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谈混凝土桥梁裂缝成因处治方法

论文关键词:桥梁;裂缝;原因分析;处治方法

 
论文摘要:混凝土桥梁裂缝是目前摆在养护管理者面前的一种新的难题,本文结合特克斯公路段管养的S316线86+00-K134+000路段的桥梁状况,分析混凝土裂缝产生的原因与影响因素,通过去年在实际工作中引进了一种新材料、新工艺“壁可”注入法应用对混凝土裂缝进行处治修复,其产生的整体效果较好。就此浅谈一些自己的认识。
 
前言:随着经济发展,公路建设取得突飞猛进的发展,在桥梁建造和使用过程中,因裂缝而影响工程质量甚至导致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技术人员。如果采取一定的技术措施,加强施工质量管理的力度,混凝土开裂是可以克服和控制的。通过近几年桥涵养护管理工作的实际经验,对混凝土裂缝本文初步分析了混凝土桥梁裂缝产生的原因,浅谈一些自己的看法。
 
1荷载引起的裂缝原因
 
1.1设计计算阶段,结构计算时不计算或部分漏算;计算模型不合理;结构受力假设与实际受力不符;荷载少算或漏算;内力与配筋计算错误;结构安全系数不够。结构设计时不考虑施工的可能性;设计断面不足;钢筋设置偏少或布置错误;结构刚度不足;构造处理不当;设计图纸交代不清等。
 
1.2施工阶段,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。
 
1.3使用阶段,超出设计载荷的重型车辆过桥;受车辆、船舶的接触、撞击;发生大风、大雪、地震、爆炸等。在超载车辆日益增加的今天,对设计荷载较低的桥梁就会造成板底裂缝。比如,S316线K103+620哈拉布拉中桥,由于超载车辆外荷载作用,造成桥板产生了裂缝。
 
2温度变化引起的裂缝
 
引起温度变化主要因素有:
 
2.1日照:桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后,温度明显高于其它部位,温度梯度呈非线形分布。由于受到自身约束作用,导致局部拉应力较大,出现裂缝。日照和下述骤然降温是导致结构温度裂缝的最常见原因。
 
2.2水化热:出现在施工过程中,大体积混凝土(厚度超过2.0米)浇筑之后由于水泥水化放热,致使内部温度很高,内外温差太大,致使表面出现裂缝。施工中应根据实际情况,尽量选择水化热低的水泥品种,限制水泥单位用量,必要时可采用循环冷却系统进行内部散热,或采用薄层连续浇筑以加快散热。
 
3收缩引起的裂缝
 
3.1塑性收缩:在施工过程中、混凝土浇筑后4-5小时左右,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,因此时混凝土尚未硬化,称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大,可达1%左右。
 
3.2缩水收缩(干缩)。混凝土结硬以后,随着表层水分逐步蒸发,湿度逐步降低,混凝土体积减小,称为缩水收缩(干缩)。因混凝土表层水分损失快,内部损失慢,因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩,表面收缩变形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。
 
3.3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,这种收缩与外界湿度无关,且可以是正的(即收缩,如普通硅酸盐水泥混凝土),也可以是负的(即膨胀,如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土)。
 
混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝,裂缝宽度较细,且纵横交错,成龟裂状,形状没有任何规律。
 
4地基础变形引起的裂缝
 
地质勘察精度不够、试验资料不准;地基地质差异太大;结构荷载差异太大;结构基础类型差别大;水毁对桥梁基础的冲刷;地基冻胀;桥梁建成以后,原有地基条件变化。
 
5施工材料质量引起的裂缝
 
混凝土主要由水泥、砂、集料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格,是导致结构出现裂缝的原因。
 
5.1水泥
 
(1)水泥出厂时强度不足,水泥受潮或过期,可能使混凝土强度不足,从而导致混凝土开裂。
 
(2)当水泥含碱量较高(例如超过0.6%),同时又使用含有碱活性的骨料,可能导致碱骨料反应。
 
5.2砂、石、集料
 
砂石的粒径、级配、杂质含量。
 
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。
 
5.3拌和水及外加剂。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。采用含碱的外加剂,可能对碱骨料反应有影响。
 
6施工工艺质量引起的裂缝
 
在混凝土结构浇筑、构件制作、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、裂缝宽度因产生的原因而异,比较典型常见的有:
 
6.1混凝土振捣不密实、不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞,导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。
 
6.2混凝土浇筑过快,混凝土流动性较低,在硬化前因混凝土沉实不足,硬化后沉实过大,容易在浇筑数小时后发生裂缝,既塑性收缩裂缝。
 
6.3混凝土搅拌、运输时间过长,使水分蒸发过多,引起混凝土塌落度过低,使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。
 
6.4混凝土初期养护时急剧干燥,使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝。
 
6.5混凝土分层或分段浇筑时,接头部位处理不好,易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。采用分段现浇时,先将混凝土接触面凿毛、清洗不好,新旧混凝土之间粘结力小,或后浇混凝土养护不到位,导致混凝土收缩而引起裂缝。
 
6.6施工时拆模过早,混凝土强度不足,使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。
 
6.7施工质量控制差。任意套用混凝土配合比,水、砂石、水泥材料计量不准,结果造成混凝土强度不足和其他性能(和易性、密实度)下降,导致结构开裂。S316线K103+620、K109+360、K110+100等处桥梁、墩台、台帽等处出现裂缝较多。
 
7混凝土桥梁裂缝处治方法—“壁可注入法”
 
第一步表面处理
 
用纲丝刷沿裂缝表面清理宽约5cm范围;用刷子丙酮或清水清除裂缝表面的浮尘并晾干。
 
第二步粘结注入座和密封裂缝
 
(1)配置封口胶按配合比(101#号的主挤、硬化挤的重量比为7:3)配料拌和均匀。
 
(2)布设注入座用抹灰刀将少许封口胶抹在注入座底面的四周,将注入孔对正裂缝中心轻微挤压,并用封口胶将注入座包覆,沿裂缝的走向每隔30-40cm布设一个注入座,裂缝分岔处也应布设注入座。
 
(3)封闭裂缝用工具抹灰刀将封口胶沿裂缝的走向5cm宽的范围封闭,封口胶厚度为2mm左右,尽量一次性完成。
 
第三步封口胶的固化
 
封闭完成后,让封口胶自然固化,固化时间:在正常温度下(6小间-12小间)
 
第四步注入灌注胶
 
(1)可配置封口胶按配合比(主剂、硬化剂的重量比为2:1)配料拌和均匀。
 
(2)注胶将注入器的连接端牢固地安装在注入座上,将灌注胶装入注入泵黄油枪内,将黄油枪倒置,打开伐门推动活塞排除系统中的空气。将它连接
 
到注入器的注入端,推动黄油枪的活塞,开始注入。
 
第五步灌注胶的固化
 
让灌注胶自行固化,固化时间:大约24小时,与温度有关。
 
第六步“壁可注入法”的特点
 
(1)灌注胶具有超低粘度性、渗透力强、粘结力强、具有较高强度。
 
(2)可恢复混凝土构件的强度,恢复受损构件的承载力。
 
(3)利用注入器“橡胶管”膨胀后产生恒压力,将胶液自动注入到裂缝深处,持续的低压能避免产生气阻,保证修补质量。
 
(4)施工工艺简便,易操作使用,节省人工,安全环保。
 
第七步“壁可注入法”使用效果
 
2007年6月特克斯公路段通过使用“壁可注入法”对管辖路段的S316线路段,25座桥梁构件,墩台、梁板底、的纵横超限值的裂缝,经过现场使用效果良好。截止目前为止未出现开裂,扩张现象。
 
结论:公路建设是一项基本建设,只要我们在设计、施工工艺、材料选择以及后期的养护过程中能够充分考虑各种因素的影响,还是完全可以避免的,危害结构的裂缝的产生。
 
参考文献
 
[1]《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000).
 
[2]《公路桥涵设计规范》(JTJ025-86).
 
[3]《公路桥涵养护规范》(JTGH11-2004).
 
[4]《公路养护质量检查评定标准》(JTJ075-94).

 

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