淺議混凝土橋梁工程裂縫及其修補(bǔ)技術(shù)
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(chǎn)生:混凝土內(nèi)部應(yīng)力或外部荷載的作用、溫差、干縮變化等??梢哉f在橋梁的混凝土結(jié)構(gòu)以及其他混凝土構(gòu)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(gòu)件都是帶裂縫工作的。但按照規(guī)范的規(guī)定,裂縫寬度小于或等于0.05mm的部分,對(duì)結(jié)構(gòu)的安全及使用是不會(huì)構(gòu)成大危害的,允許其存在;對(duì)于寬度大于0.05mm的較大大裂縫應(yīng)嚴(yán)格控制,在施工工作應(yīng)盡可能控制其數(shù)量及寬度,尤其是處于腐蝕環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu),更應(yīng)該控制裂縫。

  2、橋梁混凝土工程中常見裂縫的類型、產(chǎn)因及危害

  盡管在橋梁混凝土結(jié)構(gòu)中,結(jié)構(gòu)及構(gòu)件所產(chǎn)生裂縫的形態(tài)各異,但總結(jié)大量出現(xiàn)裂縫的工程實(shí)例可發(fā)現(xiàn),裂縫的產(chǎn)生有其主導(dǎo)的原因,按照裂縫產(chǎn)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(xué)作用裂縫、應(yīng)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(chǎn)因:混凝土澆筑完成1-3小時(shí)內(nèi),隨泌水而沉降或隨混凝土塑性收縮產(chǎn)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(hù)層厚度減少,保護(hù)層難以起到保護(hù)鋼筋的作用。

  2.2干縮裂縫產(chǎn)因:當(dāng)混凝土澆筑完成后,大概4個(gè)小時(shí)時(shí),在混凝土結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件的表面,出現(xiàn)不規(guī)則形狀、互不連貫、長(zhǎng)短不一的裂縫。輕度的干縮裂縫會(huì)影響混凝土外觀質(zhì)量,重度干縮裂縫則會(huì)使混凝土保護(hù)層厚度減少,保護(hù)層難以起到保護(hù)鋼筋的作用。

  2.3溫度裂縫產(chǎn)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(shù)情況下是由于結(jié)構(gòu)性溫差值過大,同時(shí)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(zhì)量;而相對(duì)來講,深層次、貫穿型溫度裂縫則會(huì)引起表層脫落、破壞結(jié)構(gòu)整體性、加速鋼筋銹蝕、降低混凝土的抗凍性及耐久性等嚴(yán)重后果。

  2.4化學(xué)作用裂縫產(chǎn)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(zhǎng)約2-4倍,周圍混凝土受到增加的膨脹應(yīng)力。堿—骨料反應(yīng)一起裂縫,混凝土中堿與化學(xué)物質(zhì)反應(yīng),產(chǎn)生較大的內(nèi)力。

  化學(xué)作用裂縫危害:使得保護(hù)層剝離、脫落;可使混凝土沿著鋼筋方向出現(xiàn)裂縫。

  2.5應(yīng)力裂縫產(chǎn)因:在混凝土橋梁的使用過程中,會(huì)受到常規(guī)靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力的作用,這些荷載會(huì)引起應(yīng)力裂縫。所產(chǎn)生裂縫與主筋方向垂直。

  應(yīng)力裂縫危害:不同的荷載類型會(huì)造成不同的應(yīng)力裂縫,且在受拉區(qū)、受剪區(qū)或振動(dòng)嚴(yán)重部位易出現(xiàn)裂縫,嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞的前兆,應(yīng)注意觀察。

  2.6施工因素裂縫產(chǎn)因:在澆筑混凝土的構(gòu)件、支模、支撐、運(yùn)輸、吊裝及堆放等施工工藝中,常常發(fā)生由于施工人員沒有按照規(guī)范做法處理問題,造成混凝土構(gòu)件出現(xiàn)不同程度的裂縫。

  施工因素裂縫危害:水平混凝土構(gòu)件產(chǎn)生的裂縫,表層次的裂縫會(huì)使混凝土中鋼筋加快銹蝕,深層次的裂縫還會(huì)使構(gòu)件承載力下降;豎直混凝土構(gòu)件(橋墩、橋臺(tái))產(chǎn)生的裂縫,會(huì)嚴(yán)重影響橋梁質(zhì)量,破壞結(jié)構(gòu)整體性,甚至危及橋梁的整體穩(wěn)定及安全。

  3、裂縫修補(bǔ)要求及規(guī)定

  對(duì)于混凝土工程中出現(xiàn)的裂縫應(yīng)按照嚴(yán)重程度的不同,予以差別對(duì)待。當(dāng)裂縫寬度小于規(guī)范所規(guī)定寬度時(shí)(常規(guī)裂縫<0.05mm),不用修補(bǔ);當(dāng)裂縫沒有危及結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的安全時(shí),施工單位可與設(shè)計(jì)、監(jiān)理單位一起探討裂縫處理工作,進(jìn)行裂縫修補(bǔ);當(dāng)裂縫寬度較大,甚至貫穿整個(gè)截面的構(gòu)件時(shí),應(yīng)立即按報(bào)廢處理,不得使用,并及時(shí)經(jīng)行補(bǔ)救性施工處理。

  3.1裂縫修補(bǔ)材料及要求:裂縫修補(bǔ)材料分為兩種,化學(xué)灌漿材料及水泥漿材料。

  化學(xué)灌漿材料大多采用環(huán)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?jié)B性好,抗壓、抗拉強(qiáng)度高,粘結(jié)強(qiáng)度高。

  水泥漿、水泥砂漿在使用前,應(yīng)先進(jìn)行試配,并且砂漿抗壓、抗拉及抗彎強(qiáng)度應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求。

  3.2裂縫補(bǔ)救方法及規(guī)定:按照裂縫的狀態(tài)不同,在補(bǔ)救中將裂縫分為,靜止裂縫和活動(dòng)裂縫。

  靜止裂縫修補(bǔ)方法及規(guī)定:裂縫寬度小于0.3mm時(shí),淺層則用環(huán)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(huán)氧樹脂漿液進(jìn)行澆灌;裂縫寬度大于等于0.3mm且小于0.1mm時(shí),采用環(huán)氧樹脂漿液灌注;裂縫寬度大于1.0mm時(shí),應(yīng)在修補(bǔ)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(jìn)行修補(bǔ)。

  活動(dòng)裂縫修補(bǔ)辦法及規(guī)定:相對(duì)比靜止裂縫的修補(bǔ),活動(dòng)裂縫還處于不穩(wěn)定狀態(tài),故應(yīng)先分析如何能控制裂縫的繼續(xù)開展,再根據(jù)靜止裂縫修補(bǔ)方法進(jìn)行裂縫修補(bǔ)。若活動(dòng)裂縫難以控制,則應(yīng)先采取限制結(jié)構(gòu)變形的措施,然后用柔性材料對(duì)裂縫進(jìn)行封閉處理。

  4、裂縫修補(bǔ)的施工工藝

  上述灌漿法修補(bǔ)裂縫的原理是,使裂縫用修補(bǔ)的方法形成一個(gè)封閉性空腔,并預(yù)留灌注的進(jìn)出口,然后利用機(jī)械設(shè)備將灌漿壓入縫隙中,并確保縫隙填補(bǔ)密實(shí)。按照施工順序,灌漿工藝分為裂縫處理、埋設(shè)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(jù)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(jié)構(gòu)的深裂縫。

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

  4.3封縫:根據(jù)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(shí),采用環(huán)氧樹脂膠泥進(jìn)行封閉;開“V”形槽時(shí),采用水泥砂漿封縫。

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

  4.5灌漿:作為修補(bǔ)裂縫的關(guān)鍵工序,灌漿質(zhì)量一定要嚴(yán)格控制。灌漿時(shí),按規(guī)范方法施工,并按順序逐個(gè)灌漿;灌漿結(jié)束后,應(yīng)立即拆除管道,并按相應(yīng)管道的清洗方法,進(jìn)行清洗。

  4.6封口及檢查:當(dāng)灌漿工作完成后,應(yīng)用環(huán)氧樹脂膠泥或摻入水泥的灌漿液,把灌漿嘴處抹平,進(jìn)行封口;封口結(jié)束后,通過壓縮空氣等方法對(duì)灌漿密實(shí)度進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)補(bǔ)救。

  5、結(jié)語

  古人有訓(xùn),“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(xiàn)象,可謂是屢見不鮮。就像混凝土橋梁工程出現(xiàn)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(guī)范要求執(zhí)行,既使算出現(xiàn)了“蟻穴”,我們也能給及時(shí)的修補(bǔ)好。
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