摘要: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。
关键词:市政桥梁;裂缝;防治;技术
中图分类号:TU99文献标识码: A
1、市政桥梁施工裂缝的成因
1.1、桥梁荷载裂缝
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
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、横向等各种裂缝。混凝土振捣不密实、不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞,导致钢筋锈蚀或其他荷载裂缝的起源点;混凝土浇筑过快,其流动性较低,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,即塑性收缩裂缝;混凝土搅拌、运输时间过长,使水分蒸发过多,引起混凝土坍落度过低,使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝;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;用泵送混凝土施工时,为保证混凝土的流动性增加水和水泥用量,或因其他原因加大了水灰比,导致混凝土凝结硬化时收缩量增加,使得混凝土体积上出现不规则裂缝;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。如混凝土分层浇筑时,后浇混凝土因停电、下雨等原因未能在前浇混凝土初凝前浇筑,引起层面之间的水平裂缝;采用分段现浇时,先浇混凝土接触面凿毛、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;混凝土早期受冻,使构件表面出现裂纹,或局部剥落,或脱模后出现空鼓现象;施工时模板刚度不足,在浇筑混凝土时,由于侧向压力的作用使得模板变形,产生与模板变形一致的裂缝;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;施工前对支架压实不足或支架刚度不足,浇筑混凝土后支架不均匀下沉,导致混凝土出现裂缝;装配式结构,在构件运输、堆放时,支承垫木不在一条垂直线上,或悬臂过长,或运输过程中剧烈颠撞;吊装时吊点位置不当,T梁等侧向刚度较小的构件,侧向无可靠的加固措施等,均可能产生裂缝;安装顺序不正确,对产生的后果认识不足,导致产生裂缝施工质量控制差。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。
2、市政桥梁工程裂缝处理加固常见技术分析
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。
3、强化市政桥梁裂缝处理措施探讨
3.1、优化混凝土拌合物的材料,减少温度裂缝出现
采用低热或中低热的水泥原料;同时在混凝土拌和时,应尽可能减少水泥的总体用量,根据规范应该控制在450kg/m3以下;在混凝土材料组成中,由于骨料占混凝土总体积的80%--83%左右,应优先选用岩石弹性模量低、表面没有包裹层、颗粒级配良好的骨料;优先选用中砂作为原材料,同时砂子中含泥量应控制在3%以下;混凝土中掺加一定量的外加剂,可以很大程度上减少混凝土内的水泥用量,从而降低水化热,推迟温度峰值的出现时间,减少混凝上收缩裂缝;掺加粉煤灰可以降低反应产生的热量,用粉煤灰代替部分水泥,可以很大程度上提高混凝土的粘塑性,以及提高混凝土结构的后期强度。
3.2、提高混凝土的摊铺施工质量,减少受力裂缝出现
合理的松铺高度可以保障混凝土摊铺的平整度,增加混凝土摊铺的密实度、振捣均匀性,提高摊铺质量;滑模摊铺机的摊铺速度应控制在1--2m/min的范围以内。同时根据混凝土拌和物的稠度,适当调整摊铺速度,当拌和物较干时,适当减慢摊铺速度,控制在0.8--1.4m/min;当混凝土拌和物较湿,则可适当加快摊铺速度,控制在1.5--2.4m/min。
3.3、根据混凝土凝结时间,提高混凝土凝结效果
在混凝土浇筑施工时,要确保在混凝土初凝时间内顺利进行浇筑,避免设置施工缝;若机械故障或者是因为停电而无法正常的浇筑时,若超出了混凝土初凝时间,要对先前浇筑的混凝土表面凿出不平接茬,然后在上面铺一层水泥浆后,继续进行混凝土的浇筑,避免混凝土结构形成裂缝。
3.4、加强混凝土结构养护,减少后期裂缝出现
在天气较热施工时,为了保证结构的表面处于潮湿状态,应对其采取合理的洒水或覆盖一层塑料膜;天气较冷施工时,要增加保温措施,可以在混凝土表面覆盖塑料膜,或是在表面涂刷保温涂料;在完成浇筑以后,要经过一定时间以后才允许进行其表面的施工。
总言之,市政桥梁是城市交通的重要组成部分,其施工质量如何将直接影响着工程后期使用质量,因此必须要控制好各种施工影响因素,降低质量缺陷问题的发生,不断提升工程施工质量。在以后的实际工作中,不断优化对桥梁工程的混凝土材料的选取,优化混凝土配合比设计,采取合适的施工预防措施,提高混凝土浇筑的质量,减少各种因素导致的裂缝出现,从而确保桥梁整体结构的稳定性。
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