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摘 要:在公路桥梁的建造和使用中,常常因出现裂缝而严重影响工程质量甚至会出现桥梁垮塌的现象。所以克服和控制裂缝仍是亟待解决的问题。本文分析了混凝土桥梁裂缝的形成原因,提出了针对性的防治措施。
关键词:混凝土桥梁;裂缝;原因;防治
从桥梁工程建设的过程来看,从建成到使用,牵涉到设计、施工、监理、运营管理等各个方面。因此,对于混凝土桥梁裂缝的出现,其形成原因往往是多方面的,可能是设计疏漏,也可能是施工低劣,还可能是监理不力等。因此,正确了解混凝土桥梁裂缝的形成原因,从而为制定相应的技术措施与方案提供有益参考,有着重要的现实意义。
1.混凝土桥梁裂缝形成的原因
从现有的研究和桥梁建设实践经验来看,混凝土桥梁裂缝形成原因很多,但总结起来,可以归纳为以下几个方面:
1.1设计不当产生的裂缝。现行设计规范侧重于按强度考虑,未充分按温差和混凝土收缩特性等多种因素作综合考虑,配筋量因而达不到要求。在配筋薄弱处(即在分离式配筋的负弯矩筋和放射筋的未端结束处)首先开裂,产生45度左右的斜角裂缝。
1.2混凝土材料使用不当产生的裂缝。使用混凝土收缩性较高的矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥及水泥标号低或水灰比高均易产生裂缝。另外在施工过程中,将不同厂家的水泥混用,或水泥用量过多也是产生裂缝的重要因素。同时,在混凝土内部的一些危害性化学反应也可导致混凝土产生裂缝。混凝土凝结硬化时,结构内部的水泥熟料中的氧化钙继续水化产生体积膨胀,可导致混凝土表面出现龟裂;钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应,从而对周围混凝土产生膨胀应力,导致保护层混凝土开裂、剥离,沿钢筋纵向产生裂缝。
1.3施工方法不规范会导致混凝土产生裂缝。振捣不及时,未按规定振捣,振捣次数和时间未达到规范要求,导致混凝土内部力的分布不均匀,部分结构先达到抗压强度或者抗剪强度,从而引发裂缝。
1.4荷载作用产生的裂缝。一般在荷载作用下结构变形太大而产生的裂缝。在结构受拉、受剪区域以及严重振动等部位区域较多出现。主要的产生原因是结构设计及施工错误、地基不均匀沉降、承载能力不足等。
1.5沉降不均与产生的裂缝。现浇构件因砌体或地基过大而不均匀的沉降,可导致产生沉降裂缝的原因有模板支撑间距大、刚度不足、过早拆模以及支撑松动等。
1.6外界气温、湿度变化产生的裂缝。由于温差引起温度变形而造成混凝土的内外温度梯度不一而产生的,温差愈大,温度应力也愈大,导致混凝土体积的变化,当体积变化引起的拉伸应变超过混凝土的极限拉伸时,混凝土将会开裂。
1.7混凝土保养不当产生的裂缝。混凝土浇筑后,表面没有及时涂刷防护油和覆盖,受风吹日晒和当时气温影响,表面游离水分蒸发过快,产生急剧的体积收缩,而此时混凝土早期强度很低,不能抵抗这种变形应力产生的塑性收缩而导致开裂。
2.混凝土桥梁裂缝处理方法
2.1表面处理法。采用表面处理法进行修补,在混凝土表面沿裂缝涂抹树脂保护膜。施工时先用钢丝刷除去混凝土表面的附着物,再用清水清洗,干燥后,用油灰状树脂填充混凝土表面的凹瘪部分后,再进行必要的涂抹。表面处理法包括表面涂抹和表面贴补法,表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝,深度未达到钢筋表面的发丝裂缝,不漏水的裂缝,不伸缩的裂缝以及不在活动的裂缝。表面贴补法适用于大面积漏水的防渗堵漏。
2.2填充法 用修补材料直接填充裂缝,一般用来修补较宽的裂缝(0.3mm),作业简单,费用低。宽度小于0.3mm,深度较浅的裂缝以及小规模裂缝的简易处理可采用取开V型槽,然后作填充处理。对于桥面板中间带上下贯通的裂缝,其上部采用注入施工法进行处理。沿裂缝7~8cm宽度的范围内,用砂轮机和钢丝刷去混凝土表面的游离石灰和灰尘等,并用洗净剂清洗,然后加压注入具有渗透性和粘着性的环氧树脂,以此来填充混凝土裂缝,提高桥面板的防水性,防止钢筋锈蚀及混凝土老化。
2.3结构补强法 因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成裂缝等影响结构强度可采取结构补强法、锚固补强法、预应力法等。此外,还可以采用灌浆法等。同时,要加强混凝土裂缝处理效果的检查,包括修补材料试验;钻芯取样试验;压水试验;压气试验等。
3、防治混凝土桥梁裂缝的措施
3.1在桥梁设计阶段进行控制的措施
3.1.1设计中的“抗”与“放”。所谓“抗”就是处于约束状态下的结构,没有足够的变形余地时,为防止裂缝所采取的有力措施。“放”就是结构完全处于自由变形无约束状态下,有足够变形余地时所采取的措施。设计人员应灵活地运用“抗―――放”结合、或以“抗”为主、或以“放”主的设计原则,来选择结构方案和使用的材料。
3.1.2积极采取补偿收缩混凝土技术。在常见的混凝土裂缝中,有相当部分都是由于混凝土收缩而造成的。要解决由于收缩而产生的裂缝,可在混凝土中扣掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩,实践证明,效果是很好的。
3.1.3对于大体积混凝土,建议在设计中考虑采用60天龄期混凝土强度值作为设计值,以减少混凝土单方用灰量。并积极采用各类行之有效的混凝土掺合料。
3.1.4设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方面原因等而不能回避时。应做局部处理,如在转角处做圆角,突变处做成渐变过渡,同时考虑加强构造配筋,转角处增配斜向钢筋,对于较大孔洞有条件时可在周边设置护边角钢。
3.2加强现场施工的控制与管理
3.2.1浇捣工作:浇捣时,振捣捧要快插慢拔,根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间,避免过振或漏振,时间过短,振捣不密实,形成混凝土强度不足或不均匀;时间太长,造成分层,粗骨料沉人底层,细骨料留在上层,强度不均匀,上层易产生裂缝。应提倡采用二次振捣、二次抹面技术,以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。
3.2.2混凝土养护:在混凝土裂缝的防治工作中,对新浇混凝土的早朗养护工作尤为重要,为保证混凝土在早期尽可能少产生收缩,主要是控制好构件的湿润养护,对于大体积混凝土,有条件时宜采用蓄水或流水养护。养护时间为14-28天。
3.2.3混凝土的降温和保温工作:对于厚大体积棍凝土,施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施(埋设散热孔、通水排热等),避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后,应采取必要的蓄水保温措施,表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护,以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。
3.3严格控制施工材料的质量
原材料是工程实体的组成部分,对工程质量有着直接关系,因此,要求施工单位:一是把好材料采购关;二是对各种原材料进行测试鉴定;三是严禁使用不合格材料和半成品。
3.3.1抓好各施工阶段的材料进场关,以防患于未然。对施工单位的各施工阶段所用的原材料,要通过定期检查严格控制,有的放矢地对主要材料进行现场检查,对存在的问题和不符合要求的材料,要坚决制止使用。
3.3.2对影响质量的要害问题或带普遍性问题,要坚持质量第一的原则,决不能掉以轻心,留下质量隐患。施工中应严格控制水灰比和沙率,在满足浇筑要求和能够完全捣实的情况下,尽量选用大的骨料,并尽可能多用骨料,降低桥面混凝土的和易性,避免使用添加剂。
3.3.3质量检验属于质量管理中的把关环节,要选用素质高的检验人员,并对他们进行必要的技术培训,对仪器和检测工具要经常校正,以提高检验工作的质量。
4.结束语
尽管混凝土桥梁裂缝的形成原因多而复杂,但仍然有规律可循。只要我们正确认识形成原因,从而在设计阶段到施工阶段以及后期的管理与养护工作中,采取相应的控制措施,就能实现最大限度地对裂缝的出现与防治进行有效的处理。