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【摘 要】本文着重论述了桥梁工程裂缝产生的原因,对桥梁结构使用功能产生的危害,提出了施工中控制裂缝的质量保证措施,以及出现裂缝后的补救方法.

【关 键 词 】裂缝;危害;控制措施;修补

1.桥梁工程产生裂缝的原因

桥梁混凝土结构裂缝的原因复杂多变,有多种因素的相互影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因,但根本原因是混凝土中的拉应力超过了混凝土的抗拉强度.具体可归结为温度和湿度变化、外荷载产生的变形过大和施工方法不当这三种原因.大致可划分为以下几类:

1.1水泥干缩引起的裂缝.这种裂缝出现在混凝土的表面,比较细小.水泥是水硬性材料,具有干缩性,在硬化初期如果养护不当造成水份不足则可能产生裂缝.

1.2温度变化引起的裂缝.混凝土具有热胀冷缩的特性

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,这种裂缝一般出现在温差变化较大的环境及面积或长度较大,而又未在适当的部位留设伸缩缝的构件或结构上.当环境或结构内部温度发生变化时,混凝土会发生变形,如变形受到约束,则在结构内会有应力产生,一旦应力超过混凝土的抗拉强度就会产生温度裂缝.

1.3收缩引起的裂缝.在大量的桥梁工程施工过程中,混凝土因收缩而引起的裂缝是最普遍的.在混凝土收缩的种类中,塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因.

1.4应力集中引起的裂缝.这种裂缝一般出现在混凝土板的阴阳转角处或支座处.是由于板面负弯矩钢筋配筋不足或钢筋粗而间距过大造成的.

1.5使用不当造成过载,变形过大引起的裂缝.这种裂缝通常出现在混凝土受弯构件的受拉区.混凝土预制构件,在脱模、运输、堆放、起吊过程中因各种原因使构件受压区处于受拉状态,都可能使构件产生裂缝.

1.6张拉力引起的裂缝.在预应力钢筋混凝土构件张拉后的放张过程中,如控制不好则可能造成裂缝.这种裂缝一般出现预应力构件的端部或板的上表面角部.

1.7不均匀沉降引起的裂缝.由于地基的不均匀沉降造成基础或圈梁、大粱及其它构件拉力过大而出现裂缝.

1.8施工中,在混凝土初凝阶段因模板振动、变形或移位会使结构产生裂缝.施工缝处理不好则可能在施工缝部位出现裂缝.

1.9加荷过早产生的裂缝.施工时因拆模过早,混凝土强度未达到设计要求而提前加荷,使构件过载而出现裂缝.

1.10施工材料质量引起的裂缝.混凝土主要由水泥、砂、石骨料、拌和水和外加剂组成,配置混凝土用的材料如果质量不合格,亦会导致结构产生裂缝.

2.混凝土裂缝产生的危害

道路桥梁出现裂缝不仅会影响结构的美观和正常的使用,而且会削弱桥梁结构的强度和刚度,从而导致工程事故的发生.混凝土是多组分复合材料,由于各种材料变形不一致,互相约束而产生初始应力,造成骨料与水泥粘结面或水泥本身之间出现肉眼看不见的微细裂缝,一般称微裂.这种微细裂缝的分布是不规则的,互不连贯,但在荷载作用下或进一步产生温度变化,养护不到位失水干缩的情况下,裂缝开始扩展,并逐渐互相连通,从而出现较大的肉眼可见裂缝,成为宏观裂缝,严重的形成上下贯通缝,这就成为有害裂缝.这样的裂缝将对结构的承载力,防火性、抗渗性、抗钢筋锈蚀性、抗化学侵蚀性等耐久性能产生严重的危害.不仅会影响结构的整体性和刚度,还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力,从而引起耐久性的下降和缩短桥梁结构的使用寿命.


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3.施工中保证混凝土质量及控制裂缝的措施

3.1施工材料的控制:(1)选择合适的水泥和严格控制好水泥用量.水泥的体积安定性差时,则会导致混凝土的膨胀或者裂缝,而水泥强度的上下波动会使混凝土跟着上下波动.(2)严格控制骨料级配和含泥量、黄砂的含泥量和细度模数.(3)选择适当的外加剂和合适的配合比,合理控制水灰比.

3.2施工过程的控制:砼浇筑时应采用“分区定点、一个坡度、循序推进、一次到顶”的浇筑工艺,划定浇筑区域,每台泵车负责本区域的砼浇筑,浇筑时先在一个部位进行,直至达到设计标高,砼形成扇形向前流动,然后在其坡面上继续浇筑,循序推进.另外加强模板支设和砼振捣两个方面,当混凝土采用插入式的振捣棒振捣的时候,要做到快拔慢捣,则振捣时间也要控制在一定的范围内;对模板的支设则要把支架控制牢固,而模板表面的污垢则要清理干净,模板与模板之间接缝要严密.

合理运用二次振捣、二次抹面工艺,能有效改善混凝土的抗渗性、耐久性以及裂缝控制.二次振捣时间是关键,在混凝土初凝前1h进行最佳,二次振捣不仅可以提高混凝土的强度,而且可以增加混凝土的密实度,提高防渗性,消除混凝土由于沉陷产生的裂纹和细缝.

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3.3温度控制:为了防止裂缝,减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手.控制温度应力的措施有以下几种:(1)拌合混凝土时用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度;(2)夏天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;(3)在混凝士中埋设水管,通入冷水进行内部降温;(4)严格控制混凝土的入模温度.

3.4拆模控制:混凝土的拆模时间除需考虑拆模时的混凝土强度外,还应考虑到拆模时的混凝土温度不能过高,以免接触空气时降温过快而开裂,更不能在此时浇凉水养护.

3.5养护控制:大量实践证明,混凝土常见的裂缝,大多数是不同深度的表面裂缝,其主要原因是温度梯度造成的,冬季温度骤降也容易形成裂缝,因此混凝士的保温对防止表面早期裂缝尤为重要.混凝土浇筑完成后,待表面收浆后尽快对混凝土进行养生,暴露于大气中的新浇筑混凝土表面应及时浇水或覆盖湿麻袋、湿棉毡等进行养护.洒水养生应根据气温情况,掌握恰当的时间间隔,在养生期内保持表面湿润.气温低于+5℃时,应覆盖保温,不得洒水养生.采用蒸汽养生时,应事先经试验确认,对于加入外加剂的混凝土构件,经蒸汽养生后确无有害影响 ,才能进行蒸汽养生.

4.混凝土裂缝修补一般性方法

在工程实践中,混凝土桥梁产生裂缝很常见,一旦发现裂缝,则应根据发生的原因、性质、大小、所处部位和结构重要程度区别情况及时治理.在治理时可按下列原则和方法.

4.1表面修补法:主要适用于对承载力无影响的表面裂缝和一些细小裂缝,通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施.


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4.2灌浆、嵌逢封堵法:主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用压力设备将胶结材料压人混凝土的裂缝中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的,常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料.通常采用沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的.

4.3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;在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固.

4.4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.

4.5电化学防护法: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.阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法.这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小,适用钢筋、混凝土的长期防腐,既可用于已裂结构也可用于新建结构.

以上对混凝土施工过程中产生裂缝的原因分析和预防措施,在现场施工中要根据不同的情况, 通过施工过程的严格控制,尽可能地避免开裂或减少裂缝的数量,科学的将裂缝有害程度控制在允许范围内,保证桥梁结构的正常使用.

参考文献:

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