,從而保證公路橋梁的使用性能和安全性能,并進一步延長公路橋梁的壽命。
參考文獻:
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關鍵詞:道路橋梁;裂縫成因;預防措施
在道路橋梁工程施工中,由于施工材料、氣候以及施工工藝等多種因素的影響,導致橋梁工程極為容易出現裂縫現象。裂縫問題對于橋梁工程的質量具有十分大的危害。因此我們應做好道路橋梁工程中的裂縫問題的防治。通過預防手段,有效避免在施工中產生裂縫問題,通過治理手段,及時對出現的裂縫現象進行修補和控制,進而將裂縫的危害降到最低。
1 道路橋梁施工裂縫成因分析
1.1 劣質的混凝土原材料
混凝土的原材料質量不達標,將會引起施工中混凝土裂縫的產生。由于組成混凝土骨料的質量不合格,將會影響到混凝土的強度,從而導致混凝土攪拌時的需水量隨之增加或減少,進而影響混凝土的收縮,最終導致混凝土出現裂縫。
1.2 荷載所造成的裂縫屬于結構性裂縫
其產生的主要原因是在施工的過程中,因為施工人員不根據道路橋梁的實際情況,將龐大的施工機具、施工材料進行隨意堆放,導致對還未修建好的道路橋梁承受了外界的壓力;或是對于道路橋梁的預制結構受力的特點不了解,從而對道路橋梁的部位進行隨意擾動、隨意起吊或安裝。
1.3 溫度變化引起的混凝土裂縫
在施工中,無論是內部的還是外部的環境變化,都會引起混凝土發生形態上的變化,而一旦混凝土體積變形發生異常,那么結構上所產生的應力將對混凝土的強度產生影響,從而導致由溫度變化所引發裂縫的產生。而道路橋梁施工中的溫度變化是由多種原因引起的,例如天氣的突然變化、四季的溫差都會引起溫度的變化,從而引起施工中混凝土裂縫的出現。
1.4 收縮凍脹引起的混凝土裂縫
收縮引起的裂縫主要是由于混凝土的體積發生了較大的變形。由于施工中混凝土表面的水分蒸發吸收很快,而混凝土內部的水分相對來說損失比較小,因此混凝土表面的變形不能與混凝土內部的變形同步,所以當表面混凝土的拉力超過其荷載時,就會產生裂縫。而凍脹引起的裂縫主要是發生在氣溫低于零攝氏度的時候,此時混凝土會呈現結冰狀態導致混凝土體積膨脹,最終導致混凝土裂縫的出現。
1.5 施工工藝質量引起的裂縫
在道路橋梁施工的混凝土結構中,施工方法不正確,會使鋼筋在各個方向上都出現裂縫,且其裂縫的寬度還會受到鋼筋的不同走向以及不同因素的影響。例如道路橋梁混凝土的保護層超過了一定的厚度時,在該種情況下就會導致橋梁各個方向的鋼筋保護層也加厚,因此就會促使整個橋梁的構件高度降低,那么就會導致垂直方向的鋼筋出現裂縫。如果在對混凝土進行振搗時,振搗的工藝操作不合格,那么就會出現荷載裂縫。再加上混凝土本身流動性比較差,在硬化前如果不對其進行充足的攪拌和沉實,那么在混凝土硬化之后就會因為沉實得不夠均勻,從而引起裂縫。
2 道路橋梁施工裂縫預防措施
在當前道路橋梁施工建設中,要針對產生裂縫的原因,在施工建設前采取有效的措施進行預防,在施工中對裂縫要加以控制,進而確保道路橋梁工程建設的安全性,以及建成后整體的美觀性。
2.1 道橋施工裂縫預防措施
前文分析了導致道路橋梁產生施工裂縫的主要原因有施工工藝質量、溫度、荷載,那么為避免施工裂縫的產生,我們在施工前就要做好預防措施,從施工的設計階段入手,根據不同原因產生裂縫做好預防工作,主要有如下幾方面:(1)施工工藝質量裂縫預防措施。在道橋施工中由于多種施工工藝原因使得道橋產生裂縫,面對這一原因,在施工中要按照施工規范,嚴格控制各項施工工藝,這樣才能確保其不會由于施工工藝質量造成道橋裂縫。(2)溫度原因產生裂縫預防措施。在客觀條件的限制下,結構發生變化是我們沒有辦法去避免的,這時就需要對道橋細節部分進行設計,將結構突變部位改變為漸變形式,同時要加強斜向鋼筋、構造配筋,以此種方法將混凝土抗裂性提高,避免混凝土由于溫度變化而產生裂縫現象。(3)荷載原因產生裂縫預防措施。為了避免由于荷載而產生道橋施工裂縫,我們就要在道橋結構方面多多考慮,采取有效方法避免結構產生突變,同時也要避免斷面產生突變情況。
2.2 道橋施工裂縫控制措施
在道路橋梁施工過程中,如果產生了道橋裂縫現象,要及時采取有效的措施進行補救,避免裂縫擴大,從而對道橋造成更嚴重的影響,將裂縫危害控制到小。在道橋出現裂縫時內部灌漿法是較為常見的修補方法,無論大裂縫還是小裂縫都可以采用這種方法,此種方法的修補效果十分明顯。內部灌漿修補控制中,為了增強修補效果可以邊修補,邊結合灌漿、嵌縫和修堵。針對道橋中十分細小的裂縫,很難有漿材適合填補小裂縫,面對這種情況時,要先對表面進行處理,之后使用混凝土貼補表面,進而達到防水堵漏的效果。當道路橋梁施工裂縫是由于荷載原因產生時,如果不及時處理則道路橋梁耐久性會隨之降低,加之受到外界因素影響,道路橋梁的整體強度也會受到嚴重的影響。面對這種情況時,要先對道橋結構進行加固,加固可以采取A應力法、錨固補充法,測試處理的效果時可以采用壓氣、壓水的方式,進而確保道路橋梁的修補效果。
3 結語
總之,在道路橋梁工程施工過程中,裂縫現象是十分普遍的,我們應重視裂縫問題,對于裂縫產生的原因進行深入的分析,采取有效的措施加強對裂縫問題的事前預防和事后修補,將裂縫消滅在萌芽中,或將其的危害性降至最低,從而確保道路橋梁的整體施工質量。
參考文獻
[1] 潘湘鄂.關于建筑施工裂縫成因及預防措施分析[J].科技創新與應用,2014(15):223.
關鍵詞:橋梁裂縫;成因;加固;方法
中圖分類號:K928.78 文章標識碼:A文章編號:
近年來,我國交通基礎建設得到迅猛發展,各地興建了大量的混凝土橋梁。在橋梁建造和使用過程中,有關因出現裂縫而影響工程質量甚至導橋梁垮塌的報道屢見不鮮。混凝土開裂可以說是“常發病”和“多發病”,經常困擾著橋梁工程技術人員。其實,如果采取一定的設計和施工措施,很多裂縫是可以克服和控制的。為了進一步加強對混凝土橋梁裂縫的認識,盡量避免工程中出現危害較大的裂縫。在這里簡單地介紹裂縫的種類、成因及修補加固措施。
1 裂縫的種類及成因
1.1荷載引起的裂縫
橋梁在常規靜、動荷載和次應力下產生的裂縫稱荷載裂縫,主要有直接應力裂縫和次應力裂縫兩種。直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產生的裂縫。其成因有:
(1) 設計階段,未進行結構計算或漏算;計算模型不合理;內力與配筋計算錯誤;結構安全系數不夠;設計圖紙交代不清;結構整體性和延性不足,冗余性小;計算圖式和受力路線不明確,造成局部受力過大;混凝土強度等級過低、保護層厚度過小、鋼筋直徑過細、構件截面過薄等。
(2) 施工階段,不加限制地堆放施工機具、材料;隨意翻身、起吊、運輸、安裝;不按設計圖紙施工,擅自更改施工順序。
(3) 使用階段,超載車輛過多;受車、船撞擊;發生大風、地震、爆炸等自然災害。次應力裂縫是指由外荷載引起的次生應力產生的裂縫。裂縫產生的原因主要有:① 在設計外荷載作用下,由于結構物的實際工作狀態同常規計算有出入或計算時沒考慮,在某些部位引起次應力導致開裂。② 橋梁結構中經常需要鑿槽、開洞、設置牛腿等。受力構件挖孔后,力流將產生繞射現象,在孔洞附近密集,產生巨大的應力集中,容易出現裂縫。
1.2 溫度變化引起的裂縫
混凝土具有熱脹冷縮性質,當外部環境或結構內部溫度發生變化,混凝土將發生變形,若變形遭到約束,則在結構內將產生應力,當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。溫度裂縫區別于其他裂縫最主要的特征是將隨溫度變化而擴張或合攏。引起溫度變化主要因素有:年溫差、日照、驟然降溫、水化熱、蒸汽養護以及預制梁支座預埋鋼板與調平鋼板措施不當。例如內外溫度不均,預制 T梁之間橫隔板安裝時,支座預埋鋼板與調平鋼板焊接時,若焊接措施不當,鐵件附近混凝土容易燒傷開裂。采用電熱張拉法張拉預應力構件時,預應力鋼材溫度可升高至 350℃,混凝土構件也容易開裂。試驗研究表明,由火災等原因引起高溫燒傷的混凝土強度隨溫度的升高而明顯降低,鋼筋與混凝土的粘結力隨之下降,混凝土溫度達到 300℃后抗拉強度下降 50%,抗壓強度下降 60%,光圓鋼筋與混凝土的粘結力下降 80%;由于受熱,混凝土體內游離水大量蒸發也可產生急劇收縮。
1.3 收縮引起的裂縫
在混凝土收縮種類中,塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發生混凝土體積變形的主要原因,另外還有自生收縮和炭化收縮。
(1)塑性收縮。發生在施工過程中、混凝土澆筑后4~5 h左右,此時水泥水化反應激烈,分子鏈逐漸形成,出現泌水和水分急劇蒸發,混凝土失水收縮,同時骨料因自重下沉,因此時混凝土尚未硬化,稱為塑性收縮。塑性收縮所產生量級很大,可達1%左右。
(2)縮水收縮(干縮)。混凝土結硬以后,隨著表層水分逐步蒸發,濕度逐步降低,混凝土體積減小,稱為縮水收縮(干縮)。因混凝土表層水分損失快,內部損失慢,致使表面混凝土承受拉力,當表面混凝土承受拉力超過其抗拉強度時,便產生收縮裂縫。
(3)自生收縮。自生收縮是混凝土在硬化過程中,水泥與水發生水化反應,這種收縮與外界濕度無關,且可以是正的(即收縮,如普通硅酸鹽水泥混凝土),也可以是負的(即膨脹,如礦渣水泥混凝土與粉煤灰水泥混凝土)。
(4)碳化收縮。大氣中的二氧化碳與水泥的水化物發生化學反應引起的收縮變形。混凝土收縮裂縫的特點是大部分屬表面裂縫,裂縫較細,且縱橫交錯,成龜裂狀,形狀沒有任何規律
1.4 地基礎變形引起的裂縫
由于基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移,使結構中產生附加應力,超出混凝土結構的抗拉能力,導致結構開裂。基礎不均勻沉降的主要原因有以下幾種。
(1)地質勘察精度不夠、試驗資料不準。沒有充分掌握地質情況就設計、施工,這是造成地基不均勻沉降的主要原因。
(2)地基地質差異太大。建造在山區溝谷的橋梁,河溝處的地質與山坡處變化較大,河溝中甚至存在軟弱地基,地基土由于不同壓縮性引起不均勻沉降。
(3)結構荷載差異太大。在地質情況比較一致條件下,各部分基礎荷載差異太大時,有可能引起不均勻沉降。
(4)結構基礎類型差別大。同一聯橋梁中,混合使用不同基礎如擴大基礎和樁基礎,或同時采用樁基礎但樁徑或樁長差別大時,或同時采用擴大基礎但基底標高差異大時,也可能引起地基不均勻沉降。
(5)分期建造的基礎。在原有橋梁基礎附近新建橋梁時,如分期修建的高速公路左右半幅橋梁,新建橋梁荷載或基礎處理時引起地基土重新固結,均可能對原有橋梁基礎造成沉降。
(6)地基凍脹。在低于零度的條件下含水率較高的地基土因冰凍膨脹;一旦溫度回升,凍土融化,地基下沉。因此地基的冰融均可造成不均勻沉降。
(7)橋梁基礎置于滑坡體、溶洞或活動斷層等不良地質時,可能造成不均勻沉降。
(8)橋梁建成以后,原有地基條件變化。因此,使用期間原有地基條件變化均可能造成不均勻沉降。
1.5 鋼筋銹蝕引起的裂縫
由于混凝土質量較差或保護層厚度不足,混凝土保護層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面,引起鋼
筋表面氧化膜破壞,和水分發生銹蝕反應,由于銹蝕,鋼筋與混凝土握裹力削弱,結構承載力下降,并
將誘發其它形式的裂縫,導致結構破壞。
1.6 凍脹引起的裂縫
大氣氣溫低于零度時,吸水飽和的混凝土出現冰凍,游離的水轉變成冰,體積膨脹 9%,因而混凝土產生膨脹應力;同時混凝土凝膠孔中的過冷水(結冰溫度在- 78℃以下)在微觀結構中遷移和重分布引起滲透進壓,使混凝土中膨脹力加大。混凝土強度降低,并導致裂縫出現。尤其是混凝土初凝時受凍最嚴重,成齡后混凝土強度損失可達 30%~50%。冬季施工時對預應力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發生沿管道方向的凍脹裂縫。
1.7 施工材料質量引起的裂縫
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌合水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質量不合格,可能導致結構出現裂縫。
1.8 施工工藝質量引起的裂縫
在混凝土結構澆筑、構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中,若施工工藝不合理、施工質量低劣,容易產生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進的和貫穿的各種裂縫,特別是細長薄壁結構更容易出現。裂縫出現的部位和走向、裂縫寬度因產生的原因而異。
2 混凝土裂縫的處理
2.1 表面處理法
這是一種在寬度小于 0.2mm的裂縫的表面涂抹填料及防水材料,以提高其防水性和耐久性為其目的的方法。缺點是修補工作無法深入到裂縫內部以及對延伸性裂縫難于追蹤其變化。因此,對于寬度發生變化的裂縫,要設法使用有伸縮性的材料。表面處理方法所用材料視修補目的及其結構物所處環境不同而異,通常使用彈性涂膜防水材料(如玻璃布)、聚合物水泥膏及水泥填料等。
2.2 填充法
這是一種適合修補較寬裂縫(0.5mm 以上)的方法,具體做法是沿裂縫鑿一條深槽,然后在槽內填充各種粘結材料,如水泥砂漿、環氧砂漿、膨脹水泥砂漿、環氧樹脂硅、瀝青及各種化學補強劑等。對鋼筋混凝土結構而言,這種修補方法視鋼筋是否銹蝕而異。當鋼筋未銹蝕時,沿裂縫處以大約 10mm左右的寬度將混凝土鑿成 U 型或 V 型,在開槽處填充密封材料以修補裂縫;當鋼筋已經銹蝕時,將混凝土鑿除到能夠充分處置已經生銹的鋼筋部分,先對鋼筋除銹,然后在鋼筋上涂抹防銹底涂料,再填充密封材料。用修補材料直接填充裂縫,一般用來修補較寬的裂縫(大于 0.3mm),作業簡單,費用低。寬度小于 0.3mm,深度較淺的裂縫或是裂縫中有充填物,用灌漿法很難達到效果的裂縫以及小規模裂縫的簡易處理可采取開 V型槽,然后做填充處理。
2.3 灌漿法
該方法是在裂縫中注入樹脂或水泥類材料,以提高其防水性及耐久性。灌漿法的主要灌漿材料是環氧樹脂,以往均采用手動或腳踏式輸液泵注入漿液,但存在無法控制注入量,對于不貫通的裂縫難于將漿液注入到內部,注入壓力大有可能使裂縫寬度擴大等問題。所以,現在多采用低壓速注法,此法具有易于控制注入量且可注入到裂縫深部的優點,可以增強裂縫部位的整體性,是一種防止裂縫繼續發展的好方法。此法應用范圍廣,從細微裂縫到大裂縫均可適用,處理效果好。
2.4 結構補強法
因超荷載產生的裂縫、裂縫長時間不處理導致的混凝土耐久性降低、火災造成的裂縫等影響結構強度可采取結構補強法。包括斷面補強法、錨固補強法、預應力法等混凝土裂縫處理效果的檢查包括修補材料試驗;鉆心取樣試驗;壓水試驗;壓氣試驗等。
2.5 表面噴涂法
噴漿修補是一種在經鑿毛處理的裂縫表面,噴射一層密實而且粘度高的水泥砂漿保護層,來封閉裂縫的修補方法。噴漿前,需要把結構表面的剝離部分除去,再用水沖洗清潔,并在開始噴漿之前把基層濕潤,然后再開始噴漿。
2.6 粘結鋼板封閉法
當鋼筋混凝土構件產生主拉應力裂縫時,可對裂縫先進行處理之后,再在裂縫處粘結鋼板,并用膨脹螺栓對鋼板加壓。鋼板粘結力方向應和裂縫方向垂直。
2.7 混凝土因堿骨料而開裂的裂縫修補
因堿骨料反應而產生的裂縫,一般為延伸性的,特別是鋼筋用量較少時,對膨脹的約束較小,于是裂縫寬度顯著變大。對于這種裂縫,可以注入可撓性環氧樹脂或涂抹有防水效果的材料,防止水從外部浸入,從而控制堿骨料反應。
關鍵詞:橋梁;橋梁病害;預防措施
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1前 言
近年來隨著交通運輸事業的發展,交通運輸量大幅度增長,行車密度及車輛載重越來越大,橋梁在修建或運營一段時間后常會伴有病害的發生,病害會對橋梁產生不同程度的損傷,影響結構的正常使用,降低其使用性能及使用壽命。下面主要介紹鋼筋混凝土橋梁和鋼橋病害的分析及病害的預防措施。
2橋梁的檢查
現有道路上的橋梁由于營運使用多年,主要部位出現缺陷,如裂縫、錯位、沉降等病害,只有通過對橋梁檢查,了解其各部位損壞的程度,核定其承載能力,為橋梁的管理和養護提供可靠依據。橋梁的檢查主要從橋面系的外觀檢查、橋梁上部結構的檢查、支座的檢查、橋梁墩臺的檢查和橋梁基礎的檢查五大方面進行的。橋梁上部結構檢查主要是對梁、板、拱肋(片)等承重結構的檢查。橋梁基礎的檢查,主要是對墩臺基礎的沖刷情況和缺陷情況的檢查。
3鋼筋混凝土橋梁常見的病害和預防措施
3.1橋梁常見的病害
上部構造的病害 裂縫是橋梁最主要病害,而橋梁的病害往往也是從裂縫形成而開始的。因此,我們應對橋梁裂縫病害引起高度重視。上部構造的病害主要表現為:主梁或主拱圈受拉部位開裂、破損、承載力下降;橋面鋪裝有裂縫、沉陷、龜裂;橋頭跳車;防水層排水功能不完善;水滲漏病害引起鋼筋銹蝕、混凝土剝離;支座位置不正確或損壞引起傾斜、錯臺及位移等。
下部墩臺及基礎的病害 橋墩、橋臺病害主要表現為:水平、豎向和網狀裂縫;混凝土脫落、空洞、材料老化;受外力沖擊產生破壞;鋼筋外漏和銹蝕;結構變形、位移等。基礎病害主要表現為:承載力不足而使基礎不均勻沉陷;基礎的滑移和傾斜,以及基底局部沖空;基礎結構物的異常應力和開裂。
3.2橋梁病害成因分析
橋梁病害成因主要有:1.設計荷載標準偏低,承載能力不足。橋梁的承載能
力是根據設計時所采用的荷載等級來確定的,隨著交通量的增加和荷載等級的提
高,橋梁已經無法滿足現今交通的需要,出現嚴重病害。 2.通行能力不足。這
主要表現在橋面寬度不足;橋上通車凈空或橋下通車凈空不足。 3.人為及自然
因素引起結構的損壞。4.自然老化。早期橋梁的設計齡期為50年,隨著時間的
推移,已建橋梁會不斷損壞和老化。5.超負荷使用。隨著我國改革開放的深入,
交通運輸業競爭不斷加劇。橋梁使用荷載大大超出設計荷載,致使橋梁長期處
于超重荷載作用下運營,加速了橋梁的損壞。 6.設計、施工的先天不足。有些
橋梁由于受施工質量、施工技術等的限制和影響,存在一定的技術缺陷,隨著運
營時間的增加,其病害也逐漸顯露、發展。 7. 養護維修及加固措施不當。
3.3橋梁裂縫預防、加固和修補
橋梁裂縫是不可避免的,但是可以控制的。裂縫的預防和控制,主要從設計、
原材料的選擇、混凝土配合比和施工工藝等方面入手。例如:要充分考慮足夠的保護層厚度以保護鋼筋;對地處北方地區的橋梁應有完善的防凍設計;應用高性能混凝土;要有良好的防排水系統等。
橋梁裂縫常用的處理方法主要有裂紋注漿、表面涂裝、保護層修補、充填法等,并主要采用自行研制的各種修補材料。在借鑒國外先進技術的基礎上,對存在裂紋、出現堿骨料反應、碳化深度過大及受鹽害腐蝕的大量混凝土橋梁進行維修。從修補效果來看,結構物的劣化速度得到了相對控制,基本起到了提高結構耐久性的目的。
在改善混凝土的使用性能和耐久性方面,有各種混凝土裂縫修補技術,以聚丙烯纖維為代表的高性能纖維混凝土的應用,堿一骨料反應抑制劑以及滲透型鋼筋阻銹劑的推廣使用等。
橋梁裂縫病害的處理效果主要取決于修補材料的質量與相應的施工工藝水平,早期橋梁裂縫修補,對不同部位,采用不同的材料和施工方法,橋柱和橋的縱、橫梁的裂縫修補材料,普通采用鋼板加固方法;而橋面則采用瀝青澆灌方法。鋼筋銹蝕損壞的修復傳統采取“打補丁”的辦法,即局部鑿除松動的混凝土,露出銹蝕鋼筋,除銹后抹上水泥砂漿。實踐中多次發現效果不佳,同時還給補丁四周鋼筋帶來更嚴重的銹蝕問題。近年來,國外開發了一種新的修復技術:在結構表面涂上一層遷移型有機阻銹劑,它可通過混凝土遷移到鋼筋表面,使鋼筋再鈍化。
4鋼橋常見的病害和預防措施
4.1常見病害及成因分析
總結各種結構形式的鋼橋不難發現該類橋梁的主要病害集中在鋼材腐蝕和裂紋(包括焊縫缺陷引起的裂紋)兩個方面。
腐蝕與防護問題歷來也是橋梁工程領域重要的研究課題。導致鋼橋腐蝕的因素很多而且腐蝕只能減弱而不能完全消除。 除材料本身有初始裂紋外,結構使用過程中的疲勞損傷累計是產生裂紋的主要原因。通過力學分析可知:疲勞裂紋可分為因主應力引起的疲勞裂紋和因次應力引起的疲勞裂紋。目前因主應力引起的疲勞裂紋并不常見,因為設計規范采用的疲勞驗算方法可以避免此類疲勞的發生,故常見的鋼橋疲勞裂紋主要是由次應力引起。對于超靜定結構鋼橋,引起次應力的因素主要有相對變形不一致、局部振動、溫度效應、初始尺寸缺陷等。
4.2鋼橋的預防措施
首先從選材上合理選用耐用鋼結構材料,其次根據腐蝕的電化學原理,消除產生電化學腐蝕的條件或者利用化學方法中的電池原理在鋼橋上加裝比鐵元素更活躍的金屬塊來防止鋼橋的腐蝕。目前國內主要采用涂裝防腐涂料防止鋼橋的腐蝕。 嚴重的病害會危及橋梁的正常運營,應采取適當措施進行加固修補工作,以改善結構內力分布,改變應力水平,保證結構的承載力要求和正常使用要求。針對鋼橋腹部、底板和橫梁上出現裂紋和腐蝕面采取腐蝕補強、疲勞裂紋補強和提高承載力加固。而某些橋梁存在的橫向剛度不足等問題,需根據動力分析結果,提出橫向加固方案。
5結語
橋梁作為重要的交通工程組成部分,數量大,結構規模大。隨著橋梁建設技術的進步,常見病害也會不斷“更新”我們對病害要做到及時發現、跟蹤、整治。因此作為工程技術人員要切實了解橋梁病害發生機理并提出相應的預防措施。隨著經驗的積累和加固技術的進步發展著,為我國橋梁事業的發展奠定理論和實踐基礎。
參考文獻:
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