桥梁裂缝修补方法实用13篇

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桥梁裂缝修补方法

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随着公路工程建设的不断发展,桥梁结构也愈加大型化、复杂化,而桥梁结构所引起的裂缝问题已经成为普遍性的技术难题。何为裂缝?从广义上分析裂缝是指固定材料中出现不连续现象。而桥梁裂缝则是由于结构与荷载的作用导致桥梁某些部位的受力与抗力不均衡,从而表现为裂缝。桥梁一旦在施工与使用过程中出现裂缝,将直接影响工程质量,但对于相当一部分的裂缝,尤其是浅层裂缝,都可以采用相关的修补方法进行控制与弥补,从而避免裂缝的进一步扩大,延长桥梁的使用寿命与承载力。

本文针对桥梁结构的浅层裂缝,重点探讨具体的修补方法,以期为有效控制桥梁结构裂缝提供一定的参考价值。

2桥梁结构浅层裂缝修补的必要性

通常情况下,桥梁混凝土结构中受拉钢筋的应变总是超过混凝土拉伸应变,所以工程中出现浅层裂缝是常有的现象。桥梁结构中混凝土在初拉应力与弯曲应力的共同作用下,初始的浅层裂缝总是很细很短(

《桥梁检定规范》中要求:对于普通钢筋混凝土桥梁的主筋附近竖向浅层裂缝的最大限值是小于等于0.25mm,腹板竖向浅层裂缝的最大限值是小于等于0.30mm;对于预应力钢筋混凝土桥梁的纵向浅层裂缝最大限值小于等于0.20mm,横隔板裂浅层缝最大限值小于等于0.30mm。由于桥梁是暴露在大气中的,钢筋等材料会受到有害介质的侵蚀,当浅层裂缝较多且宽度较大时,桥梁的强度就会明显降低,所以当浅层裂缝超过限值时就应该进行及时的修补,以保证桥梁结构的耐久性。

3桥梁结构浅层裂缝的修补技术

3.1裂缝修补的程序

桥梁结构浅层裂缝修补的程序主要是:首先对桥梁裂缝进行仔细的检查与观测,考虑修补的必要性,考虑的因素有承载力、耐久性、防水性以及美观性等;其次,对于桥梁不同部位不同类型的裂缝选择适宜的修补方法,常用的修补方法有表面封闭修补法、压浆法以及表面粘贴法等;最后就是明确具体的修补日期,实施规范化的修补工程。

3.2裂缝修补的方法

(1)表面抹灰法

表面抹灰法是指将水泥浆、环样基液以及环氧砂浆等抹涂于桥梁裂缝部位的砌体或者表面的一种方法。若采用水泥砂浆的话,配制时选择的沙子不宜太粗,水泥采用普通水泥即可。具体的修补步骤是:首先应将桥梁裂缝附近的混凝土凿毛,尽量使糙面平整,再洒水保持湿润,但不宜留水珠,然后采用1:2的水泥砂浆抹涂,抹涂时混凝土表面不宜有流水,可考虑先用纯水泥浆刷一层底浆。其次,根据总厚度(一般为1.0cm至2.0cm),可分次抹涂水泥砂浆,一次不宜过厚也不宜过薄,因为过厚容易在桥梁裂缝侧面引起流淌,过薄易导致收缩开裂。接着,待收水后,可采用铁抹压实、抹光。需要注意的是:修补时温度较高的话,需要在涂抹后3小时后进行洒水养护,避免阳光直射;修补时温度较低的话,需要注意保温,不可受冻。

(2)表面粘贴修补法

表面粘贴修补法是采用胶粘剂将钢板等粘贴在桥梁裂缝部位的混凝土表面的一种方法。首先需要对钢板进行表面处理,根据需要的尺寸裁好钢板,采用打磨机进行研磨,再对桥梁混凝土的表面进行修凿,使其表面平整。其次,采用丙酮擦洗桥梁修补部位的混凝土表面与钢板表面,并在混凝土与钢板表面均匀涂刷环氧基液黏结剂,采用方木、螺栓等进行贴压;待养护到规定时间后将方木等支架材料拆除,并在钢板表面涂刷护漆。

(3)打箍加固封闭法

当桥梁钢筋混凝土梁件出现主应力裂缝时,可考虑在裂缝处采用打箍加固封闭法。该法中的箍是采用扁钢焊成或者圆钢制成的,方向应该与裂缝方面垂直。具体的箍与梁上下面接触的部位可以采用角钢或者钢板进行加垫,具体如图1所示:

图1打箍加固封闭法的修补示意图

其中,1表示钢垫板;2表示两端带带螺纹的U形钢箍;3表示垫片;4表示角钢;5表示长方形钢箍,弯倒后与角钢焊接并加锲块塞紧。

(4)填缝法

填缝法是桥梁裂缝修补法中最简便的一种方法,也是采用率最多的一种方法。具体操作时,首先将桥梁裂缝清理干净,再根据桥梁裂缝的宽度选择不同的工具进行操作,如:勾缝刀、抹子,刮刀等。接着,采用1:2.5的水泥砂浆进行填缝处理。该修补方法可在美观,耐久性等方面起到一定作用,面对砌体的整体性,强度等方面所起的作用甚微。

4总结

综上,桥梁在建造与使用的过程中,很容易出现一些浅层裂缝,将裂缝增多且裂缝宽度超过限定值时,就会直接影响桥梁的结构稳定,所以及时规范地对桥梁浅层裂缝进行修补,对质于提高桥梁承载力是至关重要的。

参考文献

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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;

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1 裂缝形成原因分析

影响混凝土结构开裂的因素是复杂的,涉及到材料使用不当、配合比设计不合理、施工质量低劣、结构设计失误、运营中超负荷工作以及结构物所处的自然环境不良等几项原因。分析裂缝成因根据危害性制定相应的修补处理方式,若不经分析或忽视原因分析就进行裂缝处理,往往会导致修补、加固无效而不得不再次修补及加固。

2 裂缝的主要危害性

裂缝对结构物危害主要表现在对结构强度和耐久性的降低。钢筋混凝土结构物一旦产生裂缝,对本身会产生安全上及使用上的影响。外部环境的有害成分侵入,会使裂缝部分持续扩大及劣化,造成使用性能的降低,而导致使用寿命的缩短,甚至会影响结构物的安全性。

2.1对结构强度的影响

结构物裂缝发生后,其本身的刚性、剪力强度、拉力强度、抗弯强度都会降低,并可能导致结构行为发生应力重分配,造成进一步的破坏。裂缝严重时,可能会使构材掉落而造成危害。

2.2对耐久性能的影响

裂缝对耐久性的影响,最主要的是加速混凝土中性化,使钢筋腐蚀速度变快,并因漏水、渗水,造成发霉、渗斑而使得保护层剥落,而缩短结构物的使用年限。

3 裂缝修补技术

修补裂缝的目的在于使结构因开裂而降低的功能和耐久性得以恢复。对于因承载能力不足所产生的裂缝,单纯修补已很不够,尚需进行补强加固。裂缝修补的根据是裂缝调查、原因分析及危害性评定。

裂缝修补方法主要有表面修补法,灌浆封堵法,结构加固法,混凝土置换法,电化学防护法等。目前根据裂缝部位及裂缝大小主要使用表面修补法、灌浆法、结构加固法。

3.1表面处理法

表面处理法是针对小于0.15mm的微细裂缝,采用环氧类封缝胶,涂刷于裂缝表面,达到恢复其防水性及耐久性的一种常用裂缝修补方法。该法施工简单,但胶体无法深入到裂缝内部。在表面防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面粘贴碳纤维布等措施。

表面处理法的施工要点是,先用钢丝刷将混凝土表面刷毛,清除表面附着污物,用水冲洗干净,干燥后再用封缝胶涂抹于混凝土表面缺损处,涂覆应均匀,不得有气泡。

3.2灌浆法

灌浆法是指施加一定的压力,将封缝胶灌入结构物内部裂缝深部,以达到封闭裂缝,恢复结构整体性、耐久性及防水性的目的。适用于裂缝宽度较大、深度较深的裂缝修补,尤其是受力裂缝的修补。主要施工程序如下

3.2.1埋设灌浆嘴

对于细而浅的裂缝,可用钢丝刷沿缝进行表面刷毛和清洁处理,然后骑缝用环氧胶泥粘贴灌浆嘴;对于宽而深的裂缝,宜沿缝开凿“V”槽,然后骑槽粘埋灌浆嘴;对于大体积混凝土结构上的很深裂缝,应骑缝钻孔或斜向钻孔至裂缝深部,然后在孔内埋设灌浆管。灌浆盒、灌浆嘴及灌浆管设于裂缝交叉处、较宽处、端部及裂缝贯穿处等部位。

3.2.2封缝

封缝目的在于使裂缝形成一个密闭的空间。对于不凿槽裂缝可用环氧胶泥封缝,先沿裂缝刷一道环氧树脂基液,后抹一层环氧胶泥。对于凿“V”型槽裂缝,可用水泥砂浆封缝,为加强砂浆与界面的粘着力,应先于槽面上刷一层环氧树脂浆液,然后才嵌填水泥砂浆。

3.2.3密封检查

为保证密闭缝体的密闭性及承受灌浆压力作用,应对封缝密封效果进行检查。办法是,待封缝胶泥或水泥砂浆固化后,沿缝涂一层肥皂水,并从灌浆嘴向缝中通入压缩空气,若无冒泡现象,表示密封效果良好,否则应予修补。

3.2.4配制浆液

灌浆材料要求粘结力强,可灌性好,目前长使用的是环氧树脂类胶液;胶液根据不同情况进行混合调制,稠度过大往往会使注胶的压力也大,粘稠度大影响注胶效果,持压时间也大影响施工进度。因此胶液的配置要结合实际情况灵活掌握。

3.2.5灌浆

启灌之前,先接通管道,打开灌浆嘴上气阀,用气压为0.2Mpa以上的压缩空气将管道及裂缝吹干净。灌浆顺序自下而上,由一端向另一端依次连续进行。灌浆压力以0.2~0.4Mpa为宜,压力逐渐升高,防止骤然加压对管道造成破坏。

3.2.6封口

灌浆后待缝内浆液初凝而不外流时,可拆除灌浆嘴,用环氧胶泥对灌浆孔进行封口抹平。进行灌浆封闭的缝要进行抽样开孔检查,以保证灌浆封闭质量。

3.2.7灌浆质量检查

灌浆密实情况,一般可采用钻芯法取样检查浆体的外观质量,测试浆体的力学性能。

3.3结构加固法

当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法:加大混凝土结构的截面面积、粘贴钢板加固、粘贴碳纤维布、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。其中粘贴钢板包括:注入法粘贴钢板和压粘法粘贴钢板。注入法粘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,施工时一般用木槌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。压粘法粘贴钢板。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,粘贴面之间的空气也被排出,用这种方法几乎不会残留气泡,粘结效果也好,此法适用于混凝土表面平整的场合。

3.4混凝土置换法

混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法,此方法是先将损坏的混凝土剔除,然后再置换人新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有:普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

3.5电化学防护法

电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用,改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态。钝化钢筋,以达到防腐的目的。

4 预防和减少混凝土裂缝产生的措施

虽然现在混凝土裂缝修补的方法越来越多,效果也越来越好,但还是要在混凝土设计、施工、运营中做到以预防为主。设计单位应根据预测的运营情况、结构物所处的环境设计出相符合使用要求的结构形式;混凝土施工中温度控制要有具体要求,确定外加剂的品种和掺量,确保混凝土收缩与膨胀相抵消;混凝土配合比控制要求严格,计量要准确,坍落度抽检工作要加强,不能流于形式;混凝土振捣要密实,拆模后须及时养护;施工过程中还应经常观察模板的位移和混凝土浇捣的密实情况,不能漏振、过振;混凝土结构物运营过程中应避免超负荷工作,根据混凝土所处的环境还应做好混凝土防腐保护工作。

公路桥涵混凝土结构裂缝形式多样,裂缝成因复杂,只有在全面调查、认真分析之后,结合实际情况,制定出经济、可行高效的的修补方案,精心组织施工,方能确保裂缝修补成功、保证结构耐久性及安全性。

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(一)加速混凝土碳化

混凝土裂缝的存在,使空气中的CO2极易渗透到混凝土内部,在潮湿的环境下CO2能与水泥中的氢氧化钙、硅酸三钙、硅酸二钙相互作用并转化成碳酸盐,中和水泥的基本碱性,使混凝土的碱度降低,导致钢筋的纯化膜遭受破坏,易引起锈蚀,同时由于混凝土碳化会加剧混凝土收缩开裂,导致桥梁结构破坏。

(二)降低混凝土抵抗各种侵蚀性介质的耐腐蚀性能力

(1)溶蚀型混凝土腐蚀。即当水通过裂缝渗入混凝土内部或是软水与水泥石作用时,将一部分水泥的水化产物(如氢氧化钙)溶解并流失,引起混凝土破坏。这种腐蚀在桥墩上表现突出。(2)盐酸(酸性液体)腐蚀和镁盐腐蚀。这类腐蚀的主要生成物不具有胶凝性,且易被水溶解的松软物质,这些物质能被通过裂缝或孔隙渗透入混凝土内部的水所能溶蚀,使混凝土中的水泥石遭受破坏。(3)结晶膨胀型腐蚀。它是混凝土受硫酸盐的作用,在裂缝和硅孔隙中形成低溶解度的新生物,逐步积累后将产生巨大的应力使混凝土遭受破坏。

(三)影响混凝土结构物的结构强度和稳定性

混凝土裂缝直接影响混凝土结构物的结构强度和整体稳定性,轻则会影响桥梁结构外观的正常使用和耐久性,严重的贯穿性裂缝可能导致桥梁的完全破坏。

二、裂缝的无损检测与监测技术

(一)超声波检测。超声波法用于非破损检测,就是以超声波为媒介,获得物体内部信息的一种方法,目前超声法己应用于医疗诊断、钢材探伤、鱼群探测等许多领域。在这些领域里,由于组成颗粒小密度大,密度分部也很均匀,所以声波能很好地传播,对其内部缺陷及其位置等都能准确地检测出来。掌握混凝土表面产生的裂缝深度,对耐久性诊断和研究修补加固对策有重要意义。测定裂缝深度,基本上都是将发射探头和接收探头,布置在混凝土同一面上的裂缝附近,但由于所选用的波形种类(纵波、横波及表面波)和声学参数(声速、频率、相位等)的不同,已有许多种具体方法。

(二)冲击弹性波法

一般把弹性体内传播的波总称为弹性波,用人工发射弹性波到弹性体内,探测弹性体内的状态,是广义的弹性波探测法。冲击弹性波法与超声波法的原理是一样的,但远比超声波测定的裂缝深度深,冲击弹性波法只能检测扩展方向与表面成直角,没有分支的单纯裂缝。

(三)声发射检测法

声发射检测法也是利用弹性波进行声学检测的具体检测方法检测裂缝,和其他方法最大的不同是只能检测正在发生的裂缝,不能检测已发生的旧裂缝,对正在发生的裂缝可检测裂缝发生的位置(声发射源定位),裂缝的大小,扩展情况和种类,以及裂缝的深度等。

(四)摄影检测法

摄影检测法主要用作调查混凝土表面的裂缝摄影法包括普通照相机、录象机、放射线、红外线摄影等进行检测。

(五)传感仪器监测

利用埋设在混凝土中的仪器进行裂缝监测,常规技术是利用卡尔逊式或弦式测缝计,其控制范围仅0.12~1,属点式检测,由于裂缝出现的空间随机性,因此往往漏检,为了及时无遗漏地监测裂缝,必须实施大范围的、连续、分布式监测,即所谓全分布监测。

(六)光纤传感网络监测

在各国竞相开发的结构监测高科技领域里,光纤传感以其独特优势居于中心地位,它灵巧、精度高、抗电磁干扰,且可靠耐久,易于光纤传输组成自动化遥测系统。光纤传感应用于结构工程监测始于20世纪90年代初,如航空航天器、桥梁等的温度、振动、应变检测等裂缝的发生可以用埋设在混凝土中光纤的光强变化监测,而裂缝的定位可用多模光纤在裂缝处的光强突然下降或诊断完成,通过衰减曲线上的裂缝损耗突变点,可以准确地确定裂缝的位置,针对混凝土裂缝检测的特点,研制出基于光时域反射技术的光纤裂缝传感网络,可实现桥梁混凝土结构的分布检测,凡裂缝与光纤传感网络相交,均可感知,并可定宽、定位、定向。

三、裂缝修补方法

(一)表面封闭法

(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)凿深槽嵌。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粘结材料,如环氧砂浆、沥青、甲凝等。(3)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。(4)打箍加固封闭法。当钢筋混凝土产生主应力裂缝时,可采用在裂缝处加箍使裂缝封闭的方法,箍可用扁钢焊成或圆钢制成,可以直箍也可以斜箍,其方向应和裂缝方向垂直,墩台或桩基等下部结构承载能力不足,出现裂缝时也可以采取这种方法。

(二)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,然后将较低粘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。浆液主要有:水泥浆、水泥-水玻璃、环氧糠酮、聚氨脂、丙凝和甲凝等后几种方法都属于化学灌浆法,其强度高效果好。

(三)粘贴加固法

(1)注入法粘贴钢板。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,施工时一般用木槌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)压粘法粘贴钢板。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,粘贴面之间的空气也被排出,用这种方法几乎不会残留气泡,粘结效果也好,此法适用于混凝土表面平整的场合。(3)粘贴碳纤维布。粘贴碳纤维布修补技术是一种新型的技术,它是利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面,利用其良好的抗拉性能达到修补加强的目的,这种修补方法基本不增加原结构的自重及尺寸。(4)混凝土损伤自愈合。模仿动物骨组织结构,并基于生物组织对受创伤部位能自愈合的机理,在混凝土材料中复合具有特殊修复功能的材料,在混凝土内部形成仿生自愈合的网络系统,当混凝土出现裂缝时,损伤部位的粘结材料被释放流出并深入微裂缝,使裂缝重新愈合,恢复甚至提高混凝土材料的性能。目前,此种方法尚处于研究开发阶段,今后将会是混凝土智能材料的发展方向。

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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。

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在桥梁建造和使用过程中,混凝土裂缝经常出现。混凝土的裂缝是由于混凝土内部应力和外部荷载作用,以及温度变化等因素作用下形成的。并且有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下,不断扩展,不但会影响混凝土表面的美观、减小钢筋的混凝土保护层厚度,而且易引发混凝土面层剥落,加速钢筋的锈蚀,降低混凝土的抗冻性及耐久性,严重时甚至发生垮塌事故,所以必须加以控制。笔者根据多年的桥梁施工、管理经验,谈谈有关桥梁混凝土裂缝出现的原因、预防措施和处理方法,可供桥梁工程技术人员参考。

一、裂缝形成的原因

1.设计方面

1)设计因素考虑不周。箱梁的腹板过薄,箱梁与箱梁之间未设横隔板或者设置横隔板数远远不够,致使整体性较差,单梁受力对梁体造成严重的病害。2)设计计算出现错误。由于荷载考虑不周,计算错误等,配筋不足,形成裂缝。

2.施工方面

1) 地基基础变形。由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,使结构中产生附加应力,超出混凝土结构的抗拉能力,导致结构出现裂缝。2)施工方案选择不当。如混凝土配合比控制不严,计量出现偏差,坍落度控制不利,在混凝土浇筑时侧模板不牢靠,模板走形或模板间隙不严密,浇筑时漏浆严重,混凝土表面呈现蜂窝麻面。

3.维护管理方面

1)长期超负荷运营。大件车、集装车、超重车的出现加重了桥梁的负荷,加快了桥梁损坏的进程。另外车辆超重、超载超限现象已较严重。使得桥梁长期处于超负荷工作状态 2) 大自然风、霜、雨、雪的侵蚀,环境污染的日益加重,造成桥梁的自身老化、破损,使得桥梁“寿命”缩短。3)养护不当产生的裂缝。冗陷、空洞、裂缝等毛病在日常养护中没有及时修补,造成混凝土剥落、钢筋外露锈蚀。

二、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。

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. 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。

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。

三、几点体会

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)。

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.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。

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。

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1、外界温度变化

混凝土作为道路桥梁施工的主要原材料,受外界温度的影响加大,出现热胀冷缩的现象,当混凝土的变形受阻时,其内部结构会出现变化,产生拉力,当拉力超过混凝土的强度时,就会出现裂缝,温度原因造成的道路桥梁出现裂缝的现象比较常见,严重影响了道路桥梁的质量。

2、施工不规范

目前,由于施工人员主要是农民工,没有专业的施工技巧,不能按照专业的施工流程进行施工,同时,不能合理的操作施工中的先进的设备,存在安全隐患,遇到突发事件不能够及时的处理,导致施工的过程中路面、桥面的承载能力到不到标准;加上目前路面桥面上的原材料堆积现象严重,施工进度无序等等问题都加剧了道路桥梁的裂缝严重的现象。

3、混凝土收缩

混凝土的性质和特点决定了道路桥梁的质量,目前道路桥梁裂缝问题严重主要是由混凝土的特性决定的,混凝土的收缩影响了混凝土的体积,由于混凝土的强度差,水分蒸发快,骨料下沉严重,钢筋材料阻碍大,进而产生了裂缝。

4、钢筋锈蚀

钢筋是道路桥梁施工的重要材料,混凝土作为钢筋的保护层,在施工过程中由于种种因素会减弱他的保护效果,混凝土的厚度不足或者质量较差,在长期的外界因素的影响下,尤其是受到二氧化碳的腐蚀,混凝土的保护层变薄甚至会出现脱落,导致钢筋暴露在空气中受到氯化物的影响,导致钢筋受到腐蚀,表面的氧化膜脱落,降低了钢筋的承载能力,导致道路桥梁裂缝问题严重。

5、施工材料不合格

道路桥梁对于原材料的质量有着很高的要求,施工的过程中要保障原材料符合标准和要求,混凝土再生产过程中对于沙石、水泥以及外加剂的配比有着严格的要求,因此在商混生产的过程中要保障原材料符合施工标准,水泥的强度和稳定性要符合行业标准,保障混凝土的而耐久性、塌落度、以及强度,同时要控制水泥的含碱量,因为骨料与水泥中的碱在一定的条件的影响下,会发生化学反应,进而影响混凝土的质量,导致道路桥梁出现裂缝。

二、防治道路与桥梁施工中裂缝成的措施

1、严格控制温度

很多的小型施工企业为了获得经济利益,减少成本,通常情况下,选择现场搅拌混凝土的方式进行施工,但是由于道路桥梁属于露天施工的项目,因此在这种条件下,混凝土很容易受到外界条件的影响,尤其是受温度的影响较大,因此想要保障道路桥梁的质量,减少道路桥梁出现裂缝的现象,首先需要严格监控混凝土搅拌过程中的温度,一旦温度出现剧烈的变化就需要及时的采取措施,道路桥梁是工行对于混凝土浇灌和后期养护的温度也有很高的要求,因此在混凝土施工的全过程都需要制定有效的措施,来保障道路桥梁的质量;其次混凝土浇筑时的厚度也影响了道路桥梁的质量,因此在进行浇筑的过程中要严格按照工程设计的方案以及现场的施工条件进行施工,保障施工效果;最后,施工质量也会在一定程度上受到减水剂影响,因此要严格控制减水剂的使用量,加强混凝土的强度,减少道路桥梁的裂缝。

2、加强施工监控

科学的施工监控的能够有效的控制道路桥梁出现裂缝,强化施工控制需要严格控制混凝土中原材料的配比,选择强度高、稳定性好的水泥,控制沙石的颗粒和质量,保障外加剂的质量,根据施工的实际情况,制定能够满足实际需要的混凝土,提高道路桥梁的质量;同时要做好混凝土的后期养护,严格按照养护流程进行养护,做好保湿、覆盖工作,避免因为养护不当引起的裂缝。

3、改善施工设计

在进行道路桥梁设计的过程中要结合道路桥梁的实际情况,吸取国内外先进的设计经验,严格制定设计方案,保障设计方案的可行性,对于施工过程中可能出现的问题要有一定的预见性,制定出相应的解决措施,同时要注重施工细节的处理,尤其要对商混的施工进行技术处理,综合考虑商混的特性,分析道路桥梁施工中产生裂缝的原因,只有这样提出的解决措施才能更加具有针对性,才能保障道路桥梁的质量,减少裂缝的产生。

三、合理的修补裂缝

及时在施工的过程中综合考虑各方面的因素,也不可避免的而出现裂缝,因此需要采取有效的手段里处理裂缝,保障道路桥梁的安全性,1.表面修补,这种方法是目前普遍的使用方法,利用水泥浆的特性,在混凝土的表面进行涂抹,来修补裂缝,这种方法即能够修补不同程度的裂缝,也不会影响混凝土的结构和承载力,因此一直以来受到的相关工作人员的追捧;2.灌浆修补法,这种方法比较适合比较深且已经影响道路桥梁的承载力和完整性的裂缝,表面修补已经不能够从根本上改善道路桥梁的结构强度,因此需要采用这种方法,灌浆修补法采用的主要的修补材料是水泥浆和环氧聚合物;3.嵌缝修补法,这种方法是要将裂缝进行开槽,向槽内填补材料,经过压实来修补裂缝,这种修补方法的成本较高,但是效果与其他的方法相比更好,在外观上更加的平整、美观,因此能够更好的保障道路桥梁的外观质量。

四、总结

道路桥梁中的裂缝不仅会影响外观的平整和美观,也会改变混凝土的结构和性能,缩短道路桥梁的使用寿命,造成国家资源和财力的浪费,因此施工人员以及相关的技术人员、监管人员要从思想上重视道路桥梁的裂缝问题,从多角度进行分析,掌握道路桥梁出现裂缝的原因,并采取有针对性的措施和手段,减少裂缝的出现,保障道路桥梁的质量和安全性,延长其使用寿命,保障人民的生命安全,保障国家财产安全,促进国家经济的发展和进步。

参考文献:

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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:

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[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.

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引言

公路桥梁是我国的基础通枢纽,是维持我国的经济持续健康发展的重要的生命线。随着我国的桥梁工程项目不断增多,在建设的规模上也不断扩大,在桥梁工程的质量方面也就提出了更新、更高的要求。

一、桥梁施工中裂缝出现的主要原因

1、混凝土沉降的因素

混凝土会由于重力的因素,使得混凝土中一些较重的颗粒石子下沉,而水泥浆会出现上浮的现象,一些模板和钢筋会对颗粒的下沉有一定的约束,使得混凝土内部不平衡,就会形成裂缝。在混凝土强度增长过程中或未达到设计使用状态时,混凝土的支撑结构若出现一些不同程度的上升、下沉或水平方向的偏移,就会在混凝土内部出现附加应力,当附加应力大于混凝土的抗拉强度时,就会出现裂缝,从而影响工程质量和进度。

2、温度造成的裂缝

现阶段桥梁所使用的材料为钢筋混凝土材料,而混凝土的材料特性之一是温度传导速度慢,而混凝土在构建的过程中,外界温度发生变化时会发生热胀冷缩,引起变形,而内外温度变化的不协调会导致混凝土内外变形不一致,进而在结构内部产生一定的拉力。当混凝土构件中的拉力值超过了混凝土材料本身所具有的抗拉强度时, 就会导致桥梁产生裂缝。由于温度原因所导致的桥梁裂缝,区别于其他裂缝最为主要的一个特征是其会因为温度的高低进行扩张或合并。导致温度产生变化的原因主要包括以下两个方面。

(1) 材料内部水化热的施放

在进行道路桥梁的施工时,混凝土浇筑厚度超过了2.0m时,因为混凝土中水泥在浇筑的过程中会进行水化放热,其内部温度就会升高,而外部温度远远低于内部,这就造成了内外温度差,从而导致道路桥梁的表面因温度应力差出现裂缝。

(2) 外界温度变化

如在进行蒸汽养护时,由于混凝土在蒸汽养护时温度非常高,而一旦蒸汽养护停止了一段时间,冬天寒冷的空气就会导致混凝土温度骤然下降,形成内外温差,从而容易造成裂缝。

3、施工材料质量问题引起的桥梁裂缝

施工材料的质量直接决定着桥梁的建设质量,不合格的施工材料会直接影响桥梁的正常使用。混凝土主要是由水泥、沙子、石子、掺合料和外加剂拌合而成的,作为桥梁施工最主要的原材料,如果混凝土的质量不过关,将会给桥梁施工带来巨大的安全隐患。比方说,作为混凝土的组成材料之一,沙子的质量至关重要,不同的质量等级,与之对应的水泥和拌合水用量的多少也会不同,混凝土的强度和收缩抗压能力都会受到影响,如果在施工中使用粒径过小的不符合标准的特细沙,在桥梁在施工过程中就会出现大量的裂缝,对整个桥梁的施工质量造成影响。另外矿石中云母的含量也会对水泥和骨料的粘结力产生一定的影响,混凝土的强度也会因此受到一定程度的影响。

二、防止桥梁施工中裂缝出现的措施

1、改善混凝土的日常养护

做好混凝土日常的养护工作对于维持桥梁质量是至关重要的,随着桥梁使用年限的增长或是温度的急剧变化,桥梁的损坏程度会不断加深,尤其是混凝土桥面,要及时的对桥面进行检测,并采取适当的修理措施。在桥梁施工过程中,应该对混凝土维护工作予以重视,及时对混凝土表面进行清理,防止混凝土处于不利的环境条件下,有效的保护混凝土内部结构,保证工程使用寿命。

2、对温度进行控制

由于桥梁本身形态很大,大气温度又很难控制,因此大气温度对桥梁温度的影响很难改变。但是大气温度的变化过程比较缓慢,保证混凝土的强度,就可以有效避免裂缝产生,做好温度监测工作,对于气温变化较大的情况采取一定的保温措施即可,例如在气温骤降时,为了避免混凝土桥面温度急剧变化需要进行保温。对于桥梁温度的控制主要是在混凝土的浇筑阶段,参考混凝土的标准浇筑方法,浇筑的时候合理降低浇筑速度,增加浇筑面积,在混凝土内铺设冷水管,浇筑过程中用通水的方式维持混凝土结构的温度相对稳定。

3、选择合适的混凝土材料

在进行水泥的选择时,要考虑到水泥的水热化程度,尽量选取水热化低的水泥材料,并且限制水泥的单位用量,降低混凝土骨料的温度,采取合理有效的散热措施,以缩小温差,有效预防裂缝的生成。桥梁工程所用的粗骨料应是坚硬的碎石子,在不同的桥梁该工程中,根据钢筋的不同来选取不同粒径的粗骨料,为了保证粗骨料的质量,在采购时要对粗骨料进行碱活性监测。在桥梁工程中,一般选取的细骨料的粒径小于5毫米,一般采用河沙,不应使用海砂。对于级配高且颗粒中不含其它杂质的粗骨料来说,在使用前也要进行检验,确保工程质量。一般使用的拌合水中会含有一些有害物质,如糖类、游离酸类、盐类等,会影响水泥的硬化,所以需要选择合适的拌合水。在混凝土浇筑过程中,也可以根据外加剂的特点来选择合适的外加剂。水泥在混凝土结构中起着重要作用,在桥梁施工过程中要选择耐久性强,拟合性强的水泥,提高混凝土结构的坚固性。在混凝土配合比配制时,要考虑到影响混凝土结构的各种因素,选择合适的配合比,降低出现裂缝的几率。

4、做好裂缝修补工作

(1)做好不同裂缝状态下的修补工作

根据实际的裂缝状况,裂缝修补可分为活动与静止裂缝修补两种,其中,静止裂缝的修补办法为:裂缝宽度在0.3mm以内时,对于混凝土浅层,可使用水泥浆液或者环氧树脂浆液进行表面封闭,而对于深层混凝土修补,则可使用低粘度的环氧树脂浆液或者甲基丙烯酸脂浆液来浇灌;当裂缝宽度在0.3mm-1mm之间时,可采取环氧树脂浆液的方法进行灌注;当裂缝宽度在1.0mm以上时,对裂缝修补之前,要先在裂缝表面位置进行水泥浆界面剂的涂刷,同时,应用微膨胀的水泥砂浆液来修补。而活动裂缝的修补办法为:为防止裂缝进一步裂开,可采取静止裂缝的修补法来修补裂缝,当活动裂缝不能用静止裂缝法来修补时,可对混凝土结构进行限制,防止其变形,并用柔性材料处理裂缝。

(2)表面裂缝修补技术

在混凝土的裂缝修补中,表面裂缝修补是常用的修补技术,主要为表面涂浆,也就是在混凝土的裂缝表面进行水泥浆涂抹。对于一些桥梁工程,为了满足工程防腐的需求,可用环氧胶泥来涂抹表面,并在涂浆之后进行刷漆处理。混凝土表面的修补工作结束后,混凝土有时因应力原因会出现再开裂问题,为了保证混凝土裂缝的修补工作顺利完成,可将玻璃纤维布粘附于裂缝表面。

(3)灌浆法与嵌缝法工艺

对于桥梁工程来说,当裂缝危及桥梁结构时,再用表面修补就无法有效弥补裂缝了,这时可采取灌浆法来处理裂缝,灌浆法主要是指把浆质料运用真空压力设备压到裂缝当中,当浆质料硬化之后,为防止裂缝,使其具有密封性能,会与混凝土形成稳定的结构整体。在裂缝修补技术中,嵌缝法是比较有效的,为有效封堵裂缝,可在裂缝位置开槽,并向槽内进行止水材料填充,这种修补技术可使裂缝外观更为平滑。

(4)结构加固法与密封检查

对于道路桥梁来说,有些裂缝不仅影响桥梁外观,还会影响混凝土的结构性能,使得桥梁使用寿命缩短,为了规避这种裂缝问题,可运用结构加固的方法加固混凝土,通常结构加固的方法主要包含支点、预应力加固及加大截面面积等,以确保混凝土的加固补强。在裂缝封闭之后,可在裂缝处涂上层肥皂水,由灌浆嘴进行空气通入,若存在漏气位置,就对其进行修补,若无漏气现象就可判断为合格。而封口完成后,可采取空气压缩法来检查灌浆的密实度,在修补中,一旦发现问题,就及时进行补救,以确保裂缝修补的有效性,延长桥梁的使用寿命。

结束语

在桥梁施工当中,为了延长桥梁的使用寿命,加强裂缝问题的关注是必要的,其直接影响桥梁整体的施工质量与应用性能。为了有效防控裂缝问题的出现,在设计阶段,要做好荷载设计和应力计算工作;在施工阶段,应严格按照施工图纸和施工规范进行施工,亦应加强对混凝土材料及其配合比控制,提升混凝土的施工质量,同时,加强混凝土施工工序与养护的管理和监控工作,确保桥梁的整体质量;在使用阶段应及时进行混凝土的维护和清理工作,保证使用寿命。针对出现的裂缝问题,要采取合理的裂缝修补工艺进行及时修补,以确保桥梁工程的使用寿命。

参考文献

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公路桥梁缺陷不仅影响外观形象,也会对桥梁的强度、耐久性产生影响,严重的则可能影响结构安全。因此,对公路桥梁产生缺陷的部位及施工工艺,必须引起施工、管理方的重视,确保其不出缺陷或尽量少出不影响结构耐久性和安全的小缺陷。

1、混凝土桥梁结构表层缺陷及产生原因

(1)蜂窝:施工不当所致,混凝土灌注中缺乏应有的振捣,分层灌注时违反操作规程,运输时混凝土产生离析,模板缝隙不严,水泥砂浆流失等。

(2)露筋:施工质量不好,如灌注时钢筋保护层垫块位移,钢筋紧贴模板,保护层处混凝土漏振或振捣不实。

(3)麻面:施工时采用模板表面不光滑,模板湿润又不够,致使构件表面混凝土内的水份被吸去。

(4)空洞:结构上钢筋布置过密,施工时混凝土被卡住,又未充分振捣就继续灌注上层混凝土,此外,严重漏浆亦能产生空洞。

(5)磨损:混凝土强度不足,表层细骨料太多,车轮磨损,高速水流冲刷,水流中又夹杂大量砂石等推移质或冰凌等漂浮物。

(6)锈蚀、老化、剥落:保护层太薄,结构出现裂缝,雨水浸入,钢筋锈蚀膨胀引起剥落,严寒地区冰冻及干湿交替循环作用,有侵蚀性水的化学侵蚀作用。

(7)表层成块脱落:外界作用。

(8)构件变形、接缝不平:施工不善或荷载作用下形成的变形等。

以上可采用混凝土修补或水泥砂浆修补法。常用修补材料为环氧材料。

2、混凝土构件裂缝缺陷及产生原因

钢筋混凝土简支梁桥常见裂缝有网状裂缝、下缘受拉区的裂缝、腹板上的竖向裂缝、腹板上的斜向裂缝、运梁不当引起的上部裂缝、梁端上部裂缝、梁侧水平裂缝、梁底纵向裂缝。预应力混凝土梁、悬臂梁和连接梁桥的常见裂缝有先张法梁梁端锚固处的裂缝、后张法梁梁端锚固处的裂缝、腹板收缩裂缝、悬臂梁剪切裂缝、悬臂箱梁锚固后接缝中的裂缝、底板裂缝、箱梁弯曲裂缝、连接梁弯曲裂缝、合拢浇筑段的裂缝、预应力梁下翼缘的纵向裂缝。

构件裂缝产生的主要原因有四方面:一是与材料性质有关的因素,如水泥的反常凝固,混凝土的离析与泛浆,水泥的反常膨胀,骨料中含有泥土,使用了反应性骨料或风化岩、混凝土干燥收缩。二是与施工有关的因素,如混合料搅拌不均匀,搅拌时间过长,用泵压送时水泥量及用水量的增加,灌注顺序的差错,灌注速度太快,振捣不充分,配筋混乱,保护层厚度不够,施工缝处理不当,模板变形,漏浆,支架下沉,脱模过早,硬化前受振动和荷载作用,初期养生中急剧干燥,养生初期冻害。三是与环境条件有关的因素,如周围环境与湿度的变化,构件内外温度的差异,反复冻融,内部钢筋锈蚀,因火灾而使混凝土表面受高温熏烤,受盐类的化学腐蚀。四是与构造、外力有关的因素,如设计荷载以内的荷载,设计荷载以外的荷载,以地震力为主的荷载,截面尺寸及钢筋用量不足,结构物不均匀下沉。

3、桥梁墩台常见裂缝

(1)墩台网状裂缝(由于混凝土收缩干燥引起或混凝土内部水化热和外部气温的温差及日气温变化影响和日照影响而产生的温度拉应力)。

(2)从基础向上发展至墩台上部的裂缝(基础松软产生不均匀沉降造成)。

(3)墩台身的水平裂缝(多为混凝土贯注不良所引起)。

(4)翼墙和前墙断裂的裂缝(往往由于墙间的填土不良。冻胀或基层承载力不足,引起下沉或外倾而产生开裂)。

(5)由支承垫石从下向上发展的裂缝(主要是由于墩台帽在支承垫石下未布置钢筋所致或可能受到较大的冲击力)。

(6)桥墩墩帽顺桥轴线横贯墩帽的水平裂缝(主要是局部应力所致,因梁和活载的作用力集中地通过支座传至桥墩,使其周围墩顶其他部位产生拉应力)。

(7)双柱式桥墩下承台的竖向裂缝(由于桩基下沉不均匀或局部应力所致)。

(8)支承相邻不等高的墩盖梁、雉墙上的竖向裂缝(由于局部应力所致)。

(9)墩台盖梁自上而下的垂直裂缝(桩基下沉不均匀而引起盖梁上的不均匀受力)。

(10)镶面石突出的裂缝(由于镶面石与墩台连接不良所引起)。

(11)悬臂桥墩角隅处的裂缝(由于局部应力引起)。

以上可采用刻槽封闭或凿槽嵌补方法,加配钢筋修补法,钢板粘贴修补裂缝,表面喷浆修补裂缝,用柔性表面封闭法修补裂缝,灌浆封闭裂缝修补法等。

4、钢筋混凝土桥面板缺陷及产生原因

混凝土开裂、混凝土剥离,断面破损、钢筋外露、锈蚀,混凝土质量下降,异常变形等。这些是由于荷载增大(构件承载力不足),构造上的缺陷(桥面板端部等),支撑结构不完整(主梁等构件刚度不足等),施工上缺陷(保护层不够、蜂窝麻面等),气象作用(冻融作用、化学作用、盐腐蚀等),灾害(地震、火灾、受落下物撞击等),徐变及收缩过大等。

桥面板损坏的维修方法有修补施工法、加盖板施工法,支架施工法等。

一般桥面补强层加固方法有底面加固和顶面加固。

底面加固主要是喷射钢纤维砂浆,焊接钢筋网并喷射钢纤维混凝土或钢纤维砂浆。顶面加固主要是采用钢筋混凝土加厚或钢纤维混凝土加厚、聚合物混凝土加厚、膨胀混凝土加厚等并在接合处凿毛处理加锚固钢筋。

目前国内外许多大公司和科研结构都投入很大力量对这一难题进行研究,开发桥梁的养护、维修、加固及更换的系列技术,并相应开发出一批新型修复材料,能够有效的解决上述“瓶颈”的难题。

5、介绍几种新型的处理方法

(1)“壁可”法:

采用橡胶管注入器,利用其持续的恒定压力将树脂材料自动注入到缝中,注入材料粘度极低,可深入到宽仅0.02mm 的细缝末端,恢复结构强度。

(2)修补路面裂缝、坑洼、麻面:

采用不同粘度的树脂材料对各种宽度的裂缝进行灌注,可立即开放交通。对坑洼、麻面采用树脂砂浆镘抹,材料柔韧、耐磨、抗滑,与铺层结合牢固。

(3)路面防滑铺装方法:

在弯道、交叉路口等重要路段铺设树脂砂浆,可取得优异的防滑效果,保证行车安全。

(4)隧道、涵洞不渗漏水的治理方法:

摒弃传统的堵水思想,采取引导的方法,对接缝、裂缝、衬砌面渗水均有对策。

(5)桥梁结构的维修、加固方法:

采用钢板贴合、增设桁梁等方法恢复或提高构件强度,增加承载力。对砼构件的肃落、缺损,用聚合物改性材料修补,以防钢筋锈蚀或进一步损坏,美化外观。

(6)桥梁伸缩缝:

有九大类、数十个规格型号可供选择,用柔性树脂砂浆作为回填材料更能发挥其优良性能。

(7)砼及钢构件的涂装防护方法:

用于防止构件的破坏,对盐害、碱骨料反应、中性化、化学腐蚀、冻融破坏等均有相应的对策,涂层美观持久。

参考文献:

[1] 郭喜付,崔凤华.浅谈公路桥梁缺陷成因及修复加固技术[J]. 黑龙江科技信息. 2007(05)

[2] 盖群.浅谈公路桥梁缺陷成因及修复加固技术[J]. 黑龙江科技信息. 2008(12)

[3] 周明.论公路桥梁缺陷产生的原因及其修复加固技术[J]. 今日科苑. 2008(04)

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之所以要在道路桥梁的施工建设过程中加强对于裂缝问题的关注,其最为根本的原因就是这些裂缝对于道路桥梁的危害是比较严重的,尤其是在后期的使用过程中这种危害表现的更为明显,具体来说,其危害主要表现在以下几点:

(1) 首先,道路桥梁中的裂缝能够严重的造成其结构的损坏,进而影响其结构的稳定性,有的裂缝正是发生在其主体结构上,因此,其本身就能够直接影响到整个道路桥梁的结构稳定性,还有些裂缝虽然是发生在表面,但是随着这些裂缝的渗透作用使得道路桥梁的内部必然也会随之受到一定的损害,进而影响其结构。

(2)其次,一旦道路桥梁出现裂缝问题,那么必然也会使得原来处于道路桥梁内部的一些钢筋暴漏在表面,进而在风吹日晒下就很可能出现腐蚀问题,最终影响到道路桥梁使用的安全性和稳定性。

(3)最后,道路桥梁一旦出现了裂缝问题必然也会严重的缩短其服役年限,这一影响主要就是间接影响,比如上面的结构损坏或者是钢筋的腐蚀都会影响到道路桥梁的使用安全,进而就会缩短其服役时间。

2.道路桥梁施工中混凝土裂缝产生的原因分析

水泥、骨料以及一些外加剂和掺合料一起构成了混凝土,如果在施工中使用劣质的混凝土就会导致桥梁裂缝的产生,当然,导致混凝土出现裂缝的原因还有在搅拌、浇筑和施工过程中操作不当或外部环境的影响等[1-2]。

2.1劣质的混凝土原材料引起的混凝土裂缝

如果组成混凝土的原材料质量不达标,将会引起施工中混凝土裂缝的产生。由于组成混凝土骨料的质量不合格,将会影响到混凝土的强度,从而导致混凝土搅拌时的需水量随之增

加或减少,进而影响混凝土的收缩,最终导致混凝土出现裂缝。

2.2荷载引起的混凝土裂缝

荷载引起的混凝土裂缝,即混凝土桥梁在常规的静、动荷载及次应力下所产生的裂缝。主要有:第一,对于直接应力裂缝的产生是由于桥梁的设计阶段存在着漏预算或不完全预算的现象,从而导致荷载预算不足,又加上在施工中机械和材料的堆积,最终导致由于荷载超标而引起混凝土裂缝的产生;第二,对于次应力裂缝的产生是由于施工设计阶段预算不周、不全面,从而忽略或多算了在施工过程中开洞、凿槽等会引起荷载变化的因素,进而导致混凝土裂缝的产生。

2.3温度变化引起的混凝土裂缝

由混凝土的组成成分不难看出,混凝土具有热胀冷缩的特征。在施工中,无论是内部的还是外部的环境变化,都会引起混凝土发生形态上的变化,而一旦混凝土体积变形发生异常,那么结构上所产生的应力将对混凝土的强度产生影响,从而导致由温度变化所引发裂缝的产生。而道路桥梁施工中的温度变化是由多种原因引起的,例如天气的突然变化、四季的温差

以及日照都会引起温度的变化,从而引起施工中混凝土裂缝的出现。

2.4收缩冻胀引起的混凝土裂缝

收缩和冻胀是造成混凝土裂缝的最为常见的一种因素,其中收缩引起的裂缝主要是由于混凝土的体积发生了较大的变形。由于施工中混凝土表面的水分蒸发吸收很快,而混凝土内部的水分相对来说损失比较小,因此混凝土表面的变形不能与混凝土内部的变形同步,所以当表面混凝土的拉力超过其荷载时,就会产生裂缝。而冻胀引起的裂缝主要是发生在气温低于零摄氏度的时候[3],此时混凝土会呈现结冰状态导致混凝土体积膨胀,最终导致混凝土裂缝的出现。

3.桥梁裂缝常见裂缝处理方法

3.1压力灌浆修补法

指施加一定的压力,将某种浆液灌入结构物内部裂缝中去,以达到封闭裂缝,恢复并提高结构强度、耐久性和抗渗性能的一种修补方法。此法一般用于裂缝多且深入结构内部或

结构有空隙的修补场合,它包括水泥灌浆、化学灌浆。第一,水泥灌浆的工艺流程包括六个部分:裂缝检查及处理--钻孔及清孔--止浆或堵漏处理--压水试验--灌浆--封孔及质量检查。在每一道工序操作中,都应严格遵守相应的施工规范,否则起不到良好的效果。第二,采用化学村料灌浆,修补结构裂缝,可以大大改善灌浆村料的可灌性能,施工机械简单,操作简便,其应用日趋广泛。用于修补混凝土裂缝的化学灌浆村料,常用的主要有环氧树脂灌浆村料和丙烯酸醋类灌浆村料两种。

3.2表面粘贴修补法

指用胶黏剂把玻璃布或钢板等村料粘贴在裂缝部位的混凝土面上,达到封闭裂缝的目的的一种修补方法。

3.3表面封闭修补法

包括填缝、表面抹灰、凿槽嵌补、表面喷浆等几种。

(1)填缝是砖石砌体裂缝修理中最简便的一种方法操作时,将缝隙清理干净,根据裂缝宽度不同分别用勾缝刀、抹子、刮刀等工具进行操作,所用灰浆通常采用1:2.5或1:3水泥砂浆,一般不得低于砌筑灰浆的强度。填缝处理后可在美观、耐久性等方面起到一定的作用而对砌体的整体性、强度等方面所起的作用甚微。

(2)除了上面的方法之外,我们还常用对村料外面进行抹灰处理的方法。这种方法指的是通过水泥浆、水泥砂浆、环氧基液及环氧砂浆等村料涂抹在裂缝部位的砖石砌体或混凝土表面上一种修补方法。首先应该对村料进行外表处理,尽量的把村料的外表打毛,还要确保毛面处于同一个水平线上,之后对其进行必要的冲洗处理,最后用水喷洒,这样可以防止因为过于干燥而影响性能。在进行涂抹工作的时候必要要掌握好力度,不可过厚也不可过于薄,因为过于厚了会使得泥浆因为本身的重力影响而掉落。如果过于薄,就会出现缝隙。通常把厚度掌握在一厘米到两厘米之间。

4.道路桥梁施工裂缝的预防

4.1加强对于施工原材料的控制和管理

对于道路桥梁施工原材料的管理是一个重点问题,当然也是造成裂缝问题出现的主要原因。基于这一点,在今后的施工过程中必须加强对于原材料的控制和管理,首先应该切实保障其自身的质量,然后对于混凝土施工而言,还应该保障其配置的比例最为恰当合理,避免因为这种配置不当而造成裂缝的出现。

4.2加强具体施工过程的管理和控制

因为在整个的道路桥梁施工过程中存在着较多的因素会导致裂缝问题的出现,这也就说明在具体的施工管理中需要控制的要点是比较多的,尤其是对于一些细节的把握更应该慎重。基于此,必须切实提高施工人员的整体素质,确保其具备相应的施工资质,然后针对具体的施工环节加强对于设计图纸和相关标准的研究,切实保障施工的准确性。

4.3加强施工后期的养护工作

对于道路桥梁施工中出现的裂缝问题来说,后期的养护过程也是极为关键的,尤其是对于混凝土施工技术而言,更是应该把握最终的养护环节,确保养护工作的有效性,重点加强对于温度和湿度的控制,避免因为这两点而造成裂缝问题的出现。

5.结束语

加强混凝土裂缝的防治是提高道路质量的重要途径。因此,需要对混凝土裂缝的成因进行深入分析,及时采取有效措施进行裂缝治理,尽量避免出现混凝土裂缝的现象,从而保证道路工程能够顺利开展。

参考文献:

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1 桥梁检测和维护加固的目的和意义

桥梁检测的意义十分重要,主要包含以下几点:检测能够对重大桥梁进行评定,对竣工后的工程质量进行判定,确定桥梁工程是否可靠;通过检测,判定桥梁是否需要加固,因为目前的车辆载重不断增大,交通量也呈上涨趋势,按照原有标准制定的荷载设计的桥梁是否能够承受现代交通的压力;通过检测,判定桥梁的各个部位的沉降、裂缝等情况是否能够承受实际承载,判断是否需要加固措施;通过检测,判断桥梁采用新型结构建造的可靠性和实践性,更好的为新型结构设计理论进行改善;通过检测确定集装箱或大型工厂设备等超重车辆通过时,桥梁是否能够承受其负载,是否需要采取临时加固措施;对于已经采取加固措施的桥梁的施工质量进行检查,判定将技术是否可靠并合理。

桥梁维护加固技术在如今交通运输量的大幅增加下尤为重要,相关部门一定要保证桥梁工程的完整、安全、耐久和适用,不断提高桥梁的承载能力和运行能力。因此桥梁维护加固就要做到以下几点:维护加固设计和施工尽量保留有价值的构件,避免大面积的更换或拆除,尽量对原结构不进行损伤;维护加工的设计要和施工结合,将新结构和原有结构协同工作;在对大型桥梁进行加固时,加固方案最少要保证两个,还要对加固方案进行对比和评价;桥梁加固后的结构寿命要达到原有桥梁的寿命;如果桥梁结构的主要结构损伤或失效,经过评估后无法满足结构安全的要求,就需要立刻进行加固措施,具体加固范围和内容要通过评估委员提出的要求确定,判定是对整座桥梁加固还是某个区段或构件加固;桥梁加固过程要采取适当的安全措施,保证结构安全和人员安全;桥梁加固施工中尽最大能力降低对行人和车辆的干扰,以及对环境的污染。

2 桥梁维护加固技术

2.1 桥梁结构裂缝修补

桥梁混凝土结构的裂缝情况是很普遍的,也是无可避免的问题,主要和材料伸缩性质相关。裂缝后的混凝土和二氧化碳反应,修补不及时就会继续恶化,最终导致桥梁结构安全隐患。引起桥梁出现裂缝情况的原因很多,主要有温度裂缝、收缩裂缝、剪切裂缝、大负荷造成的弯曲裂缝等。裂缝主要的修补方式有表面粘贴修补、表面封闭和压力灌浆三种方法,其中压力灌浆修补的方法效果很好,对于裂缝宽度超过0.25毫米的桥梁混凝土结构,按照灌浆材料的不同,可以分为化学灌浆修补和水泥灌浆修补两种方法。

混凝土表面出现缺陷主要表现为磨损、麻面、露筋、空洞或剥落等。大多数的缺陷都是和气候因素或设计相关,其修补方式先将受损部分铲除,然后再进行修补,一般使用混凝土、环氧树脂粘结材料和水泥砂浆,但是环氧树脂粘结材料的成本很高,应用的范围也没有混凝土广泛,所以下文主要对混凝土和水泥砂浆修补的注意事项进行说明。利用混凝土修补时,混凝土的级配要高于或等于原来的混凝土级配,水灰的配置也应该较小,并且加入适当减水剂,可以采取直接浇筑、压浆或喷射三种方法,要保证新旧混凝土的结合面附近喷涂封闭浆液,浆液要喷射两层。修补位置如果比较深,使用的材料和原来的混凝土类型一致,可以适当添加骨料降低砂浆的干缩性,提高强度,但是配合比要适当,方法可以为机械喷浆或者人工涂抹,对于面积较小的可以使用人工涂抹,而面积大的使用接卸喷浆,更好的保证强度和密实度,在接合面之间形成耐久度高和强度高的结构。

2.2 桥梁结构加固技术

桥梁结构的加固主要有主梁加固、主梁负弯矩加固、主拱圈加固和悬臂孔主梁加固。

主梁加固技术:在挑梁顶中间设置伸缩缝,在挑梁上铺装行车道;人行道梁在挑梁悬臂部分假设,一端假设在路堤支墩处,另一端架设在边蹲挑梁上。

主梁负弯矩的加固主要对纵向受拉钢筋进行思考,布置在原来的铺装层内,采用浇筑钢纤维砼对负弯矩桥面进行铺装,并且保证和梁顶翼缘板保证整体性和牢固性。

主拱圈加固技术:横系梁尺寸在桥梁上都很小,所以横向联系偏差。所以在主拱圈加固过程中,可以利用对横系梁截面尺寸进行加大,用横隔板代替横系梁,这样能够提高横向整体性。另外,也可以利用拱肋或拱波外包钢筋网,然后喷射混凝土的方法,这样也能提高整体的承载能力和刚度。

悬臂孔主梁加固技术:牛腿在悬臂量桥梁中作用显著,其受力情况复杂,而目前的理论结果都是近似值。目前对于悬臂梁路桥的牛腿部分的加固主要采取两种方法:第一,挂梁的两个支点改成多个支点;第二,牛腿处原来的混凝土更换成浇筑刚纤维混凝土,并且使用环氧砂浆进行黏结。

2.3 桥梁维修加固工程举例

在这里以重庆市省某公路桥梁的加固工程举例说明。这座桥梁修建于1987年,因为时间较长也没有适当维护,桥梁结构出现了一定的问题。这些问题主要是桥梁边板混凝土脱落,中板有缝隙,底板露出钢筋。在对这座桥梁加固维修时,初步计划的准则是尽可能降低原来结构的损坏,以保证桥梁适应公路运输的承受力和耐用性的规定。主要的施工方案如下:

2.3.1 对混凝土桥面的维修加固。除去已经坏掉的桥面上混凝土,对钢筋做除锈工序。根据桥梁的损坏程度采用适当的方式进行维修。

2.3.2 中板及台帽裂缝的维修。对露在外部的钢筋进行除锈处理,对裂缝位置进行浇筑封胶处理。此时应该注意:使用钢丝对表面松散层进行清理同时用丙酮清洗。

2.3.3 其他细节注意。应该合理选择维修加固施工材料。施工中使用的纤维材料、树脂类粘结材料应该符合工程需要。3 结语

总之,桥梁的全面检测和维护加固是十分复杂的,但同时也很重要,相关部门和单位要及时对桥梁进行全面检测,采取一定的维护加固措施。保证桥梁的安全性和可靠性,首先就要意识到桥梁检测的重要性,并且掌握桥梁的维护加固技术和措施,因此对桥梁检测和加固技术还需要进一步探讨和研究,保证桥梁事业的更好发展。

参考文献

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近些年,我国桥梁工程建设不断增多,混凝土的应用需求量日益俱增,有关混凝土的应用技术也得到很大提高,现阶段,在桥梁工程建设中混凝土应用技术不断提高,但是混凝土裂缝问题依然存在,对桥梁工程的外观与使用寿命均产生了较大的影响,对混凝土的裂缝问题进行分析,并采取有效措施进行控制,已成为桥梁施工中的重要任务。

一、常见的混凝土裂缝问题及其原因

1. 干缩裂缝问题及其原因

在桥梁施工当中,干缩是常见的裂缝问题,当混凝土结硬及表层水分蒸发之后,混凝土的湿度降低,体积变小,就会出现缩水收缩的问题,亦称为干缩。特别是混凝土浇筑后的4 个小时左右,混凝土结构及其构件表面,就会出现长短不一、形状不规则的裂缝,若干缩裂缝较轻,则会直接影响混凝土的外观;对于桥梁工程来说,若出现较严重的干缩裂缝,混凝土的保护厚度就难以满足要求,无法有效保护钢筋的目的。而且干缩裂缝是因混凝土水分蒸干才出现裂缝的,这种裂缝是不可逆转的。

2. 荷载裂缝问题及其原因

荷载裂缝所指的是在桥梁施工中,混凝土因动荷载、常规静与次应力之下所出现的裂缝,可分为直接的应力裂缝与次应力裂缝。直接应力裂缝主要是由于结构计算存在漏算问题,计算模型不够合理,施工当中,没有依据设计图纸来施工,结构受力模式不准确,或者载荷超过设计荷载等造成的,而次应力裂缝则是结构物实际的工作状态与计算存在差异,施工中受力钢筋处理不恰当,这样就存在容易存在裂缝问题。

3. 温度裂缝问题及其原因

通过混凝土的构成成分来看,混凝土也存在热胀冷缩特征,桥梁施工当中,由于内外环境的变化,可能会出现混凝土形态变化的问题,一旦混凝土的体积出现变形,就会出现结构应力不合适问题,对混凝土强度造成影响,进而出现裂缝问题。在桥梁施工当中,引起混凝土温度变化的原因较多,如四季温差变化、天气突然变化及日照引起的温度变化等,这些变化均可能出现裂缝问题。

4. 沉缩裂缝问题及其原因

在桥梁施工当中,混凝土浇筑2 小时左右后,随着混凝土的塑性收缩或者泌水沉降会出现裂缝,这种裂缝就是沉缩裂缝,当混凝土的浇注速度越快且高度越大时,其沉陷量就会越大,而且当水灰比例越高,水泥量应用越多时,其塑性收缩的裂缝量也越大,这让混凝土难以有效地保护钢筋。

二、控制桥梁施工中有关混凝土裂缝问题的措施

1. 做好桥梁施工前的设计荷载与桥梁布局工作

在桥梁施工的设计环节,有关技术人员应依据自身项目的具体状况,对桥梁工程整体的布局实施规划,并合理布局施工中的钢筋位置,同时,技术人员还要全面考虑桥梁施工中的机械荷载问题,让设计荷载超出现实施工的荷载,以确保实际荷载当中的混凝土强度,以克服混凝土裂缝出现问题。

2. 加强混凝土构成材料的控制

在桥梁施工当中,为了提高混凝土的抗裂强度,加强混凝土相关构成材料质量方面的严格把关是很必要的,尤其是骨料直径的大小、水泥强度质量与抗压强度等均应严格检查筛,以确保混凝土构成材料的质量,使其能符合所设计的预算荷载。在混凝土制作中,还应注意混凝土各类材料的配比,混凝土搅拌的合理性,并依据实际情况与有关规定来计算混凝土材料配比,并控制搅拌时需要的水量,从而尽量防止混凝土出现体积变形问题,确保混凝土抗裂能力。例如,混凝土中的干缩问题,当水灰比值越大时,其干缩问题就越严重,控制好混凝土中的水灰比例是非常重要的,并适当添加些减水剂,有效预控混凝土出现干缩问题。

3. 做好混凝土质量的监控工作

在桥梁施工当中,对混凝土材料的配合比进行严格控制是必要的,依据混凝土的和易性要求、强度等级与质量检验等来确定配合比,然后对水泥用量与水灰比进行严格控制,监理方需要加强监督控制。为了做好混凝土质量工作,尽量选择优质石子,对砂子的含量与粒径进行合理控制,降低混凝土的空隙率,增强桥梁混凝土的抗裂性能。混凝土浇筑之后,要做好养护工作,通过养护实践可知,在整个桥梁施工当中,混凝土的养护工作是非常重要的环节,若忽视了混凝土养护工作,会对混凝土强度造成影响,并出现裂缝问题。尤其是在高温天气下的施工,更需要加强养护工作,经常对其实施浇水养护,这可减少裂缝问题出现,并且能降低混凝土因收缩出现的约束力,从而有效预防控制裂缝问题。

4. 做好裂缝修补工作

(1)做好不同裂缝状态下的修补工作

根据实际的裂缝状况,裂缝修补可分为活动与静止裂缝修补两种,其中,静止裂缝的修补办法为:裂缝宽度在0.3mm 以内时,对于混凝土浅层,可使用水泥浆液或者环氧树脂浆液进行表面封闭,而对于深层混凝土修补,则可使用低粘度的环氧树脂浆液或者甲基丙烯酸脂浆液来浇灌;当裂缝宽度在0.3mm-1mm 之间时,可采取环氧树脂浆液的方法进行灌注;当裂缝宽度在1.0mm 以上时,对裂缝修补之前,要先在裂缝表面位置进行水泥浆界面剂的涂刷,同时,应用微膨胀的水泥砂浆液来修补。而活动裂缝的修补办法为:为防止裂缝进一步裂开,可采取静止裂缝的修补法来修补裂缝,当活动裂缝不能用静止裂缝法来修补时,可对混凝土结构进行限制,防止其变形,并用柔性材料处理裂缝。

(2)表面裂缝修补技术

在混凝土的裂缝修补中,表面裂缝修补是常用的修补技术,主要为表面涂浆,也就是在混凝土的裂缝表面进行水泥浆涂抹。对于一些桥梁工程,为了满足工程防腐的需求,可用环氧胶泥来涂抹表面,并在涂浆之后进行刷漆处理。混凝土表面的修补工作结束后,混凝土有时因应力原因会出现再开裂问题,为了保证混凝土裂缝的修补工作顺利完成,可将玻璃纤维布粘附于裂缝表面。

(3)灌浆法与嵌缝法工艺

对于桥梁工程来说,当裂缝危及桥梁结构时,再用表面修补就无法有效弥补裂缝了,这时可采取灌浆法来处理裂缝,灌浆法主要是指把浆质料运用真空压力设备压到裂缝当中,当浆质料硬化之后,为防止裂缝,使其具有密封性能,会与混凝土形成稳定的结构整体。在裂缝修补技术中,嵌缝法是比较有效的,为有效封堵裂缝,可在裂缝位置开槽,并向槽内进行止水材料填充,这种修补技术可使裂缝外观更为平滑。

(4)结构加固法与密封检查

对于道路桥梁来说,有些裂缝不仅影响桥梁外观,还会影响混凝土的结构性能,使得桥梁使用寿命缩短,为了规避这种裂缝问题,可运用结构加固的方法加固混凝土,通常结构加固的方法主要包含支点、预应力加固及加大截面面积等,以确保混凝土的加固补强。在裂缝封闭之后,可在裂缝处涂上层肥皂水,由灌浆嘴进行空气通入,若存在漏气位置,就对其进行修补,若无漏气现象就可判断为合格。而封口完成后,可采取空气压缩法来检查灌浆的密实度,在修补中,一旦发现问题,就及时进行补救,以确保裂缝修补的有效性,延长桥梁的使用寿命。

三、总结

在桥梁施工当中,为了延长桥梁的使用寿命,加强裂缝问题的关注是必要的,其直接影响桥梁整体的施工质量与应用性能。为了有效防控裂缝问题的出现,在施工过程,要做好荷载设计工作,严格按照荷载设计来施工,加强混凝土相关材料的配比控制,提升混凝土本身强度,同时,加强混凝土施工工序与养护的监控工作,可确保桥梁的整体质量。针对出现的裂缝问题,要采取合理的裂缝修补工艺进行及时修补,以确保桥梁工程的使用寿命。

参考文献:

[1]白永忠. 公路桥梁施工中混凝土裂缝问题探讨[J]. 科技与企业,2013,08:198.

[2]陶伟峰. 桥梁施工中关于混凝土桥梁裂缝问题的研究[J].科技资讯,2011,24:80.