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中圖分類號:TU528文獻標識碼: A
一、混凝土橋梁裂縫及成因
根據裂縫形成的原因,可將其分為兩大類。一般把由于設計、施工、選材不當,或結構所受荷載超過了設計荷載以及未預料到的事故等原因所造成的裂縫稱為結構裂縫。除上述以外的原因引起的裂縫稱為非結構裂縫。[1]
(一)結構裂縫的主要形式及其產生的原因
1.網狀裂縫的特點及產生原因。此種裂紋多出現于腹板上,屬表面龜裂, 無固定規律, 其深度不致觸及鋼筋,寬度很小(0.01~0.05mm),寬度在0.05mm 時,肉眼可見,以手觸之有凸起之感。產生的原因主要是由混凝土梁表面與內部收縮不均勻引起。
2.下翼緣受拉區裂縫的特點及產生原因。裂縫在跨中分布較密(間距約占0.1~0.2m),兩端逐漸減少,裂縫方向大致與主筋垂直,由下翼緣向上發展,至下梗肋即終止且寬度較細,一般在0.03~0.1mm之間;在動載作用下一般變化不大,經過較長時間運營已趨穩定。產生的原因:由于混凝土抗拉能力很低,梁受力產生撓曲變形所至。
3.橫隔板處豎向裂縫特點及產生原因。在梁端及腹板斷面的梁上均有發生,由棱角邊緣向上延伸;寬度0.2~0.3mm。產生的原因:由于偏載、扭轉(支座不平)等兩片梁受力不勻;豎直剪力及腹板厚度劇變處應力集中等。
(二)非結構裂縫的主要形式及其產生的原因
1.沉陷裂縫的特點及產生原因。混凝土完全硬化前,其中的固體顆粒要緩慢下沉,并排出內含的氣和水。此時結構物中的鋼筋、預埋件、粗骨料以及模型板都有可能阻礙混凝土的沉陷,從而沿鋼筋、預埋件和模型板邊緣出現短而粗的斷續裂縫。
2.塑性收縮裂縫的特點及產生原因。混凝土澆筑完成后,如果表面水分的蒸發速度超過內部水分上升到表面的速度,在混凝土表面就會出現均勻分布的、細的、相當直的塑性收縮裂縫。只要在施工中采取相應的措施,就能減少以至消滅以上兩種裂縫。
3.收縮裂縫的特點及產生原因。這種裂縫在形成之初通常是很細的,寬度一般不會超過0.05mm。隨著混凝土的干縮,裂縫會逐漸加寬,直到幾個月后才趨于穩定。要避免這種裂縫是比較困難的。如果混凝土配比不當,局部灰漿集中或水灰比過大,造成混凝土不均勻收縮,也會局部產生大量收縮裂縫,這種裂縫應當避免。
(三)混凝土梁產生裂縫的主要原因
1.與材料有關的原因。水泥凝結時間不正常,水泥水化熱過大,水泥膨脹量過大,使用活性骨料,骨料風化或含泥量大,混凝土干燥收縮,混凝土沉降收縮或濾水過多。
2.與施工有關的原因。拌和不均勻,攪拌時間過長,澆灌速度過快,振搗不充分,接縫處理不當,保護層厚度不夠或鋼筋被擾動,模板漏漿,支撐下沉,拆模過早,初期受凍,初期養護不夠,硬化前受振動或加荷,預應力混凝土過早張拉或超張拉,養護混凝土時內外溫差過大。
3.與使用環境有關的原因。環境溫差與濕度變化過大,鋼筋銹蝕、環境水的侵蝕作用,火災或表面過熱,凍脹或反復凍融作用,混凝土表面炭化。
二、混凝土橋梁的修補方法[3]
(一)表面封閉修補法
1.表面涂抹。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,可采用具有跟蹤性的焦油環氧樹脂等材料。在裂縫多而且密集或者混凝土老化、砂漿離析的結構物上也可大面積涂抹保護膜。
2.“V”形或“U”形槽口充填修補。在只用上述表面涂抹處理不能充分修補的場合,可采用如下方法:在混凝土表面沿裂縫鑿出“V”形或“U”形槽口,然后用樹脂砂漿充填修補。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.鑿深槽嵌補。先沿裂縫鑿一條深槽,槽形根據裂縫位置和填補材料而定,然后在槽內嵌補各種黏結材料,如環氧砂漿、瀝青、甲凝等。
4.表面噴漿。噴漿修補是在經鑿毛處理的裂縫表面,噴射一層密實而且強度高的水泥砂漿保護層來封閉裂縫的一種修補方法。根據裂縫的部位、性質和修補要求與條件,可采用無筋素噴漿,或掛網噴漿結合鑿槽嵌補等修補方法。
(二)壓力灌漿法
先將結構物的裂縫或孔隙與外界封閉僅留出進漿口及排氣孔,然后將配制的較低黏度的漿液通過壓漿泵以一定的壓力將漿液壓入縫隙內并使其擴散、膠凝固化,以達到恢復整體性、強度、耐久性及抗滲性的目的。
1.水泥灌漿修補法。實施灌漿前應對修補部位裂縫再仔細檢查一遍,以確定修補數量、范圍、鉆孔眼位置及漿液數量。灌漿一般采用不低于42.5級的普通水泥,灌漿壓力一般為4.05×105~6.08×105Pa,漿液濃度一般不小于1.6:1(水與水泥的重量比)。灌漿加壓設備,在工程量較大時宜采用灌漿機、灌(壓)槳泵,也可采用風泵加壓。工程量不大時可用手壓泵施工,工程量特小時,可采用類似打氣筒等工具改制成的注射器施工。
2.化學灌漿法。灌漿材料應具備黏結強度高、可灌性好等基本要求,一般常采用環氧和甲凝兩類材料。環氧灌漿是以環氧樹脂為主體,它的黏結力強、穩定性好、收縮小、耐腐蝕及機械強度高,裂縫寬度在0.1mm以上時采用環氧灌漿。甲凝灌漿是以甲基丙烯酸甲酷為主體,它具有黏度低可灌性好、抗拉強度高等特點,常用于修補裂縫寬度在0.1mm以下的細裂縫。灌漿一般采用純壓法灌漿。對于細小裂縫漿液需要較長的膠凝時間,常采用單液法灌漿。此時將所用的漿液在泵前混在一起,用灌漿機進行灌注。對于較寬的裂縫,要求漿液膠凝時間較短,常采用雙液法灌漿,此時將所用的漿分成兩大部分,用灌漿機分兩路送至灌漿孔口混合裝置再灌入裂縫。灌漿可采用單孔或群孔同時灌漿,但必須留有一定數量的排氣孔。當在長裂縫上同時布有幾個灌漿孔時,可按裂縫的深淺由下而上的順序進行灌漿。當用灌漿泵進行灌槳時,壓力一般由小至大逐步升高,達到設計壓力后,再保持壓力穩定,直至灌漿達到一定要求(吸漿率小于0.01以min時再延緩幾分鐘)再將阻塞器上的進漿管閥門關閉,以使裂縫內漿液在受壓狀態下膠凝固結。 灌漿完畢待漿液聚合固化后,即可將灌漿嘴一一拆除,并用環氧膠泥抹平。最后對每一道裂縫表面再刷一層環氧樹脂水泥漿,確保封閉嚴實,并使其顏色與混凝土結構盡量保持一致。
(三)黏貼鋼板施工法
黏貼鋼板施工法是將整個鋼板黏貼于待修補的裂縫位置上,使其與原有的混凝土成為整體,從而提高對荷載的抵抗力。用于黏貼的鋼板厚度一般為4.5~6mm,而混凝土與鋼板的黏結劑一般采用環氧基液黏結劑。
1.注入法黏貼鋼板。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,施工時一般用木錘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。
2.壓黏法黏貼鋼板。這種施工方法是在混凝土表面及鋼板表面各涂上1~2 mm厚的環氧樹脂,然后利用已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,黏貼面之間的空氣也被排出。用這種方法幾乎不會殘留氣泡,黏結效果也好。
三、結論
綜上所述,混凝土橋梁出現裂縫的因素很多。因此,嚴格按照國家有關規范、技術標準進行設計、施工和監理,是保證結構安全耐用的前提和基礎。在運營管理過程中,進一步加強巡查和管理,及時發現并采取適當的處理方式處理裂縫,也是相當重要的環節。
參考文獻
[1]俞琦、陳語、王家林,橋梁抗震分析方法[J].重慶交通學院學報, 2006;
[2]喬東華、王磊,橋梁結構抗震分析方法研究[J].山西科技, 2007;
關鍵詞:橋梁;混凝土;裂縫;修補
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
中圖分類號:U415.6 獻標識碼: A 文章編號:2095-2104(2012)11-0020-02
橋梁結構物在長期運營過程中,不可避免地會產生某些損傷,裂縫是其普遍存在的一種。有些裂縫在使用荷載或外界物理、化學因素作用下,不斷產生和發展,從而引起混凝土碳化、保護層剝落、鋼筋銹蝕,這是影響結構安全的關鍵,這樣會對混凝土的強度及結構物的耐久性產生很大危害,影響到結構的正常使用,嚴重的引起交通事故及縮短結構物的使用年限,必須加以控制。
混凝土因其取材廣泛,價格低廉,抗壓強度高,可澆筑成各種形狀,并且耐火性好,不易風化,養護費用低,成為當今世界建筑結構中最廣泛的使用材料之一。但大量的工程實踐和討論分析表明,鋼筋混凝土構件基本上都是帶裂縫工作,其中混凝土自身應力形成的、有荷載作用下形成的、也有其它因素如施工材料質量、基礎變形等因素形成的。
1荷載作用下產生的裂縫
鋼筋混凝土橋梁在常規靜、動設計荷載及設計荷載以外的荷載作用下產生的裂縫為荷載裂縫。按受力類型可分為直接應力裂縫和次應力裂縫,按裂縫形式可分為彎曲裂縫、剪切裂縫、斷開裂縫、扭曲裂縫等。直接應力裂縫主要是設計階段及施工、使用過程中產生的裂縫;次應力裂縫為在設計荷載以外的荷載產生的次應力而產生的裂縫。
彎曲裂縫為梁上作用彎矩時產生的裂縫。對受彎構件和壓彎構件來說,彎曲裂縫首先出現在彎矩最大的載面積的受拉區;剪切裂縫為斜裂縫,發生在剪應力最大的部位,對于受彎構件和壓彎構件,一般發生于支座附近,由下部開始,沿著與軸線成25°~50°左右的角度開裂;斷開裂縫為構件受拉時,進入整個截面的裂縫為斷開裂縫,均沿正截面開裂,間距有一定規律;扭曲裂縫為構件受扭轉與彎曲同時作用下而產生的開裂。
2混凝土自身因素形成的裂縫
2.1溫度變化引起的裂縫
當混凝土結構外部環境和內部溫度發生變化時,將發生變形,由于其約束,結構內部將產生應力,當應力超過其抗壓強度時即將產生溫度裂縫,主要有如下幾種:年溫差、日照、驟然降溫、水化熱、蒸氣養護在冬季施工時措施不當產生的;混凝土驟冷驟熱,內外溫度不均勻產生的;新舊混凝土接頭處產生的;當構件較長且兩端固定時,由于周圍溫度變化產生的附加溫度應力產生的。
2.2收縮引起的裂縫
混凝土的干燥過程是由表面逐漸擴展到內部的,在混凝土內部呈現含水梯度,因此產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮,導致表面混凝土承受拉力,內部混凝土承受壓力。當表面的混凝土所受的拉力超過其抗拉強度時,便產生收縮裂縫。混凝土收縮主要有以下4種:
⑴塑性收縮:主要發生在混凝土澆筑初期。施工時,混凝土澆筑后約4~5h,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,此時收縮為塑收縮。在骨料下沉過程中受到鋼筋阻擋,即形成沿鋼筋方向裂縫。
⑵干縮:混凝土結硬后,隨著表面水分逐步蒸發,溫度逐漸降低,混凝土體積縮小,稱為干縮。因混凝土表面水分損失快,內部損失慢,表面收縮受到內部混凝土的約束,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。
⑶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生成新的物質而導致自身體積縮小。
⑷碳化收縮:為大氣中的二氧化碳與水泥人水化物發生化學反應引起的收縮變形,碳化收縮不大,一般不進行計算。
3其它因素引起的開裂
3.1基礎變形引起的開裂
基礎變形一般為基礎空間不均勻沉降或水平方向位移,發生基礎變形后,結構物中產生附加壓力,超過結構物的抗拉強度時即產生裂縫,基礎不均勻沉降的原因有,地質試驗資料不準、地質差異大、荷 載差別大、分期建造等。
3.2鋼筋銹蝕引起的裂縫
當構件中鋼筋的混凝土保護層不足,或混凝土質量較差時,二氧化碳侵蝕鋼筋表面,使鋼筋周圍混凝土的堿度降低,鋼筋表面容易被混凝土中的氧氣和水銹蝕,使周圍混凝土產生膨脹壓力,使混凝土保護層開裂、剝落,沿鋼筋縱向產生裂縫,并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕,使混凝土有效面積減少,鋼筋與混凝土的握裹力削弱,結構承載力下降,并誘發其它形式的裂縫,加劇鋼筋銹蝕,導致結構破壞,鋼筋銹蝕是最后造成結構破壞的主要因素。
3.3凍脹引起的裂縫
溫度低于零度時,混凝土出同冰凍,游離的水變成冰,體積膨脹9%,因而混凝土產生膨脹應力,并導致裂縫出現。當混凝土中骨料空隙多、吸水性強、骨料中含有雜質過多、水灰比偏大均導致混凝土凍脹裂縫。溫度低于零度和混凝土吸水飽和是發生凍脹破壞的必要條件。
3.4施工材料質量引起的裂縫
混凝土的材料合成為水泥、砂、骨料、拌合水以及外加劑,配制混凝土材料不合格,從而導致裂縫出現。使作不合格水泥出現早期不規則裂縫,砂石含量超標使混凝土干燥時產生不規則的網狀裂縫,砂石的級配差常造成側面裂縫,拌合水以及外加劑中雜質含中過高會對鋼筋銹蝕產生影響等。當施工質量低,工藝不合格同樣也會產生各種形式裂縫。
4判斷裂縫依據
混凝土的裂縫狀態一般可從裂縫寬度,裂縫發展情況及變形等其它情況來綜合考慮,找出原因,做出準確評價及應有要用的措施。
《橋規》(JTJ023-85)規定:在一般正常大氣(不帶高濃侵蝕氣體)的條件下,鋼筋混凝土受彎構件在荷 載組合Ⅰ作用下,最大裂縫寬度不超過0.2㎜;在荷載組合Ⅱ及荷載組合Ⅲ作用下,不應超過0.25㎜。處于嚴重暴露情況下(有侵蝕氣體或海洋大氣)下的鋼筋混凝土構件,容許裂縫寬度不超過0.1㎜。除此之外裂縫是否需要修補,還應考慮以下幾方面的因素:⑴對發展性的裂縫,一般來說應測定隨時間變化的情況,并以此作為判斷是否需要修補的參考資料,一般認為裂縫寬度在6個月期間增大0.1㎜以上時,就應首先考慮修補;⑵裂縫寬度雖未增大,但裂縫數量增多時;⑶裂縫在0.3㎜以上時;⑷裂縫寬度在0.2㎜左右,但認為對結構產生危險時。
5修補方法
5.1表面封閉修補法
表面封閉修補法,主要包括以下幾種:
⑴表面涂抹:地混凝土表面沿寬度較小的裂縫涂抹樹脂保護膜,在裂縫多切密集時可大面積涂抹保護膜。
⑵“V”形或“U”形槽口充填修補,在表面涂抹不能充分修補時,則采用在混凝土表面沿裂縫鑿出“V”形或“U”形槽口,然后用樹脂砂漿充填修補。
⑶表面噴漿:經鑿毛處理的裂縫表面,噴射一層密實而且強度高的水泥砂漿保護層來封閉裂縫的一種修補方法。
⑷打箍加固封閉法:箍筋設置方向應和裂縫方向垂直。
5.2灌漿法修補
灌漿一般采用純壓法灌漿,一般分為水泥和化學灌漿法。對于細小裂縫,由于漿液需要較長的膠凝時間,常采用單液法灌漿。對于較寬的裂縫,要求漿液凝結時間短,常采用雙液法灌漿。灌漿時將結構物裂縫或孔隙與外界封閉,僅留出進漿口和排氣孔,然后將漿液通過壓漿泵以一定的壓力將漿液壓入縫內并使其擴散,膠凝固化,以達到恢復整體性、強度、耐久性及抗滲性的目的。灌漿可采用單孔或群孔同時灌漿,但必須留有一定數量的排氣孔。灌漿完畢待液聚合固化后,即可將漿液嘴一一拆除,并用環氧膠泥抹平在裂縫表面刷1層環氧樹脂水泥漿,以確保封閉嚴密。
5.3粘貼法
粘貼法即采用化學粘結劑將補強材料直接貼于混凝土構件的裂縫位置上,使之與構件形成整體,以提高抵抗力。主要有粘貼鋼板和粘貼CFRP施工法。
粘鋼技術始于20世紀60年代未70年代初,鋼板厚度為4.5~6㎜,但隨著技術研究的不斷深入,粘鋼技術的一些不足逐漸暴露出來,鋼板容易受侵蝕,易剝落脫空。所以一種新纖維組合材料應運而生,它是以連續纖維浸漬在用于粘合纖維的聚合物中硬化而成的。目前我國主要用CFRP作為粘貼材料。CFRP片材(碳布)分為單向布和雙向布2種,其中應以單向布為主。粘貼CFRP技術優勢為高強高效,運輸、儲存、施工方便、快捷,而候性、耐腐蝕性優于粘鋼。
6結語
橋梁結構的裂縫作為力學間斷面,是其結構性損傷達到危險程度的集中表現,應是橋梁安全監測的首選項目。隨著新儀器,新技術及修補技術不斷出現,裂縫的及時發現和處理技術都會提高,以降低對結構的危害程度。
參考文獻:
[1] 鄭國棟.橋梁裂縫的成因和控制研究現狀及發展綜述[J]. 中國水運(理論版). 2007(05)
關鍵詞:混凝土橋梁;橋梁裂縫;修補
中圖分類號:U445.4 文獻標識碼:A 文章編號:
一、混凝土橋梁裂縫的分類及成因根據裂縫形成的原因,可將其分為兩大類。一般把由于設計、施工、選材不當,或結構所受荷載超過了設計荷載以及未預料到的事故等原因所造成的裂縫稱為結構裂縫。除上述以外的原因引起的裂縫稱為非結構裂縫。
(一)結構裂縫的主要形式及其產生的原因
1.網狀裂縫的特點及產生原因。此種裂紋多出現于腹板上,屬表面龜裂,無固定規律,其深度不致觸及鋼筋,寬度很小(0.01~0.05mm),寬度在0.05mm時,肉眼可見,以手觸之有凸起之感。產生的原因主要是由混凝土梁表面與內部收縮不均勻引起。
2.下翼緣受拉區裂縫的特點及產生原因。裂縫在跨中分布較密(間距約占0.1~0.2m),兩端逐漸減少,裂縫方向大致與主筋垂直,由下翼緣向上發展,至下梗肋即終止且寬度較細,一般在0.03~0.1mm之間;在動載作用下一般變化不大,經過較長時間運營已趨穩定。產生的原因:由于混凝土抗拉能力很低,梁受力產生撓曲變形所至。
3.橫隔板處豎向裂縫特點及產生原因。在梁端及腹板斷面的梁上均有發生,由棱角邊緣向上延伸;寬度0.2~0.3mm。產生的原因:由于偏載、扭轉(支座不平)等兩片梁受力不勻;豎直剪力及腹板厚度劇變處應力集中等。 (二)非結構裂縫的主要形式及其產生的原因
1.沉陷裂縫的特點及產生原因。混凝土完全硬化前,其中的固體顆粒要緩慢下沉,并排出內含的氣和水。此時結構物中的鋼筋、預埋件、粗骨料以及模型板都有可能阻礙混凝土的沉陷,從而沿鋼筋、預埋件和模型板邊緣出現短而粗的斷續裂縫。
2.塑性收縮裂縫的特點及產生原因。混凝土澆筑完成后,如果表面水分的蒸發速度超過內部水分上升到表面的速度,在混凝土表面就會出現均勻分布的、細的、相當直的塑性收縮裂縫。只要在施工中采取相應的措施,就能減少以至消滅以上兩種裂縫。
3.收縮裂縫的特點及產生原因。這種裂縫在形成之初通常是很細的,寬度一般不會超過0.05mm。隨著混凝土的干縮,裂縫會逐漸加寬,直到幾個月后才趨于穩定。要避免這種裂縫是比較困難的。如果混凝土配比不當,局部灰漿集中或水灰比過大,造成混凝土不均勻收縮,也會局部產生大量收縮裂縫,這種裂縫應當避免。
(三)混凝土梁產生裂縫的主要原因1.與材料有關的原因。水泥凝結時間不正常,水泥水化熱過大,水泥膨脹量過大,使用活性骨料,骨料風化或含泥量大,混凝土干燥收縮,混凝土沉降收縮或濾水過多。
2.與施工有關的原因。拌和不均勻,攪拌時間過長,澆灌速度過快,振搗不充分,接縫處理不當,保護層厚度不夠或鋼筋被擾動,模板漏漿,支撐下沉,拆模過早,初期受凍,初期養護不夠,硬化前受振動或加荷,預應力混凝土過早張拉或超張拉,養護混凝土時內外溫差過大。
3.與使用環境有關的原因。環境溫差與濕度變化過大,鋼筋銹蝕、環境水的侵蝕作用,火災或表面過熱,凍脹或反復凍融作用,混凝土表面炭化。
二、混凝土橋梁裂縫的修補方法
(一)表面封閉修補法
1.表面涂抹。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,可采用具有跟蹤性的焦油環氧樹脂等材料。在裂縫多而且密集或者混凝土老化、砂漿離析的結構物上也可大面積涂抹保護膜。
2.“V”形或“U”形槽口充填修補。在只用上述表面涂抹處理不能充分修補的場合,可采用如下方法:在混凝土表面沿裂縫鑿出“V”形或“U”形槽口,然后用樹脂砂漿充填修補。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鑿深槽嵌補。先沿裂縫鑿一條深槽,槽形根據裂縫位置和填補材料而定,然后在槽內嵌補各種黏結材料,如環氧砂漿、瀝青、甲凝等。
4.表面噴漿。噴漿修補是在經鑿毛處理的裂縫表面,噴射一層密實而且強度高的水泥砂漿保護層來封閉裂縫的一種修補方法。根據裂縫的部位、性質和修補要求與條件,可采用無筋素噴漿,或掛網噴漿結合鑿槽嵌補等修補方法。
(二)壓力灌漿法先將結構物的裂縫或孔隙與外界封閉僅留出進漿口及排氣孔,然后將配制的較低黏度的漿液通過壓漿泵以一定的壓力將漿液壓入縫隙內并使其擴散、膠凝固化,以達到恢復整體性、強度、耐久性及抗滲性的目的。
1.水泥灌漿修補法。實施灌漿前應對修補部位裂縫再仔細檢查一遍,以確定修補數量、范圍、鉆孔眼位置及漿液數量。灌漿一般采用不低于42.5級的普通水泥,灌漿壓力一般為4.05×105~6.08×105Pa,漿液濃度一般不小于1.6:1(水與水泥的重量比)。灌漿加壓設備,在工程量較大時宜采用灌漿機、灌(壓)槳泵,也可采用風泵加壓。工程量不大時可用手壓泵施工,工程量特小時,可采用類似打氣筒等工具改制成的注射器施工。
2.化學灌漿法。灌漿材料應具備黏結強度高、可灌性好等基本要求,一般常采用環氧和甲凝兩類材料。環氧灌漿是以環氧樹脂為主體,它的黏結力強、穩定性好、收縮小、耐腐蝕及機械強度高,裂縫寬度在0.1mm以上時采用環氧灌漿。甲凝灌漿是以甲基丙烯酸甲酷為主體,它具有黏度低可灌性好、抗拉強度高等特點,常用于修補裂縫寬度在0.1mm以下的細裂縫。灌漿一般采用純壓法灌漿。對于細小裂縫漿液需要較長的膠凝時間,常采用單液法灌漿。此時將所用的漿液在泵前混在一起,用灌漿機進行灌注。對于較寬的裂縫,要求漿液膠凝時間較短,常采用雙液法灌漿,此時將所用的漿分成兩大部分,用灌漿機分兩路送至灌漿孔口混合裝置再灌入裂縫。灌漿可采用單孔或群孔同時灌漿,但必須留有一定數量的排氣孔。當在長裂縫上同時布有幾個灌漿孔時,可按裂縫的深淺由下而上的順序進行灌漿。當用灌漿泵進行灌槳時,壓力一般由小至大逐步升高,達到設計壓力后,再保持壓力穩定,直至灌漿達到一定要求(吸漿率小于0.01以min時再延緩幾分鐘)再將阻塞器上的進漿管閥門關閉,以使裂縫內漿液在受壓狀態下膠凝固結。灌漿完畢待漿液聚合固化后,即可將灌漿嘴一一拆除,并用環氧膠泥抹平。最后對每一道裂縫表面再刷一層環氧樹脂水泥漿,確保封閉嚴實,并使其顏色與混凝土結構盡量保持一致。
(三)黏貼鋼板施工法黏貼鋼板施工法是將整個鋼板黏貼于待修補的裂縫位置上,使其與原有的混凝土成為整體,從而提高對荷載的抵抗力。用于黏貼的鋼板厚度一般為4.5~6mm,而混凝土與鋼板的黏結劑一般采用環氧基液黏結劑。
1.注入法黏貼鋼板。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,施工時一般用木錘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。
2.壓黏法黏貼鋼板。這種施工方法是在混凝土表面及鋼板表面各涂上1~2 mm厚的環氧樹脂,然后利用已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,黏貼面之間的空氣也被排出。用這種方法幾乎不會殘留氣泡,黏結效果也好。
三、結 語總之,雖然新的橋梁裂縫檢測儀器、檢測技術及修補技術不斷出現,但上面介紹的幾種檢測及修補方法仍是實際工程中常用的方法,許多工程實踐證明其效果較好。
參考文獻:
[1]侯林平.現行橋梁檢測與加固的反思[J].交通科技,2007.1.
[2]牛世久.鋼筋混凝土橋梁耐久性病害特殊檢測技術分析[J].山西建筑, 2007.15.
[3]黃軍生.鋼筋混凝土橋梁裂縫成因綜述,世界橋梁,2002.
[4]湛潤水.公路舊橋加固技術與實例,人民交通出版社,2002.
關鍵詞:橋梁;裂縫;成因;控制;治理;保護
Abstract: improve the durability of concrete bridge, the crack control structure, is the bridge engineering a key and difficult. This paper analyzes the cause of cracking of concrete bridge, both the crack of bridge, according to the different conditions, take the targeted management plan management, guarantee the safe operation of the structure. And introduce several kinds of concrete bridge crack repair methods, including surface closed repair method, chemical grouting method and paste steel construction method, etc.
Keywords: bridge; Crack; Cause; Control; Management; protection
中圖分類號:TU74文獻標識碼:A文章編號:
大連快軌三號線橋梁正線共有14座高架橋部分,梁型采用單箱單室預應力混凝土連續箱梁,正線橋梁地段為雙線橋梁,聯絡線地段為單線橋梁。全長總計達11公里多。因此橋梁的運營維護占有十分重要的位置。橋梁在建造和使用過程中,會受到環境影響、有害化學物質的侵蝕,并承受車輛碰撞、風、雨雪、流水等外力作用,同時由于采用的材料的自身性能也會不斷退化,從而導致結構各部分不同程度地損傷和劣化。更要指出的是,有些橋梁在設計時存在一些構造上的缺陷,以及施工中的質量問題,加速了這些病害的形成和發展,病害的主要體現之一就是混凝土裂縫的發生與發展。
一、混凝土橋梁裂縫的分類及成因
根據裂縫形成的原因,基本可將其分為兩大類。一種是由于橋梁結構的承載力或剛度不足,在荷載作用下產生的裂縫。通常有縱向裂縫和橫向裂縫兩種。另―種是施工時由于質量工藝影響而出現的裂縫,這類裂縫通常產生在鋼筋混凝土橋梁和圬工橋梁中。由于裂縫是橋梁上的重大病害之一,因此不管是哪一種裂縫,只要裂縫的寬度和數量超出規范允許的范圍和限度,都會導致結構惡化,影響到橋梁的承載能力和使用壽命,應該引起高度的重視,及時進行修補。
1 、荷載引起裂縫
混凝土橋梁在靜、動荷載及次應力作用下產生裂縫,其裂縫產生原因有:設計階段,結構受力假設與實際受力不符;結構安全系數不夠;結構設計時不考慮施工的可行性;鋼筋設置偏少或布置錯誤;結構剛度不足等。施工階段,施工場地隨便堆放施工機具、材料;不了解預制結構受力特點,隨意翻身、起吊、運輸、安裝等。運營階段,偶然荷載的影響,比如上下行車輛加速和減速位置重合,對橋梁形成的扭轉作用。
2、 施工工藝質量引起的裂縫
與施工有關的原因,混凝土在澆筑、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、裂縫寬度產生原因有拌和不均勻,攪拌時間過長,澆灌速度過快,振搗不充分,接縫處理不當,保護層厚度不夠或鋼筋被擾動,模板漏漿,支撐下沉,拆模過早,初期受凍,初期養護不夠,硬化前受振動或加荷,預應力混凝土過早張拉或超張拉,養護混凝土時內外溫差過大。
二、混凝土橋梁裂縫的修補方法
造成橋梁病害的原因是各種各樣的,這就需要我們在實際工作中針對橋梁的具體缺陷和病害進行具體分析,確定該橋存在的缺陷和病害產生的原因,找出影響耐久性的各方面因素,為今后延長橋梁的使用壽命奠定良好的基礎。對于橋梁的裂縫而言,要判明裂縫的種類,并進行有針對性的處理。
1、表面封閉修補法
(1)、表面涂抹。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,可采用具有跟蹤性的焦油環氧樹脂等材料。在裂縫多而且密集或者混凝土老化、砂漿離析的結構物上也可大面積涂抹保護膜。
(2)、“V”形或“U”形槽口充填修補。在只用上述表面涂抹處理不能充分修補的場合,可采用如下方法:在混凝土表面沿裂縫鑿出“V”形或“U”形槽口,然后用樹脂砂漿充填修補。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)、鑿深槽嵌補。先沿裂縫鑿一條深槽,槽形根據裂縫位置和填補材料而定,然后在槽內嵌補各種黏結材料,如環氧砂漿、瀝青、甲凝等。
(4)、表面噴漿。噴漿修補是在經鑿毛處理的裂縫表面,噴射一層密實而且強度高的水泥砂漿保護層來封閉裂縫的一種修補方法。根據裂縫的部位、性質和修補要求與條件,可采用無筋素噴漿,或掛網噴漿結合鑿槽嵌補等修補方法。
2、 化學灌漿法
此法可使結構重新結合為整體、阻斷空氣和水分進入梁體,避免腐蝕鋼筋。對靜止裂縫的修補,裂縫開展已基本穩定的情況,一般以環氧樹脂等化學材料并施加低壓灌注至混凝土裂縫中。對活動裂縫的修補,處于繼續開展而未穩定的裂縫,應在分析并控制裂縫開展使其穩定后,方可進行修補加固。
先將結構物的裂縫或孔隙與外界封閉僅留出進漿口及排氣孔,然后將配制的較低黏度的漿液通過壓漿泵以一定的壓力將漿液壓入縫隙內并使其擴散、膠凝固化,以達到恢復整體性、強度、耐久性及抗滲性的目的。
灌漿材料應具備黏結強度高、可灌性好等基本要求,一般常采用環氧和甲凝兩類材料。環氧灌漿是以環氧樹脂為主體,它的黏結力強、穩定性好、收縮小、耐腐蝕及機械強度高,裂縫寬度在0.1mm以上時采用環氧灌漿。甲凝灌漿是以甲基丙烯酸甲酷為主體,它具有黏度低可灌性好、抗拉強度高等特點,常用于修補裂縫寬度在0.1mm以下的細裂縫。
灌漿一般采用純壓法灌漿。對于細小裂縫漿液需要較長的膠凝時間,常采用單液法灌漿。此時將所用的漿液在泵前混在一起,用灌漿機進行灌注。對于較寬的裂縫,要求漿液膠凝時間較短,常采用雙液法灌漿,此時將所用的漿分成兩大部分,用灌漿機分兩路送至灌漿孔口混合裝置再灌入裂縫。
灌漿完畢待漿液聚合固化后,即可將灌漿嘴一一拆除,并用環氧膠泥抹平。最后對每一道裂縫表面再刷一層環氧樹脂水泥漿,確保封閉嚴實,并使其顏色與混凝土結構盡量保持一致。
3、黏貼鋼板施工法
黏貼鋼板施工法是將整個鋼板黏貼于待修補的裂縫位置上,使其與原有的混凝土成為整體,從而提高對荷載的抵抗力。用于黏貼的鋼板厚度一般為4.5~6mm,而混凝土與鋼板的黏結劑一般采用環氧基液黏結劑。
(1)、注入法黏貼鋼板。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,施工時一般用木錘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。
(2)、壓黏法黏貼鋼板。這種施工方法是在混凝土表面及鋼板表面各涂上1~2 mm厚的環氧樹脂,然后利用已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,黏貼面之間的空氣也被排出。用這種方法幾乎不會殘留氣泡,黏結效果也好。
【關鍵詞】橋梁施工;裂縫修復;具體方案
近些年來很多的橋梁在施工過程中由于一些原因而出現裂縫的情況。在施工過程中,出現裂縫會給橋梁的施工質量帶來很大的影響,同時會減少橋梁的使用壽命。為了更好地修復橋梁在施工進程中出現的裂縫,全面分析產生橋梁裂縫的原因顯得尤為必要。在掌握了施工過程中出現裂縫的原因之后,立即采取有效地措施來進行針對性的修復能夠保障整個橋梁施工的順利進行,同時保障橋梁在使用過程中的安全。文章分析了橋梁施工裂縫產生的原因,并闡述了具體的修復方法。
1 橋梁施工裂縫產生的原因
1.1 溫度引起的裂縫
在橋梁施工過程中,當初步澆筑混凝土以后,水泥會在水化的過程中產生大量的熱量,繼而就使得混凝土的內部溫度急劇上升。混凝土表面由于大量的熱量可以向周圍的大氣中散發,因此表面的溫度上升的情況并不是很明顯。然而,在混凝土的內部,由于散熱的能力較差,在水化過程中產生的熱量不能夠有效地擴散,使得整個混凝土內部的溫度會上升的很是明顯。當在施工過程中對橋梁的一些結構進行混凝土澆筑以后,由于內部的散熱不好,會出現因為溫度原因而引起的裂縫情況。當橋梁的結構由于內部結構和外部環境發生了變化之后,混凝土就會發生一定的變形,當這個變形過程受阻以后,就會在結構內部產生了拉應力,一旦這個拉應力超過了混凝土的抗拉強度以后,就會產生了溫度裂縫。
1.2 預應力引起的裂縫
另外一個在橋梁施工容易造成出現裂縫的原因就是預應力所引起的。通常在施工過程中會出現沿著預應力鋼束波紋管的位置下方出現長度不一、斷斷續續的裂縫,這就是預應力所引起的裂縫。預應力鋼束周圍的保護層由于厚度偏薄,同時由于過多地使用了高標號的水泥,知識水泥漿的含量偏大,容易導致橋梁出現收縮變形。底板截面的不均勻收縮和鋼束波紋管對砼收縮的約束作用在內的箱梁結構的內約束會導致混凝土出現較大的收縮能力,繼而超過了混凝土抗拉強度的范圍,就出現了縱向的波紋管收縮裂縫。另外,在一些超靜定預應力的混凝土橋梁的施工過程中,由于設計時對次內力影響的計算估計不夠也容易出現裂縫。還有當橋梁的預應力鋼束的布置不夠合理的時候以及預應力的張拉力度沒有達到設計時候的要求時也容易產生裂縫。
1.3 砼收縮引起的裂縫
砼收縮是橋梁施工中出現裂縫的又一個原因。這類裂縫的產生主要是因為砼因為收縮而產生了體積的變化,主要分為干縮裂縫和塑性收縮裂縫兩類。干縮裂縫主要在混凝土硬化的前后發生,這個時候的混凝土表層的水分散發的焦塊,同時內部的散熱慢,就出現了表面收縮大,但是內部收縮小這種不均衡的收縮情況。表面的收縮變形一定程度上受到了內部的約束,從而讓整個混凝土橋梁的表面開始承受一定的拉力,當表面所受到的拉應力超過了橋梁本身的抗拉強度以后,就會出現收縮裂縫。而塑性收縮裂縫的出現時間集中在混凝土初凝的時候,這個時候的這個橋梁結構的水泥的水化反應強烈,伴隨著水分大量蒸發和泌水的情況,混凝土由于失水而出現收縮。在收縮過程中,表面由于受到了鋼筋、模板以及內部結構中的混凝土的約束,使得整個塑態的混凝土會產生一定的拉應力,繼而會形成一些細小的裂縫。
2 橋梁施工中裂縫的修復方法
2.1 表面修補
表面修補是橋梁施工中裂縫修復的一種常見方法,這種方法的又是相當明顯,經常用來處理一些橋梁的表面裂縫或者深度裂縫,同時它對橋梁結構的承載力的影響很小。一般而言,表面修補的做法就是在裂縫的表面涂漿,即在一些出現裂縫的混凝土裂縫的表面涂抹一定量的水泥漿。當橋梁結構的表面出現了很多的裂縫時,一般是沿著裂縫的周邊用鋼絲刷反復刷干凈,然后再用壓力水槍進行清洗同時進行濕潤,這些步驟完成以后用水泥漿進行抹平,另外也可以等清洗后的表面干燥之后用環氧樹脂水泥進行涂抹。一些橋梁工程因為有防水抗滲要求,當混凝土表面的刷洗和干燥結束以后,在迎水面粘貼上3層左右的橡膠瀝青棉紙或者黃陽樹脂玻璃等對裂縫加以封閉。很多時候,在進行表面修補以后,考慮到應力的存在,這樣會使得裂縫出現繼續開裂的情況,這時可以在裂縫的表面鋪上一層玻璃纖維布,從而保障整個修補工作的完整到位。
2.2 灌漿法
當一些橋梁的裂縫對結構造成的影響極為嚴重或者一些橋梁對整個結構的防滲要求很高的時候,表面修復這個時候已經不能夠滿足修補的相關要求,因而需要采用灌漿法來加以處理。灌漿法一般而言就是采用相關的真空壓力機器設備將一些水泥漿質注入到橋梁的裂縫內,隨著時間的不斷推移,漿質會逐漸的硬化,硬化以后的漿質能夠很好地對裂縫進行填補,形成一個完整了橋梁結構,消除了裂縫的存在,同時也具備了很好的密封效果。這種方法能夠很好地對裂縫進行密封,真正起到防滲的效果。在實施灌漿法的過程中,漿質的材料有很多的種類。一般的橋梁工程中通常選用水泥漿或者環氧聚合物,但是對于裂縫情況特別嚴重的情況,漿質可以選用甲基丙烯酸酯或者聚氨酯來進行灌漿。
2.3 電化學防護法
另外一種備受大眾親睞的橋梁裂縫修補方法就是電化學防護法。這種方法就是在橋梁結構的混凝土或者鋼筋混凝土中世家一定的電場,通過在某一介質中所起到的化學反應來改變整個結構中的例子的分布狀態,從而提高整個鋼筋結構周邊的PH值,使得鋼筋鈍化,來達到防腐蝕的目的,這種方法主要是通過利用電化學反應來改變橋梁裂縫中混凝土的離子的狀態,讓這些離子在電場的作用下活動,重新進行排列和組合,以此來達到修補裂縫的目的。目前國際上主要采用的電化學防護發主要有三種:氯鹽提取法、陰極防護法和堿性復原法。這幾種電化學防護法能夠很好地達到修復橋梁裂縫的目的,屬于一種新型的修補方法,目前還沒有得到很廣泛的應用。
3 結語
在橋梁施工的過程中,裂縫的出現時常見的問題。眾所周知,裂縫的產生和存在對橋梁的使用壽命會帶來極大的影響。因此,為了更好地保障橋梁工程的順利施工以及運行以后的安全工作,對橋梁施工中出現的裂縫就必須得采取積極有效的措施來進行修護。針對不同類型的裂縫來科學地采用特定的修補方法,才能夠避免裂縫的產生,保障施工的進程。
參考文獻:
[1]雷笑;葉見曙;;吳文清;;基于長期觀測的混凝土箱梁溫度與應變分析[J];江蘇大學學報(自然科學版);2010年02期
關鍵詞:橋梁裂縫;施工技術
中圖分類號:TU984 文獻標識碼:A 文章編號:
橋梁出現裂縫是多種因素共同作用的結果,除了由于混凝土自身以及周圍環境的溫度變化所致外,還包括鋼筋銹蝕造成混凝土膨脹所致、荷載因素所致、基礎沉降或位移所致以及混凝土自縮所致等多種因素導致裂縫出現。這些因素有些因素是無法避免的,如長期高溫曝曬、混凝土自縮性等。但是有些因素卻是可以避免,如荷載因素、沉降因素等,這些因素主要在橋梁建設之初做好每一步工作,對于有效避免裂縫出現其作用還是非常明顯的。
1 造成橋梁裂縫出現的常見原因
1.1 溫度變化所致
混凝土由于造成結構的原材料或者外部因素影響的原因,非常容易出現熱脹冷縮現象。這也就意味著,當混凝土橋梁在不斷受到高溫曝曬時,其體積會隨著溫度的不斷升高而不斷變大,當體積膨脹到一定范圍時,內部的應力遠遠大于結構的拉力,直接導致混凝土裂縫的出現。橋梁裂縫 除了長期受到高溫曝曬所致之外,很大原因還在于橋梁日常的維護和養護工作不到位,各種施工保護措施不當造成。
1.2 鋼筋銹蝕造成混凝土膨脹所致
混凝土內部均含有鋼筋結構,一般而言這些鋼筋不會與外部環境有直接的接觸機會。但是,若混凝土施工方法不當或者混凝土本身質量存在問題,那么鋼筋外層的保護層就會容易受到外部環境的侵蝕,如混凝土碳化。混凝土碳化后鋼筋表面的保護層也就無法再保護鋼筋不受腐蝕,也就意味著鋼筋與外面空氣直接接觸,該情況下鋼筋中的鐵離子與氧以及水就會發生銹蝕反應,銹蝕到一定程度后,其產物體積會對混凝土產生影響,導致混凝土體積膨脹,當膨脹到一定程度后就會出現裂縫。
1.3 荷載因素所致
荷載因素指的是橋梁在施工過程中本身產生一種應力。該類應力出現的原因有:①橋梁設計過程中對荷載的計算存在錯漏、結構剛度、結構安全系數、結構受力等方面的計算與現實需要存在較大差距。②橋梁施工時沒有嚴格按照設計圖紙規定的施工順序進行、每一道工序的施工反復多次,造成結構出現振動疲勞,以致結構承載力下滑。③允許任何超載車輛通行,受到大自然在災害的影響。④維修或者補修過程中僅根據經驗進行受力鋼筋設計,導致設置的鋼筋滿足不了現實需要,最后出現因為受力不足而拉力過大現象等。
1.4 基礎沉降或位移所致
橋梁混凝土由于本身性質以及外部環境變換影響,經常出現基礎沉降和位移,這些沉降和位移直接導致混凝土結構中不可避免出現一些超出預期的應力,當應力與混凝土結構拉力出現不相等時,就會導致裂縫的出現。
1.5 混凝土自縮所致
由于混凝土本身結構組成原因常會出現碳化、干縮和冷縮等幾種常見的自縮現象。這種自縮現象會在很大程度上造成混凝土體積隨著時間推移不斷縮小。當混凝土自縮現象不均勻且長時間出現自縮時,自縮引發的拉力大于混凝土抗拉力時,混凝土表現承受不住拉力就會就會不可避免的出現裂縫,專業上稱該種裂縫形式為收縮裂縫。
2 混凝土裂縫的修補方法
裂縫產生了,解決它的方法自然而然也隨之產生。隨著施工經驗的發展,現在混凝土裂縫修補的方法有很多:如表面修補法、灌漿嵌縫封堵法、結構加固法、混凝土置換法、電化學防護法、仿生自愈合法等等,其中灌漿嵌縫封堵法又可分為壓力注漿法、開槽填補法和涂膜封閉法三種。
2.1 低壓注漿法適用于寬度為0.2~0.3mm的混凝土裂縫修補。修補工序如下:裂縫清理—粘貼注漿和封閉裂縫—試漏—配制注漿液—壓力注漿—二次注漿—清理表面。
2.2 開槽填補法適用于結構允許開槽而寬度較大但數量不多的裂縫,如墩臺或路面混凝土的裂縫。工序為:開槽—涂刷界面處理漿—壓抹聚合物砂漿—養護。
2.3 涂膜封閉法適用于寬度小于0.2mm的微細裂縫的修補,也可用于混凝土外表面的裝飾和防水處理,以及防止混凝土保護層的炭化和有害離子對混凝土的腐蝕。工序為:清掃—刮膩子—涂刷底層涂料—涂刷主層涂料—涂罩面層。
混凝土表面裂縫、氣孔和缺陷先用膩子(混凝土修補膠:粉料=1:1.8~2.0)填充補平,待干后用砂布磨平,再進行底層涂刷(混凝土修補膠:粉料=1:0.7~0.8),涂料在使用前要通過鐵窗紗過濾,除去雜質和團塊。主層涂料要涂刷三遍,每遍涂刷都要等上遍涂料干后再涂,且兩次涂刷方向最好是相互垂直。
這三種方法可以單獨使用,也可以同時使用。如橋梁裂縫的修補可先注漿,在涂膜封閉;而對于路面、墩臺的粗大裂縫則采用開槽填補發為宜;為了防止鋼筋銹蝕,混凝土受到有害離子的腐蝕,則可以采用涂膜防水處理。
3 幾點體會
3.1 各種裂縫處理依據裂縫產生部位情況等分別對其進行處理:不影響結構正常使用的裂縫,處理時只是將裂縫填塞修補,防止水浸入及腐蝕入對鋼筋產生進一步銹蝕;裂縫在.2mm~0.5 mm時不再擴展,用封縫膠封堵;裂縫在0.5 mm~1.5 mm時(或更寬的裂縫),用注膠封縫處理(封縫膠及注入膠液,有專門生產的科研機構,目前常用北京出的TCL系列修補劑)。
3.2 凡因為荷載作用產生的裂縫,應該采取合理的計算模型、限制施工機具的堆放、限制超過設計荷載的重型車輛過橋等方法避免。此類裂縫或正在發展的裂縫,建議使用粘貼碳纖維布或錨粘鋼板處理。但不論用哪種方法,均需對原裂縫進行注膠封縫處理,不應出現只在裂縫外涂色,內部裂縫依舊的情況。
3.3 養護管理期間應對混凝土橋梁的裂縫病害及時檢測,詳細記錄裂縫位置數量類型、分析原因、跟蹤觀察裂縫發展趨勢,正確判定裂縫劣化程度。
3.4 在運營管理過程中,進一步加強巡查和管理,及時發現和處理問題,也是相當重要的一個環節。比如,強化橋梁技術人員的培訓,增添橋梁檢查、檢測儀器設備,確保橋梁安全正常的使用。
目前,學術界對混凝土橋梁裂縫的原因有不同的觀點,只有通過正確的橋梁結構檢查,加上及時準確的分析、判斷結構的病害,采取正確的措施和方法,才是保持橋梁結構使用功能和壽命的重要手段。只有搞清楚了裂縫的機理,才能對癥下藥。所以,我們一定要要積極貫徹“建養并重”的方針,將橋梁的檢測、檢查、維修與養護、加固與改造工作列入議事日程。我相信只要施工人員本著一顆認真負責的心,嚴格按規定要求施工,嚴把質量關。就必定能防患于未來,盡可能地降低混凝土橋梁裂縫的出現。
4 結束語
目前,大多數橋梁均為混凝土構成,由于混凝土在施工后容易受到各種內外部因素的影響,導致在施工后一段時間內相繼出現各種類型、不同程度的損害,而最為常見的就是裂縫損害。混凝土橋梁裂縫出現的原因類型多樣,每一個原因都能夠在很大程度上決定裂縫出現時間以及損害程度,分析每一個造成混凝土橋梁裂縫出現的根本原因,并對這些因素采取有效且針對性的維修措施,對于提高橋梁安全將具有非常重大的作用。
參考文獻:
[1] 王繼承,嚴一清.混凝土橋梁結構裂縫成因及防治措施淺析[J].科技資訊,2009,14(05)..
[2] 孫理想.橋梁裂縫分析及修補方法探討[J].科技信息(學術研究),2008,23(29).
[3] 王志生.橋梁裂縫產生原因及常用維修方法[J].科技信息,2009,36(17).
關鍵詞:橋梁;裂縫;維修;原因;方法
一、前言
目前,大多數橋梁均為混凝土構成,由于混凝土在施工后容易受到各種內外部因素的影響,導致在施工后一段時間內相繼出現各種類型、不同程度的損害,而最為常見的就是裂縫損害。混凝土橋梁裂縫出現的原因類型多樣,每一個原因都能夠在很大程度上決定裂縫出現時間以及損害程度,分析每一個造成混凝土橋梁裂縫出現的根本原因,并對這些因素采取有效且針對性的維修措施,對于提高橋梁安全將具有非常重大的作用。
二、造成橋梁裂縫出現的常見原因
1.溫度變化所致
混凝土由于造成結構的原材料或者外部因素影響的原因,非常容易出現熱脹冷縮現象。這也就意味著,當混凝土橋梁在不斷受到高溫曝曬時,其體積會隨著溫度的不斷升高而不斷變大,當體積膨脹到一定范圍時,內部的應力遠遠大于結構的拉力,直接導致混凝土裂縫的出現。橋梁裂縫 除了長期受到高溫曝曬所致之外,很大原因還在于橋梁日常的維護和養護工作不到位,各種施工保護措施不當造成。
2.鋼筋銹蝕造成混凝土膨脹所致
混凝土內部均含有鋼筋結構,一般而言這些鋼筋不會與外部環境有直接的接觸機會。但是,若混凝土施工方法不當或者混凝土本身質量存在問題,那么鋼筋外層的保護層就會容易受到外部環境的侵蝕,如混凝土碳化。混凝土碳化后鋼筋表面的保護層也就無法再保護鋼筋不受腐蝕,也就意味著鋼筋與外面空氣直接接觸,該情況下鋼筋中的鐵離子與氧以及水就會發生銹蝕反應,銹蝕到一定程度后,其產物體積會對混凝土產生影響,導致混凝土體積膨脹,當膨脹到一定程度后就會出現裂縫。
3.荷載因素所致
荷載因素指的是橋梁在施工過程中本身產生一種應力。該類應力出現的原因有:①橋梁設計過程中對荷載的計算存在錯漏、結構剛度、結構安全系數、結構受力等方面的計算與現實需要存在較大差距。②橋梁施工時沒有嚴格按照設計圖紙規定的施工順序進行、每一道工序的施工反復多次,造成結構出現振動疲勞,以致結構承載力下滑。③允許任何超載車輛通行,受到大自然在災害的影響。④維修或者補修過程中僅根據經驗進行受力鋼筋設計,導致設置的鋼筋滿足不了現實需要,最后出現因為受力不足而拉力過大現象等。
4.基礎沉降或位移所致
橋梁混凝土由于本身性質以及外部環境變換影響,經常出現基礎沉降和位移,這些沉降和位移直接導致混凝土結構中不可避免出現一些超出預期的應力,當應力與混凝土結構拉力出現不相等時,就會導致裂縫的出現。
5.混凝土自縮所致
由于混凝土本身結構組成原因常會出現碳化、干縮和冷縮等幾種常見的自縮現象。這種自縮現象會在很大程度上造成混凝土體積隨著時間推移不斷縮小。當混凝土自縮現象不均勻且長時間出現自縮時,自縮引發的拉力大于混凝土抗拉力時,混凝土表現承受不住拉力就會就會不可避免的出現裂縫,專業上稱該種裂縫形式為收縮裂縫。
三、對橋梁裂縫進行維修的常用方法
1.粘貼修補方法
也就是指使用專門的修補材料均勻粘貼到混凝土橋梁裂縫便面處,使橋梁裂縫得到封閉,禁止其蔓延。目前使用的粘貼修補材料常見的有三種:玻璃布、碳纖維以及鋼板。其中玻璃布是最主要的一種,其產品具有多種不同的類型,如平向或者斜向的紋布。當前,裂縫修補最為常見也是最主要的玻璃布為無堿玻璃纖維,這種玻璃布相對于其他玻璃布就有更強的韌性和防水性,對于防止水分侵蝕混凝土具有非常顯著的作用。玻璃布粘貼的步驟為:首先,對要粘貼的裂縫處進行沖洗,確保混凝土裂縫表面光滑無污垢。其次,將具有強力粘連作用的膠粘劑均勻涂抹在橋梁裂縫表面,確保粘劑涂抹均勻后將玻璃布慢慢粘貼到裂縫處,貼整齊后要用專門的工具在玻璃布上反復來回壓一次,確保內部沒有氣泡。然后,再次將另一個新的玻璃布罩在第一層玻璃布上面,具體步驟與第一層粘貼步驟一致。需要注意的是,為了剛好的蓋住裂縫,每一個上層玻璃布都一定要比下層的玻璃布寬出很多,一定要確定上層布能夠包住下層布。
2.封閉修補方法
封閉修補方法指的是對裂縫進行嚴密封閉,將整個裂縫封閉成為橋梁表面一個新的結構。當前橋梁裂縫修補工作中常用的修補方法有:表面抹灰、填縫、噴漿以及鑿槽嵌補。抹灰和填縫指的是利用一些材料將裂縫進行全方位的填補處理,在完成所有填補之后再在填補面上開始抹灰,從而使整個裂縫處表面得到恢復;噴漿也就是指使用專門的漿液對準裂縫進行噴射,從而使裂縫表面形成一層保護層的修補方法。一般在噴漿前都要對裂縫的實際情況進行分析之后,才能夠選擇噴射方法。具體的噴漿方法常見有掛網噴漿以及無筋素噴漿等幾種。噴漿的步驟是:首先對裂縫表面進行沖洗,確保干凈后使用噴射機器對裂縫處進行快速噴射,噴漿中使用的漿液為強度比較大的水泥漿液;鑿槽嵌補指的是在裂縫處進行才開槽處理,然后再鑿好的槽內填補具有高強度粘連性質的物質起到修補作用。
四、結束語
總而言之,橋梁出現裂縫是多種因素共同作用的結果,除了由于混凝土自身以及周圍環境的溫度變化所致外,還包括鋼筋銹蝕造成混凝土膨脹所致、荷載因素所致、基礎沉降或位移所致以及混凝土自縮所致等多種因素導致裂縫出現。這些因素有些因素是無法避免的,如長期高溫曝曬、混凝土自縮性等。但是有些因素卻是可以避免,如荷載因素、沉降因素等,這些因素主要在橋梁建設之初做好每一步工作,對于有效避免裂縫出現其作用還是非常明顯的。
參考文獻:
[1]王繼承,嚴一清.混凝土橋梁結構裂縫成因及防治措施淺析[J].科技資訊,2009,14(05):141-142.
[2]孫理想.橋梁裂縫分析及修補方法探討[J].科技信息(學術研究),2008,23(29):252-254.
[3]王志生.橋梁裂縫產生原因及常用維修方法[J].科技信息,2009,36(17):415-416.
關鍵詞:混凝土;橋梁;處理;裂縫;措施
前言
交通事業的不斷發展,帶動了橋梁工程的發展,橋梁工程的施工工藝也得到飛速的提升。在橋梁的施工過程中,各種管理手段的不斷完善,使橋梁工程無論從內在的質量,還是外在的視角都日漸的走向成熟。但是在橋梁工程的建設當中,橋梁的裂縫問題依然是橋梁施工中,需要得到高度重視的問題。無論是從安全系數的角度考慮,還是從施工企業的經濟利益出發,對混凝土橋梁裂縫的認識都要進一步加強。只有對混凝土橋梁裂縫的產生原因進行全面的分析和研究,才能在混凝土橋梁的施工中盡量避免和預防裂縫的產生。
1、混凝土橋梁施工中產生裂縫的主要原因
在混凝土橋梁的施工中出現的裂縫,通常可分為結構性裂縫和非結構性裂縫。結構性裂縫可分為設計結構性的裂縫以及施工結構性的裂縫;而非結構性的裂縫又可分為溫差裂縫、塑性裂縫、龜裂縫以及長期干裂縫等。
1.1結構性裂縫的產生原因
混凝土的澆灌施工中,由于各方面的不確定因素,導致裂縫的產生:
混凝土中的材料之間發生化學反應,引起體積的膨脹并產生很強的局部拉力,或者混凝土中的鋼筋生銹,以及其它侵害性化學反應的發生,導致混凝土的性質發生變化,造成裂縫的產生。在施工過程中,錨板的設置沒有嚴格按照設計進行,錨墊板沒有頂牢,致使預應力結構產生拉張裂縫,如鋼筋砼箱梁支架拆除后產生的裂縫都是因為這種原因。
在現澆砼箱梁落架從簡支梁到連續梁的受力轉換過程中,由于落架的時間過長或落架的順序不當,沒有達到設計所規定的要求,而產生的張拉過強,極有可能導致橫向裂縫的產生。
橋梁在施工時都會對預制板及連續箱梁設置預拱,但在一定的荷載作用下,也可能產生結構的裂縫,裂縫也會出現在非預應力連續箱梁的梁頂負彎區。如果這種裂縫存在于很小的范圍并在設計所允許的數值之內,可以不必處理,否則必須采取有效措施進行補救。
1.2非結構性裂縫產生的原因
在混凝土的澆灌過程中,由于施工現場并不是真空封閉作業,長時間的外在環境影響,會使混凝土的性質發生一定的變化導致裂縫產生:
在混凝土的初凝時期,由于水泥的水化產生大量的熱量,而熱量不能得到有效的發散,使混凝土內部的溫度逐步升高導致膨脹。當外部混凝土初步凝結后,內部的溫度逐漸降低、冷卻,混凝土又會產生一定的收縮,這種熱脹冷縮效應產生的拉力,很容量導致混凝土裂縫的產生。這種情況在施工條件較差的冬季尤為嚴重。
混凝土橋梁的施工中,需要借助大量的水作為材料融合的媒介,所以混凝土材料中水的含量與空氣中水的含量相差較大,從而形成一定濕度差,當水分蒸發時,由于混凝土內部與外部水分蒸發的速度不同,混凝土表面的收縮就會比內部的收縮快,因而產生不均勻的變形,造成表面混凝土表面因受力過大而生產裂縫。
2、橋梁裂縫的防治措施
2.1材料的控制
原材料的控制是保證整個橋梁工程質量中至關重要的一個因素,因此,在原材料的選擇上面應該對水泥、鋼筋、沙石和水進行嚴格的抽樣分析,還要對混凝土的配合比進行對比試驗。在高溫的時候或者下雨天下對沙石、碎石進行含水量的檢驗,并且在整個工程開展之前不斷的調整整個施工的配合比。在施工的時候要嚴格按照施工的技術規范要求來進行施工,以此達到最為理想的施工質量,防止裂縫的產生。
2.2壓力灌漿修補法
所謂壓力灌漿修補法主要是指用化學材料來配制相應的漿液,再把這些漿液利用設備來灌注到產生裂縫的地方,以此來使裂縫達到凝固、堵漏和加固的作用,利用化學材料所制成的漿液在固化以后具有良好的粘接強度,能夠和混凝土較好的粘連在一起,以此達到增強整個橋梁構件的整體性,使橋梁裂縫得到有效的治理。從目前的情況來看,大多數的施工單位較多采用的是聚氨酯和環氧樹脂,在對一些細小的裂縫漿液的時候,就需要較長的時間來凝固,因此,在這個時候就應該使用單液法灌漿,單液法灌漿需要把所有的漿液和泵前混合在一起,再利用灌漿機進行灌注,對于一些較寬的裂縫就要使用雙液法灌漿,這樣就可以把漿液分成兩個部分來把漿液輸送到裂縫中。
2.3摻加外加料和外加劑
在橋梁施工的過程中,在混凝土當中摻入一些粉煤灰,可以有效的增加混凝土的密實度,并且提高混凝土抗滲的能力,極大程度的改善混凝土的工作度和降低最終的收縮值,從而節約水泥的用量。有效的利用粉煤灰作為混凝土的摻合料可以在一定程度上降低混凝土的水泥水化熱所引起的內部升溫,防止裂縫的產生。在選擇外加劑的時候,首先要看它是不是能夠等量的來替換水泥,而且會不會使混凝土產生一定的膨脹,這不但可以保證混凝土的內部產生壓力來抵抗混凝土所產生的拉應力,還可以確保混凝土的密實度,改善混凝土的和易性,從而降低水灰比,達到減少水化熱的情況出現。
2.4非結構性裂縫防治措施
對一些非結構性的裂縫,在施工的時候,支架的搭設首先要經過科學的設計,對支架要進行全面積的預壓,以此來消除非彈性的變形。此外,要在砼中加減水劑以減少砼泌水,在砼施工的時候進行二次抹面,加強整個砼的養護工作,減少砼中的水分蒸發數,這樣就可以有效的預防裂縫的產生。在橋梁工程施工的時候,要合理的使用海綿、覆蓋麻袋等一些保護措施,并且澆水濕潤養護,要合理的安排砼澆注順序及澆筑速度,在砼澆注的過程中控制溫差,特別是在夏季施工的時候,骨料一定要要灑水進行降溫,而到了冬季,在施工的時候就需要在砼表面進行覆蓋保溫,這樣才可以防止非結構性裂縫的產生。
3、市政橋梁結構裂縫問題的加固技術處理
首先,市政橋梁裂縫常見的處理方法有三種,即表面封閉修補法、壓力灌漿修補法、填充鋼板法。由于橋梁出現裂縫的原因各種各樣,所以處理裂縫的方法也須根據實際情況來進行判定。表面修補的具體做法是沿著混凝土裂縫的表面鋪上薄膜材料,在施工的時候將混凝土的表面用刷子打毛,將混凝土表面的裂縫填平。也可以采用瀝青進行修補縫合,但是這種方法的漿液很難灌入。表面修補的方法適合運用在裂縫很淺的橋梁上,即橋梁內部并沒出現裂縫,基本穩定,為了防止出現更大的裂縫,可以采用表面修補的方法。表面修補法可以采取將混凝土或石灰填充裂縫的方法,也可以在裂縫的表面進行抹灰的方法,這些方法非常簡單,工程不大。但是它不能阻止裂縫變大,從而導致橋梁的鋼筋受到侵蝕,出現深層裂縫。壓力灌漿法分為水泥灌漿、石灰灌漿、化學物質灌漿、瀝青灌漿。噴漿修補是一種在經過處理的裂縫表面,噴射一層密實的水泥砂漿保護層,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。水泥灌漿適合橋梁的裂縫分布不均勻的情況下使用。石灰灌漿可以通過砼中不同的壓力形成的孔眼將石灰漿灌入橋梁裂縫中。石灰的黏稠度可以根據橋梁裂縫的實際情況進行考慮。化學物質是一種新型的橋梁裂縫修補方法,它主要采用先進的化學材料修補裂縫,可以在很大程度上改變灌漿材料的性能。它的優勢在于可以將很細的裂縫進行修補,而且操作非常簡捷,修補的效果非常好。化學灌漿法現在已經在橋梁裂縫的修補方面得到了廣泛的應用。填充鋼板法,就是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。鋼板粘合方向應和裂縫方向垂直。
其次,梁式結構加固增強技術也是加固技術處理的重要方法之一。梁式橋上部加固可以采用各種不同的方式,主要視橋梁的實際情況,承載能力的減弱程度以及今后的使用要求而異。一般來說,主要采取擴大原結構構件截面,以提高結構的強度和剛度;以新的結構代替舊的抗力不足的結構;改變原結構的受力體系,使控制截面變矩的峰值減小;對原結構施加預應力,改變原結構的受力圖式,以達到提高橋梁剛度和強度的目的。