时间:2023-08-09 09:19:02
绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇桥梁裂缝修补方法,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
中图分类号:TU528文献标识码: A
一、混凝土桥梁裂缝及成因
根据裂缝形成的原因,可将其分为两大类。一般把由于设计、施工、选材不当,或结构所受荷载超过了设计荷载以及未预料到的事故等原因所造成的裂缝称为结构裂缝。除上述以外的原因引起的裂缝称为非结构裂缝。[1]
(一)结构裂缝的主要形式及其产生的原因
1.网状裂缝的特点及产生原因。此种裂纹多出现于腹板上,属表面龟裂, 无固定规律, 其深度不致触及钢筋,宽度很小(0.01~0.05mm),宽度在0.05mm 时,肉眼可见,以手触之有凸起之感。产生的原因主要是由混凝土梁表面与内部收缩不均匀引起。
2.下翼缘受拉区裂缝的特点及产生原因。裂缝在跨中分布较密(间距约占0.1~0.2m),两端逐渐减少,裂缝方向大致与主筋垂直,由下翼缘向上发展,至下梗肋即终止且宽度较细,一般在0.03~0.1mm之间;在动载作用下一般变化不大,经过较长时间运营已趋稳定。产生的原因:由于混凝土抗拉能力很低,梁受力产生挠曲变形所至。
3.横隔板处竖向裂缝特点及产生原因。在梁端及腹板断面的梁上均有发生,由棱角边缘向上延伸;宽度0.2~0.3mm。产生的原因:由于偏载、扭转(支座不平)等两片梁受力不匀;竖直剪力及腹板厚度剧变处应力集中等。
(二)非结构裂缝的主要形式及其产生的原因
1.沉陷裂缝的特点及产生原因。混凝土完全硬化前,其中的固体颗粒要缓慢下沉,并排出内含的气和水。此时结构物中的钢筋、预埋件、粗骨料以及模型板都有可能阻碍混凝土的沉陷,从而沿钢筋、预埋件和模型板边缘出现短而粗的断续裂缝。
2.塑性收缩裂缝的特点及产生原因。混凝土浇筑完成后,如果表面水分的蒸发速度超过内部水分上升到表面的速度,在混凝土表面就会出现均匀分布的、细的、相当直的塑性收缩裂缝。只要在施工中采取相应的措施,就能减少以至消灭以上两种裂缝。
3.收缩裂缝的特点及产生原因。这种裂缝在形成之初通常是很细的,宽度一般不会超过0.05mm。随着混凝土的干缩,裂缝会逐渐加宽,直到几个月后才趋于稳定。要避免这种裂缝是比较困难的。如果混凝土配比不当,局部灰浆集中或水灰比过大,造成混凝土不均匀收缩,也会局部产生大量收缩裂缝,这种裂缝应当避免。
(三)混凝土梁产生裂缝的主要原因
1.与材料有关的原因。水泥凝结时间不正常,水泥水化热过大,水泥膨胀量过大,使用活性骨料,骨料风化或含泥量大,混凝土干燥收缩,混凝土沉降收缩或滤水过多。
2.与施工有关的原因。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。
3.与使用环境有关的原因。环境温差与湿度变化过大,钢筋锈蚀、环境水的侵蚀作用,火灾或表面过热,冻胀或反复冻融作用,混凝土表面炭化。
二、混凝土桥梁的修补方法[3]
(一)表面封闭修补法
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.“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。
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。
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。
(二)压力灌浆法
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。
1.水泥灌浆修补法。实施灌浆前应对修补部位裂缝再仔细检查一遍,以确定修补数量、范围、钻孔眼位置及浆液数量。灌浆一般采用不低于42.5级的普通水泥,灌浆压力一般为4.05×105~6.08×105Pa,浆液浓度一般不小于1.6:1(水与水泥的重量比)。灌浆加压设备,在工程量较大时宜采用灌浆机、灌(压)桨泵,也可采用风泵加压。工程量不大时可用手压泵施工,工程量特小时,可采用类似打气筒等工具改制成的注射器施工。
2.化学灌浆法。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。当在长裂缝上同时布有几个灌浆孔时,可按裂缝的深浅由下而上的顺序进行灌浆。当用灌浆泵进行灌桨时,压力一般由小至大逐步升高,达到设计压力后,再保持压力稳定,直至灌浆达到一定要求(吸浆率小于0.01以min时再延缓几分钟)再将阻塞器上的进浆管阀门关闭,以使裂缝内浆液在受压状态下胶凝固结。 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。
(三)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。
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.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。
三、结论
综上所述,混凝土桥梁出现裂缝的因素很多。因此,严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理,是保证结构安全耐用的前提和基础。在运营管理过程中,进一步加强巡查和管理,及时发现并采取适当的处理方式处理裂缝,也是相当重要的环节。
参考文献
[1]俞琦、陈语、王家林,桥梁抗震分析方法[J].重庆交通学院学报, 2006;
[2]乔东华、王磊,桥梁结构抗震分析方法研究[J].山西科技, 2007;
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:混凝土桥梁;桥梁裂缝;修补
中图分类号:U445.4 文献标识码:A 文章编号:
一、混凝土桥梁裂缝的分类及成因根据裂缝形成的原因,可将其分为两大类。一般把由于设计、施工、选材不当,或结构所受荷载超过了设计荷载以及未预料到的事故等原因所造成的裂缝称为结构裂缝。除上述以外的原因引起的裂缝称为非结构裂缝。
(一)结构裂缝的主要形式及其产生的原因
1.网状裂缝的特点及产生原因。此种裂纹多出现于腹板上,属表面龟裂,无固定规律,其深度不致触及钢筋,宽度很小(0.01~0.05mm),宽度在0.05mm时,肉眼可见,以手触之有凸起之感。产生的原因主要是由混凝土梁表面与内部收缩不均匀引起。
2.下翼缘受拉区裂缝的特点及产生原因。裂缝在跨中分布较密(间距约占0.1~0.2m),两端逐渐减少,裂缝方向大致与主筋垂直,由下翼缘向上发展,至下梗肋即终止且宽度较细,一般在0.03~0.1mm之间;在动载作用下一般变化不大,经过较长时间运营已趋稳定。产生的原因:由于混凝土抗拉能力很低,梁受力产生挠曲变形所至。
3.横隔板处竖向裂缝特点及产生原因。在梁端及腹板断面的梁上均有发生,由棱角边缘向上延伸;宽度0.2~0.3mm。产生的原因:由于偏载、扭转(支座不平)等两片梁受力不匀;竖直剪力及腹板厚度剧变处应力集中等。 (二)非结构裂缝的主要形式及其产生的原因
1.沉陷裂缝的特点及产生原因。混凝土完全硬化前,其中的固体颗粒要缓慢下沉,并排出内含的气和水。此时结构物中的钢筋、预埋件、粗骨料以及模型板都有可能阻碍混凝土的沉陷,从而沿钢筋、预埋件和模型板边缘出现短而粗的断续裂缝。
2.塑性收缩裂缝的特点及产生原因。混凝土浇筑完成后,如果表面水分的蒸发速度超过内部水分上升到表面的速度,在混凝土表面就会出现均匀分布的、细的、相当直的塑性收缩裂缝。只要在施工中采取相应的措施,就能减少以至消灭以上两种裂缝。
3.收缩裂缝的特点及产生原因。这种裂缝在形成之初通常是很细的,宽度一般不会超过0.05mm。随着混凝土的干缩,裂缝会逐渐加宽,直到几个月后才趋于稳定。要避免这种裂缝是比较困难的。如果混凝土配比不当,局部灰浆集中或水灰比过大,造成混凝土不均匀收缩,也会局部产生大量收缩裂缝,这种裂缝应当避免。
(三)混凝土梁产生裂缝的主要原因1.与材料有关的原因。水泥凝结时间不正常,水泥水化热过大,水泥膨胀量过大,使用活性骨料,骨料风化或含泥量大,混凝土干燥收缩,混凝土沉降收缩或滤水过多。
2.与施工有关的原因。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。
3.与使用环境有关的原因。环境温差与湿度变化过大,钢筋锈蚀、环境水的侵蚀作用,火灾或表面过热,冻胀或反复冻融作用,混凝土表面炭化。
二、混凝土桥梁裂缝的修补方法
(一)表面封闭修补法
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.“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。
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。
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。
(二)压力灌浆法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。
1.水泥灌浆修补法。实施灌浆前应对修补部位裂缝再仔细检查一遍,以确定修补数量、范围、钻孔眼位置及浆液数量。灌浆一般采用不低于42.5级的普通水泥,灌浆压力一般为4.05×105~6.08×105Pa,浆液浓度一般不小于1.6:1(水与水泥的重量比)。灌浆加压设备,在工程量较大时宜采用灌浆机、灌(压)桨泵,也可采用风泵加压。工程量不大时可用手压泵施工,工程量特小时,可采用类似打气筒等工具改制成的注射器施工。
2.化学灌浆法。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。当在长裂缝上同时布有几个灌浆孔时,可按裂缝的深浅由下而上的顺序进行灌浆。当用灌浆泵进行灌桨时,压力一般由小至大逐步升高,达到设计压力后,再保持压力稳定,直至灌浆达到一定要求(吸浆率小于0.01以min时再延缓几分钟)再将阻塞器上的进浆管阀门关闭,以使裂缝内浆液在受压状态下胶凝固结。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。
(三)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。
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.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。
三、结 语总之,虽然新的桥梁裂缝检测仪器、检测技术及修补技术不断出现,但上面介绍的几种检测及修补方法仍是实际工程中常用的方法,许多工程实践证明其效果较好。
参考文献:
[1]侯林平.现行桥梁检测与加固的反思[J].交通科技,2007.1.
[2]牛世久.钢筋混凝土桥梁耐久性病害特殊检测技术分析[J].山西建筑, 2007.15.
[3]黄军生.钢筋混凝土桥梁裂缝成因综述,世界桥梁,2002.
[4]湛润水.公路旧桥加固技术与实例,人民交通出版社,2002.
关键词:桥梁;裂缝;成因;控制;治理;保护
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
中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:
大连快轨三号线桥梁正线共有14座高架桥部分,梁型采用单箱单室预应力混凝土连续箱梁,正线桥梁地段为双线桥梁,联络线地段为单线桥梁。全长总计达11公里多。因此桥梁的运营维护占有十分重要的位置。桥梁在建造和使用过程中,会受到环境影响、有害化学物质的侵蚀,并承受车辆碰撞、风、雨雪、流水等外力作用,同时由于采用的材料的自身性能也会不断退化,从而导致结构各部分不同程度地损伤和劣化。更要指出的是,有些桥梁在设计时存在一些构造上的缺陷,以及施工中的质量问题,加速了这些病害的形成和发展,病害的主要体现之一就是混凝土裂缝的发生与发展。
一、混凝土桥梁裂缝的分类及成因
根据裂缝形成的原因,基本可将其分为两大类。一种是由于桥梁结构的承载力或刚度不足,在荷载作用下产生的裂缝。通常有纵向裂缝和横向裂缝两种。另―种是施工时由于质量工艺影响而出现的裂缝,这类裂缝通常产生在钢筋混凝土桥梁和圬工桥梁中。由于裂缝是桥梁上的重大病害之一,因此不管是哪一种裂缝,只要裂缝的宽度和数量超出规范允许的范围和限度,都会导致结构恶化,影响到桥梁的承载能力和使用寿命,应该引起高度的重视,及时进行修补。
1 、荷载引起裂缝
混凝土桥梁在静、动荷载及次应力作用下产生裂缝,其裂缝产生原因有:设计阶段,结构受力假设与实际受力不符;结构安全系数不够;结构设计时不考虑施工的可行性;钢筋设置偏少或布置错误;结构刚度不足等。施工阶段,施工场地随便堆放施工机具、材料;不了解预制结构受力特点,随意翻身、起吊、运输、安装等。运营阶段,偶然荷载的影响,比如上下行车辆加速和减速位置重合,对桥梁形成的扭转作用。
2、 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。
二、混凝土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。
1、表面封闭修补法
(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)、“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。
(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。
(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、 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。
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。
(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)、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。
【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:桥梁裂缝;施工技术
中图分类号:TU984 文献标识码:A 文章编号:
桥梁出现裂缝是多种因素共同作用的结果,除了由于混凝土自身以及周围环境的温度变化所致外,还包括钢筋锈蚀造成混凝土膨胀所致、荷载因素所致、基础沉降或位移所致以及混凝土自缩所致等多种因素导致裂缝出现。这些因素有些因素是无法避免的,如长期高温曝晒、混凝土自缩性等。但是有些因素却是可以避免,如荷载因素、沉降因素等,这些因素主要在桥梁建设之初做好每一步工作,对于有效避免裂缝出现其作用还是非常明显的。
1 造成桥梁裂缝出现的常见原因
1.1 温度变化所致
混凝土由于造成结构的原材料或者外部因素影响的原因,非常容易出现热胀冷缩现象。这也就意味着,当混凝土桥梁在不断受到高温曝晒时,其体积会随着温度的不断升高而不断变大,当体积膨胀到一定范围时,内部的应力远远大于结构的拉力,直接导致混凝土裂缝的出现。桥梁裂缝 除了长期受到高温曝晒所致之外,很大原因还在于桥梁日常的维护和养护工作不到位,各种施工保护措施不当造成。
1.2 钢筋锈蚀造成混凝土膨胀所致
混凝土内部均含有钢筋结构,一般而言这些钢筋不会与外部环境有直接的接触机会。但是,若混凝土施工方法不当或者混凝土本身质量存在问题,那么钢筋外层的保护层就会容易受到外部环境的侵蚀,如混凝土碳化。混凝土碳化后钢筋表面的保护层也就无法再保护钢筋不受腐蚀,也就意味着钢筋与外面空气直接接触,该情况下钢筋中的铁离子与氧以及水就会发生锈蚀反应,锈蚀到一定程度后,其产物体积会对混凝土产生影响,导致混凝土体积膨胀,当膨胀到一定程度后就会出现裂缝。
1.3 荷载因素所致
荷载因素指的是桥梁在施工过程中本身产生一种应力。该类应力出现的原因有:①桥梁设计过程中对荷载的计算存在错漏、结构刚度、结构安全系数、结构受力等方面的计算与现实需要存在较大差距。②桥梁施工时没有严格按照设计图纸规定的施工顺序进行、每一道工序的施工反复多次,造成结构出现振动疲劳,以致结构承载力下滑。③允许任何超载车辆通行,受到大自然在灾害的影响。④维修或者补修过程中仅根据经验进行受力钢筋设计,导致设置的钢筋满足不了现实需要,最后出现因为受力不足而拉力过大现象等。
1.4 基础沉降或位移所致
桥梁混凝土由于本身性质以及外部环境变换影响,经常出现基础沉降和位移,这些沉降和位移直接导致混凝土结构中不可避免出现一些超出预期的应力,当应力与混凝土结构拉力出现不相等时,就会导致裂缝的出现。
1.5 混凝土自缩所致
由于混凝土本身结构组成原因常会出现碳化、干缩和冷缩等几种常见的自缩现象。这种自缩现象会在很大程度上造成混凝土体积随着时间推移不断缩小。当混凝土自缩现象不均匀且长时间出现自缩时,自缩引发的拉力大于混凝土抗拉力时,混凝土表现承受不住拉力就会就会不可避免的出现裂缝,专业上称该种裂缝形式为收缩裂缝。
2 混凝土裂缝的修补方法
裂缝产生了,解决它的方法自然而然也随之产生。随着施工经验的发展,现在混凝土裂缝修补的方法有很多:如表面修补法、灌浆嵌缝封堵法、结构加固法、混凝土置换法、电化学防护法、仿生自愈合法等等,其中灌浆嵌缝封堵法又可分为压力注浆法、开槽填补法和涂膜封闭法三种。
2.1 低压注浆法适用于宽度为0.2~0.3mm的混凝土裂缝修补。修补工序如下:裂缝清理—粘贴注浆和封闭裂缝—试漏—配制注浆液—压力注浆—二次注浆—清理表面。
2.2 开槽填补法适用于结构允许开槽而宽度较大但数量不多的裂缝,如墩台或路面混凝土的裂缝。工序为:开槽—涂刷界面处理浆—压抹聚合物砂浆—养护。
2.3 涂膜封闭法适用于宽度小于0.2mm的微细裂缝的修补,也可用于混凝土外表面的装饰和防水处理,以及防止混凝土保护层的炭化和有害离子对混凝土的腐蚀。工序为:清扫—刮腻子—涂刷底层涂料—涂刷主层涂料—涂罩面层。
混凝土表面裂缝、气孔和缺陷先用腻子(混凝土修补胶:粉料=1:1.8~2.0)填充补平,待干后用砂布磨平,再进行底层涂刷(混凝土修补胶:粉料=1:0.7~0.8),涂料在使用前要通过铁窗纱过滤,除去杂质和团块。主层涂料要涂刷三遍,每遍涂刷都要等上遍涂料干后再涂,且两次涂刷方向最好是相互垂直。
这三种方法可以单独使用,也可以同时使用。如桥梁裂缝的修补可先注浆,在涂膜封闭;而对于路面、墩台的粗大裂缝则采用开槽填补发为宜;为了防止钢筋锈蚀,混凝土受到有害离子的腐蚀,则可以采用涂膜防水处理。
3 几点体会
3.1 各种裂缝处理依据裂缝产生部位情况等分别对其进行处理:不影响结构正常使用的裂缝,处理时只是将裂缝填塞修补,防止水浸入及腐蚀入对钢筋产生进一步锈蚀;裂缝在.2mm~0.5 mm时不再扩展,用封缝胶封堵;裂缝在0.5 mm~1.5 mm时(或更宽的裂缝),用注胶封缝处理(封缝胶及注入胶液,有专门生产的科研机构,目前常用北京出的TCL系列修补剂)。
3.2 凡因为荷载作用产生的裂缝,应该采取合理的计算模型、限制施工机具的堆放、限制超过设计荷载的重型车辆过桥等方法避免。此类裂缝或正在发展的裂缝,建议使用粘贴碳纤维布或锚粘钢板处理。但不论用哪种方法,均需对原裂缝进行注胶封缝处理,不应出现只在裂缝外涂色,内部裂缝依旧的情况。
3.3 养护管理期间应对混凝土桥梁的裂缝病害及时检测,详细记录裂缝位置数量类型、分析原因、跟踪观察裂缝发展趋势,正确判定裂缝劣化程度。
3.4 在运营管理过程中,进一步加强巡查和管理,及时发现和处理问题,也是相当重要的一个环节。比如,强化桥梁技术人员的培训,增添桥梁检查、检测仪器设备,确保桥梁安全正常的使用。
目前,学术界对混凝土桥梁裂缝的原因有不同的观点,只有通过正确的桥梁结构检查,加上及时准确的分析、判断结构的病害,采取正确的措施和方法,才是保持桥梁结构使用功能和寿命的重要手段。只有搞清楚了裂缝的机理,才能对症下药。所以,我们一定要要积极贯彻“建养并重”的方针,将桥梁的检测、检查、维修与养护、加固与改造工作列入议事日程。我相信只要施工人员本着一颗认真负责的心,严格按规定要求施工,严把质量关。就必定能防患于未来,尽可能地降低混凝土桥梁裂缝的出现。
4 结束语
目前,大多数桥梁均为混凝土构成,由于混凝土在施工后容易受到各种内外部因素的影响,导致在施工后一段时间内相继出现各种类型、不同程度的损害,而最为常见的就是裂缝损害。混凝土桥梁裂缝出现的原因类型多样,每一个原因都能够在很大程度上决定裂缝出现时间以及损害程度,分析每一个造成混凝土桥梁裂缝出现的根本原因,并对这些因素采取有效且针对性的维修措施,对于提高桥梁安全将具有非常重大的作用。
参考文献:
[1] 王继承,严一清.混凝土桥梁结构裂缝成因及防治措施浅析[J].科技资讯,2009,14(05)..
[2] 孙理想.桥梁裂缝分析及修补方法探讨[J].科技信息(学术研究),2008,23(29).
[3] 王志生.桥梁裂缝产生原因及常用维修方法[J].科技信息,2009,36(17).
关键词:桥梁;裂缝;维修;原因;方法
一、前言
目前,大多数桥梁均为混凝土构成,由于混凝土在施工后容易受到各种内外部因素的影响,导致在施工后一段时间内相继出现各种类型、不同程度的损害,而最为常见的就是裂缝损害。混凝土桥梁裂缝出现的原因类型多样,每一个原因都能够在很大程度上决定裂缝出现时间以及损害程度,分析每一个造成混凝土桥梁裂缝出现的根本原因,并对这些因素采取有效且针对性的维修措施,对于提高桥梁安全将具有非常重大的作用。
二、造成桥梁裂缝出现的常见原因
1.温度变化所致
混凝土由于造成结构的原材料或者外部因素影响的原因,非常容易出现热胀冷缩现象。这也就意味着,当混凝土桥梁在不断受到高温曝晒时,其体积会随着温度的不断升高而不断变大,当体积膨胀到一定范围时,内部的应力远远大于结构的拉力,直接导致混凝土裂缝的出现。桥梁裂缝 除了长期受到高温曝晒所致之外,很大原因还在于桥梁日常的维护和养护工作不到位,各种施工保护措施不当造成。
2.钢筋锈蚀造成混凝土膨胀所致
混凝土内部均含有钢筋结构,一般而言这些钢筋不会与外部环境有直接的接触机会。但是,若混凝土施工方法不当或者混凝土本身质量存在问题,那么钢筋外层的保护层就会容易受到外部环境的侵蚀,如混凝土碳化。混凝土碳化后钢筋表面的保护层也就无法再保护钢筋不受腐蚀,也就意味着钢筋与外面空气直接接触,该情况下钢筋中的铁离子与氧以及水就会发生锈蚀反应,锈蚀到一定程度后,其产物体积会对混凝土产生影响,导致混凝土体积膨胀,当膨胀到一定程度后就会出现裂缝。
3.荷载因素所致
荷载因素指的是桥梁在施工过程中本身产生一种应力。该类应力出现的原因有:①桥梁设计过程中对荷载的计算存在错漏、结构刚度、结构安全系数、结构受力等方面的计算与现实需要存在较大差距。②桥梁施工时没有严格按照设计图纸规定的施工顺序进行、每一道工序的施工反复多次,造成结构出现振动疲劳,以致结构承载力下滑。③允许任何超载车辆通行,受到大自然在灾害的影响。④维修或者补修过程中仅根据经验进行受力钢筋设计,导致设置的钢筋满足不了现实需要,最后出现因为受力不足而拉力过大现象等。
4.基础沉降或位移所致
桥梁混凝土由于本身性质以及外部环境变换影响,经常出现基础沉降和位移,这些沉降和位移直接导致混凝土结构中不可避免出现一些超出预期的应力,当应力与混凝土结构拉力出现不相等时,就会导致裂缝的出现。
5.混凝土自缩所致
由于混凝土本身结构组成原因常会出现碳化、干缩和冷缩等几种常见的自缩现象。这种自缩现象会在很大程度上造成混凝土体积随着时间推移不断缩小。当混凝土自缩现象不均匀且长时间出现自缩时,自缩引发的拉力大于混凝土抗拉力时,混凝土表现承受不住拉力就会就会不可避免的出现裂缝,专业上称该种裂缝形式为收缩裂缝。
三、对桥梁裂缝进行维修的常用方法
1.粘贴修补方法
也就是指使用专门的修补材料均匀粘贴到混凝土桥梁裂缝便面处,使桥梁裂缝得到封闭,禁止其蔓延。目前使用的粘贴修补材料常见的有三种:玻璃布、碳纤维以及钢板。其中玻璃布是最主要的一种,其产品具有多种不同的类型,如平向或者斜向的纹布。当前,裂缝修补最为常见也是最主要的玻璃布为无碱玻璃纤维,这种玻璃布相对于其他玻璃布就有更强的韧性和防水性,对于防止水分侵蚀混凝土具有非常显著的作用。玻璃布粘贴的步骤为:首先,对要粘贴的裂缝处进行冲洗,确保混凝土裂缝表面光滑无污垢。其次,将具有强力粘连作用的胶粘剂均匀涂抹在桥梁裂缝表面,确保粘剂涂抹均匀后将玻璃布慢慢粘贴到裂缝处,贴整齐后要用专门的工具在玻璃布上反复来回压一次,确保内部没有气泡。然后,再次将另一个新的玻璃布罩在第一层玻璃布上面,具体步骤与第一层粘贴步骤一致。需要注意的是,为了刚好的盖住裂缝,每一个上层玻璃布都一定要比下层的玻璃布宽出很多,一定要确定上层布能够包住下层布。
2.封闭修补方法
封闭修补方法指的是对裂缝进行严密封闭,将整个裂缝封闭成为桥梁表面一个新的结构。当前桥梁裂缝修补工作中常用的修补方法有:表面抹灰、填缝、喷浆以及凿槽嵌补。抹灰和填缝指的是利用一些材料将裂缝进行全方位的填补处理,在完成所有填补之后再在填补面上开始抹灰,从而使整个裂缝处表面得到恢复;喷浆也就是指使用专门的浆液对准裂缝进行喷射,从而使裂缝表面形成一层保护层的修补方法。一般在喷浆前都要对裂缝的实际情况进行分析之后,才能够选择喷射方法。具体的喷浆方法常见有挂网喷浆以及无筋素喷浆等几种。喷浆的步骤是:首先对裂缝表面进行冲洗,确保干净后使用喷射机器对裂缝处进行快速喷射,喷浆中使用的浆液为强度比较大的水泥浆液;凿槽嵌补指的是在裂缝处进行才开槽处理,然后再凿好的槽内填补具有高强度粘连性质的物质起到修补作用。
四、结束语
总而言之,桥梁出现裂缝是多种因素共同作用的结果,除了由于混凝土自身以及周围环境的温度变化所致外,还包括钢筋锈蚀造成混凝土膨胀所致、荷载因素所致、基础沉降或位移所致以及混凝土自缩所致等多种因素导致裂缝出现。这些因素有些因素是无法避免的,如长期高温曝晒、混凝土自缩性等。但是有些因素却是可以避免,如荷载因素、沉降因素等,这些因素主要在桥梁建设之初做好每一步工作,对于有效避免裂缝出现其作用还是非常明显的。
参考文献:
[1]王继承,严一清.混凝土桥梁结构裂缝成因及防治措施浅析[J].科技资讯,2009,14(05):141-142.
[2]孙理想.桥梁裂缝分析及修补方法探讨[J].科技信息(学术研究),2008,23(29):252-254.
[3]王志生.桥梁裂缝产生原因及常用维修方法[J].科技信息,2009,36(17):415-416.
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。