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              浅议混凝土桥梁工程裂缝及其修补技术
              2012-06-28 来源:期刊之家
              1、引言

                在混凝土工程中,裂缝通常是由于以下因素产生:混凝土内部应力或外部荷载的作用、温差、干缩变化等。可以说在桥梁的混凝土结构以及其他混凝土构件中,裂缝是普遍存在的,有一种说法是,几乎所有的混凝土构件都是带裂缝工作的。但按照规范的规定,裂缝宽度小于或等于0.05mm的部分,对结构的安全及使用是不会构成大危害的,允许其存在;对于宽度大于0.05mm的较大大裂缝应严格控制,在施工工作应尽可能控制其数量及宽度,尤其是处于腐蚀环境中的混凝土结构,更应该控制裂缝。

                2、桥梁混凝土工程中常见裂缝的类型、产因及危害

                尽管在桥梁混凝土结构中,结构及构件所产生裂缝的形态各异,但总结大量出现裂缝的工程实例可发现,裂缝的产生有其主导的原因,按照裂缝产生的原因不同,常见裂缝可分为:沉缩裂缝、干缩裂缝、温度裂缝、化学作用裂缝、应力裂缝及施工因素裂缝等六大类。下面逐一说明。

                2.1沉缩裂缝产因:混凝土浇筑完成1-3小时内,随泌水而沉降或随混凝土塑性收缩产生的裂缝。混凝土浇筑高度越大,浇注速度越快,沉陷量越大;水泥用量越大、水灰比越高,塑性收缩裂缝量越大。使得钢筋的混凝土保护层厚度减少,保护层难以起到保护钢筋的作用。

                2.2干缩裂缝产因:当混凝土浇筑完成后,大概4个小时时,在混凝土结构或者构件的表面,出现不规则形状、互不连贯、长短不一的裂缝。轻度的干缩裂缝会影响混凝土外观质量,重度干缩裂缝则会使混凝土保护层厚度减少,保护层难以起到保护钢筋的作用。

                2.3温度裂缝产因:表层次的温度裂缝,很多情况下是温差过大所引起的;深层次的或贯穿型的温度裂缝,多数情况下是由于结构性温差值过大,同时受到外界约束力的约束所致。表层温度裂缝的危害较小,主要影响混凝土工程的外观质量;而相对来讲,深层次、贯穿型温度裂缝则会引起表层脱落、破坏结构整体性、加速钢筋锈蚀、降低混凝土的抗冻性及耐久性等严重后果。

                2.4化学作用裂缝产因:钢筋锈蚀引起裂缝,由于钢筋锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2-4倍,周围混凝土受到增加的膨胀应力。碱—骨料反应一起裂缝,混凝土中碱与化学物质反应,产生较大的内力。

                化学作用裂缝危害:使得保护层剥离、脱落;可使混凝土沿着钢筋方向出现裂缝。

                2.5应力裂缝产因:在混凝土桥梁的使用过程中,会受到常规静、动荷载及次应力的作用,这些荷载会引起应力裂缝。所产生裂缝与主筋方向垂直。

                应力裂缝危害:不同的荷载类型会造成不同的应力裂缝,且在受拉区、受剪区或振动严重部位易出现裂缝,严重的会出现结构破坏的前兆,应注意观察。

                2.6施工因素裂缝产因:在浇筑混凝土的构件、支模、支撑、运输、吊装及堆放等施工工艺中,常常发生由于施工人员没有按照规范做法处理问题,造成混凝土构件出现不同程度的裂缝。

                施工因素裂缝危害:水平混凝土构件产生的裂缝,表层次的裂缝会使混凝土中钢筋加快锈蚀,深层次的裂缝还会使构件承载力下降;竖直混凝土构件(桥墩、桥台)产生的裂缝,会严重影响桥梁质量,破坏结构整体性,甚至危及桥梁的整体稳定及安全。

                3、裂缝修补要求及规定

                对于混凝土工程中出现的裂缝应按照严重程度的不同,予以差别对待。当裂缝宽度小于规范所规定宽度时(常规裂缝<0.05mm),不用修补;当裂缝没有危及结构或构件的安全时,施工单位可与设计、监理单位一起探讨裂缝处理工作,进行裂缝修补;当裂缝宽度较大,甚至贯穿整个截面的构件时,应立即按报废处理,不得使用,并及时经行补救性施工处理。

                3.1裂缝修补材料及要求:裂缝修补材料分为两种,化学灌浆材料及水泥浆材料。

                化学灌浆材料大多采用环氧树脂及甲基丙烯酸脂类材料,要求其浆液的黏度小、可灌性好,硬化后收缩性小,抗渗性好,抗压、抗拉强度高,粘结强度高。

                水泥浆、水泥砂浆在使用前,应先进行试配,并且砂浆抗压、抗拉及抗弯强度应满足相关规范要求。

                3.2裂缝补救方法及规定:按照裂缝的状态不同,在补救中将裂缝分为,静止裂缝和活动裂缝。

                静止裂缝修补方法及规定:裂缝宽度小于0.3mm时,浅层则用环氧树脂浆液或水泥浆液做表面封闭,深层则用甲基丙烯酸脂类浆液或低粘度环氧树脂浆液进行浇灌;裂缝宽度大于等于0.3mm且小于0.1mm时,采用环氧树脂浆液灌注;裂缝宽度大于1.0mm时,应在修补前,在裂缝处表面刷涂一层水泥浆界面剂,并用微膨胀水泥砂浆液进行修补。

                活动裂缝修补办法及规定:相对比静止裂缝的修补,活动裂缝还处于不稳定状态,故应先分析如何能控制裂缝的继续开展,再根据静止裂缝修补方法进行裂缝修补。若活动裂缝难以控制,则应先采取限制结构变形的措施,然后用柔性材料对裂缝进行封闭处理。

                4、裂缝修补的施工工艺

                上述灌浆法修补裂缝的原理是,使裂缝用修补的方法形成一个封闭性空腔,并预留灌注的进出口,然后利用机械设备将灌浆压入缝隙中,并确保缝隙填补密实。按照施工顺序,灌浆工艺分为裂缝处理、埋设灌浆嘴、封缝、密封检查、配制浆液、灌浆、封口及检查。

                4.1裂缝处理:根据裂缝大小、宽窄、深浅的不同,裂缝处理方法可分为:表面处理法、凿槽法及钻孔法。其中,表面处理法适用小于0.3mm宽的裂缝;凿槽法适用宽度大于0.3mm的裂缝;钻孔法适用于大体积混凝土或大型结构的深裂缝。

                4.2埋设灌浆嘴(盒、管):当裂缝处理方法中采用表面处理法时,用灌浆盒或灌浆嘴;当裂缝处理采用凿槽法时,用灌浆嘴;当采用钻孔法时,相应用灌浆管。

                4.3封缝:根据裂缝情况及灌浆的要求不同,封缝分为三种方法。在裂缝处理中,不开槽时,采用环氧树脂胶泥进行封闭;开“V”形槽时,采用水泥砂浆封缝。

                4.4密封检查:在裂缝封闭后,应沿裂缝涂一层肥皂水,并从灌浆嘴通入空气,不出现漏气现象即合格。

                4.5灌浆:作为修补裂缝的关键工序,灌浆质量一定要严格控制。灌浆时,按规范方法施工,并按顺序逐个灌浆;灌浆结束后,应立即拆除管道,并按相应管道的清洗方法,进行清洗。

                4.6封口及检查:当灌浆工作完成后,应用环氧树脂胶泥或掺入水泥的灌浆液,把灌浆嘴处抹平,进行封口;封口结束后,通过压缩空气等方法对灌浆密实度进行检查,发现问题及时补救。

                5、结语

                古人有训,“千里之堤毁于蚁穴”。在工程中,由于忽视微小的工程安全问题,而造成巨大事故的现象,可谓是屡见不鲜。就像混凝土桥梁工程出现的裂缝一样,只要在思想上给予足够的重视,在施工过程中,按照规范要求执行,既使算出现了“蚁穴”,我们也能给及时的修补好。
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