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淺議混凝土橋梁工程裂縫及其修補技術
2012-06-28 來源:期刊之家
1、引言

  在混凝土工程中,裂縫通常是由于以下因素產生:混凝土內部應力或外部荷載的作用、溫差、干縮變化等。可以說在橋梁的混凝土結構以及其他混凝土構件中,裂縫是普遍存在的,有一種說法是,幾乎所有的混凝土構件都是帶裂縫工作的。但按照規范的規定,裂縫寬度小于或等于0.05mm的部分,對結構的安全及使用是不會構成大危害的,允許其存在;對于寬度大于0.05mm的較大大裂縫應嚴格控制,在施工工作應盡可能控制其數量及寬度,尤其是處于腐蝕環境中的混凝土結構,更應該控制裂縫。

  2、橋梁混凝土工程中常見裂縫的類型、產因及危害

  盡管在橋梁混凝土結構中,結構及構件所產生裂縫的形態各異,但總結大量出現裂縫的工程實例可發現,裂縫的產生有其主導的原因,按照裂縫產生的原因不同,常見裂縫可分為:沉縮裂縫、干縮裂縫、溫度裂縫、化學作用裂縫、應力裂縫及施工因素裂縫等六大類。下面逐一說明。

  2.1沉縮裂縫產因:混凝土澆筑完成1-3小時內,隨泌水而沉降或隨混凝土塑性收縮產生的裂縫。混凝土澆筑高度越大,澆注速度越快,沉陷量越大;水泥用量越大、水灰比越高,塑性收縮裂縫量越大。使得鋼筋的混凝土保護層厚度減少,保護層難以起到保護鋼筋的作用。

  2.2干縮裂縫產因:當混凝土澆筑完成后,大概4個小時時,在混凝土結構或者構件的表面,出現不規則形狀、互不連貫、長短不一的裂縫。輕度的干縮裂縫會影響混凝土外觀質量,重度干縮裂縫則會使混凝土保護層厚度減少,保護層難以起到保護鋼筋的作用。

  2.3溫度裂縫產因:表層次的溫度裂縫,很多情況下是溫差過大所引起的;深層次的或貫穿型的溫度裂縫,多數情況下是由于結構性溫差值過大,同時受到外界約束力的約束所致。表層溫度裂縫的危害較小,主要影響混凝土工程的外觀質量;而相對來講,深層次、貫穿型溫度裂縫則會引起表層脫落、破壞結構整體性、加速鋼筋銹蝕、降低混凝土的抗凍性及耐久性等嚴重后果。

  2.4化學作用裂縫產因:鋼筋銹蝕引起裂縫,由于鋼筋銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2-4倍,周圍混凝土受到增加的膨脹應力。堿—骨料反應一起裂縫,混凝土中堿與化學物質反應,產生較大的內力。

  化學作用裂縫危害:使得保護層剝離、脫落;可使混凝土沿著鋼筋方向出現裂縫。

  2.5應力裂縫產因:在混凝土橋梁的使用過程中,會受到常規靜、動荷載及次應力的作用,這些荷載會引起應力裂縫。所產生裂縫與主筋方向垂直。

  應力裂縫危害:不同的荷載類型會造成不同的應力裂縫,且在受拉區、受剪區或振動嚴重部位易出現裂縫,嚴重的會出現結構破壞的前兆,應注意觀察。

  2.6施工因素裂縫產因:在澆筑混凝土的構件、支模、支撐、運輸、吊裝及堆放等施工工藝中,常常發生由于施工人員沒有按照規范做法處理問題,造成混凝土構件出現不同程度的裂縫。

  施工因素裂縫危害:水平混凝土構件產生的裂縫,表層次的裂縫會使混凝土中鋼筋加快銹蝕,深層次的裂縫還會使構件承載力下降;豎直混凝土構件(橋墩、橋臺)產生的裂縫,會嚴重影響橋梁質量,破壞結構整體性,甚至危及橋梁的整體穩定及安全。

  3、裂縫修補要求及規定

  對于混凝土工程中出現的裂縫應按照嚴重程度的不同,予以差別對待。當裂縫寬度小于規范所規定寬度時(常規裂縫<0.05mm),不用修補;當裂縫沒有危及結構或構件的安全時,施工單位可與設計、監理單位一起探討裂縫處理工作,進行裂縫修補;當裂縫寬度較大,甚至貫穿整個截面的構件時,應立即按報廢處理,不得使用,并及時經行補救性施工處理。

  3.1裂縫修補材料及要求:裂縫修補材料分為兩種,化學灌漿材料及水泥漿材料。

  化學灌漿材料大多采用環氧樹脂及甲基丙烯酸脂類材料,要求其漿液的黏度小、可灌性好,硬化后收縮性小,抗滲性好,抗壓、抗拉強度高,粘結強度高。

  水泥漿、水泥砂漿在使用前,應先進行試配,并且砂漿抗壓、抗拉及抗彎強度應滿足相關規范要求。

  3.2裂縫補救方法及規定:按照裂縫的狀態不同,在補救中將裂縫分為,靜止裂縫和活動裂縫。

  靜止裂縫修補方法及規定:裂縫寬度小于0.3mm時,淺層則用環氧樹脂漿液或水泥漿液做表面封閉,深層則用甲基丙烯酸脂類漿液或低粘度環氧樹脂漿液進行澆灌;裂縫寬度大于等于0.3mm且小于0.1mm時,采用環氧樹脂漿液灌注;裂縫寬度大于1.0mm時,應在修補前,在裂縫處表面刷涂一層水泥漿界面劑,并用微膨脹水泥砂漿液進行修補。

  活動裂縫修補辦法及規定:相對比靜止裂縫的修補,活動裂縫還處于不穩定狀態,故應先分析如何能控制裂縫的繼續開展,再根據靜止裂縫修補方法進行裂縫修補。若活動裂縫難以控制,則應先采取限制結構變形的措施,然后用柔性材料對裂縫進行封閉處理。

  4、裂縫修補的施工工藝

  上述灌漿法修補裂縫的原理是,使裂縫用修補的方法形成一個封閉性空腔,并預留灌注的進出口,然后利用機械設備將灌漿壓入縫隙中,并確保縫隙填補密實。按照施工順序,灌漿工藝分為裂縫處理、埋設灌漿嘴、封縫、密封檢查、配制漿液、灌漿、封口及檢查。

  4.1裂縫處理:根據裂縫大小、寬窄、深淺的不同,裂縫處理方法可分為:表面處理法、鑿槽法及鉆孔法。其中,表面處理法適用小于0.3mm寬的裂縫;鑿槽法適用寬度大于0.3mm的裂縫;鉆孔法適用于大體積混凝土或大型結構的深裂縫。

  4.2埋設灌漿嘴(盒、管):當裂縫處理方法中采用表面處理法時,用灌漿盒或灌漿嘴;當裂縫處理采用鑿槽法時,用灌漿嘴;當采用鉆孔法時,相應用灌漿管。

  4.3封縫:根據裂縫情況及灌漿的要求不同,封縫分為三種方法。在裂縫處理中,不開槽時,采用環氧樹脂膠泥進行封閉;開“V”形槽時,采用水泥砂漿封縫。

  4.4密封檢查:在裂縫封閉后,應沿裂縫涂一層肥皂水,并從灌漿嘴通入空氣,不出現漏氣現象即合格。

  4.5灌漿:作為修補裂縫的關鍵工序,灌漿質量一定要嚴格控制。灌漿時,按規范方法施工,并按順序逐個灌漿;灌漿結束后,應立即拆除管道,并按相應管道的清洗方法,進行清洗。

  4.6封口及檢查:當灌漿工作完成后,應用環氧樹脂膠泥或摻入水泥的灌漿液,把灌漿嘴處抹平,進行封口;封口結束后,通過壓縮空氣等方法對灌漿密實度進行檢查,發現問題及時補救。

  5、結語

  古人有訓,“千里之堤毀于蟻穴”。在工程中,由于忽視微小的工程安全問題,而造成巨大事故的現象,可謂是屢見不鮮。就像混凝土橋梁工程出現的裂縫一樣,只要在思想上給予足夠的重視,在施工過程中,按照規范要求執行,既使算出現了“蟻穴”,我們也能給及時的修補好。
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