橋梁裂縫形成及處理好發(fā)的核心期刊
發(fā)布時(shí)間：2013-05-11所屬分類(lèi)：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 在橋梁建造和使用過(guò)程中， 因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量甚至導(dǎo)橋梁垮塌的現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮。正確分析裂縫的成因， 是克服和控制裂縫的關(guān)鍵。為了進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)混凝土橋梁裂縫的認(rèn)識(shí)， 盡量避免工程中出現(xiàn)危害較大的裂縫， 本文通過(guò)對(duì)公路混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行
摘要 在橋梁建造和使用過(guò)程中， 因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量甚至導(dǎo)橋梁垮塌的現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮。正確分析裂縫的成因， 是克服和控制裂縫的關(guān)鍵。為了進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)混凝土橋梁裂縫的認(rèn)識(shí)， 盡量避免工程中出現(xiàn)危害較大的裂縫， 本文通過(guò)對(duì)公路混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并提出了可行性的處理方法。
關(guān)鍵詞 橋梁裂縫； 混凝土； 成因； 處理方法
1前言
近年來(lái)，我國(guó)交通基礎(chǔ)建設(shè)得到迅猛發(fā)展， 各地興建了大量的混凝土橋梁。在橋梁建造和使用過(guò)程中，有關(guān)因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量甚 導(dǎo)橋梁垮塌的報(bào)道屢見(jiàn)不鮮。混凝土開(kāi)裂可以說(shuō)是“常發(fā)病” 和“多發(fā)病”，經(jīng)常困擾著橋梁工程技術(shù)人員。其實(shí)，如果采取一定的設(shè)計(jì)和施工措施， 很多裂縫是可以克服和控制的。為了進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)混凝上橋梁裂縫的認(rèn)識(shí)，盡量避免工程中出現(xiàn)色害較大的裂縫，本文盡町能對(duì)混凝土橋梁裂縫的種類(lèi)和產(chǎn)生的原因作較全面的分析 總結(jié)，以方便設(shè)計(jì)、施工找出控制裂縫的可行辦法，達(dá)到防患于未然的作用。
混凝土因其取材廣泛、價(jià)格低廉，抗壓強(qiáng)度高、可澆注成各種形狀，并且耐火性好、不易風(fēng)化、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低，成為當(dāng)令世界建筑結(jié)構(gòu)中使用最廣泛的建筑材料。但混凝土最主要的缺點(diǎn)是：抗位能力差，容易開(kāi)裂。混凝土裂縫不可避免，但它的有害程度可以控制， 有些裂縫在使用荷載或外界物理 化學(xué)因素的作用下，不斷產(chǎn)生和擴(kuò)展， 引起混凝土碳化、保護(hù)層剝落 鋼筋腐蝕，使混凝土的強(qiáng)度和剛度受到削弱， 耐久性降低，危害結(jié)構(gòu)的正常使用，必須加以控制。
2公路混凝土橋梁裂縫的成因
混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜、繁多，有時(shí)多種因素互相影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要因素。混凝土橋梁裂縫的種類(lèi)，就其產(chǎn)生的原因，大致可劃分如下幾種：
2．1荷載過(guò)大
在設(shè)計(jì)計(jì)算階段， 計(jì)算模型不合理；設(shè)計(jì)斷面不足；結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)部分荷載漏算；構(gòu)造處理不當(dāng)，鋼筋設(shè)置偏少或布置錯(cuò)誤；設(shè)計(jì)圖紙交代不清等。在施工階段，不加限制地堆放施工機(jī)具、材料；不了解預(yù)制結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，隨意翻身、起吊、運(yùn)輸、安裝；不按設(shè)計(jì)圖紙施工，擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序，改變結(jié)構(gòu)受力模式；不對(duì)結(jié)構(gòu)做機(jī)器振動(dòng)下的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算等。在橋梁使用階段，超出設(shè)計(jì)載荷的重型車(chē)輛頻繁過(guò)橋；受車(chē)輛、船舶的接觸、撞擊等。以上幾種情況都會(huì)使橋面板在荷載的作用下發(fā)生應(yīng)力集中而出現(xiàn)微裂縫。這種由常規(guī)靜、動(dòng)荷載或次生應(yīng)力所產(chǎn)生的裂縫稱(chēng)為荷載裂縫。荷載裂縫特征依荷載不同而呈現(xiàn)不同的特點(diǎn)，其分布規(guī)律是沿主拉應(yīng)力方向開(kāi)展，其走向與主拉應(yīng)力方向垂直。這類(lèi)裂縫多出現(xiàn)在受拉區(qū)、受剪區(qū)或振動(dòng)嚴(yán)重部位。
2．2溫度變化頻繁或溫差過(guò)大
混凝土具有熱脹冷縮的性能， 當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超出活載應(yīng)力。溫度裂縫區(qū)別其他裂縫最主要是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。引起溫度變化主要因素有：年溫差、日
照、驟然降溫、水化熱、蒸汽養(yǎng)護(hù)或冬季施工措施不當(dāng)?shù)取?/div>
2．3收縮引起的裂縫
在實(shí)際工程中，混凝土因收縮昕引起的裂縫是最常見(jiàn)的。在混凝土收縮種類(lèi)中，塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因， 另外還有自生收縮和炭化收縮。研究表明，影響混凝凝土收縮裂縫的主要因素有：水泥品種、標(biāo)號(hào)及用量，骨料品種、水灰比、外摻劑、養(yǎng)護(hù)方法、外界環(huán)境、振搗方式及時(shí)間。
2．4地基變形引起的裂縫
由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向他移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。基礎(chǔ)不均勻沉降的主要原因有：地質(zhì)勘察精度不夠、試驗(yàn)資料不準(zhǔn)；地基地質(zhì)差異太大；結(jié)構(gòu)荷載差異太大；結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類(lèi)型差別太大；地在凍脹；橋梁基礎(chǔ)基于滑坡體、溶洞或活動(dòng)斷層等不良地質(zhì)時(shí)， 可能造戍不均勻沉降。
2．5鋼筋銹蝕引起的裂縫
由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足，混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面，使鋼筋周?chē)炷翂A度降低，或由于氯化物介入，鋼筋周?chē)入x子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng)，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來(lái)增長(zhǎng)約2 4倍，從而對(duì)周?chē)炷廉a(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護(hù)層混凝上開(kāi)裂 剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結(jié)構(gòu)承載力下降，并將誘發(fā)其它形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。
2．6凍脹引起的裂縫
大氣氣溫低于零度時(shí)，吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍，游離的水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹9％ ，因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力；同時(shí)混凝土凝膠孔中的過(guò)冷水(結(jié)冰溫度在～78度以下)在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布引起滲透壓，使混凝土中膨脹力加大，混凝土強(qiáng)度降低，并導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。尤其是混凝土初凝時(shí)受凍最嚴(yán)重， 成齡后混凝土強(qiáng)度損失可達(dá)30％到 50％。冬季施工時(shí)對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發(fā)生沿管道方向的凍片長(zhǎng)裂縫。
溫度低于零度和混凝土吸水飽和是發(fā)生凍脹破壞的必要條件。當(dāng)混凝土中骨料空隙多、吸水性強(qiáng)；骨料中含泥土等雜質(zhì)過(guò)多；混凝土水灰比偏大、振搗不密實(shí)；養(yǎng)護(hù)不力使混凝土早期受凍等，均可能導(dǎo)致混凝土凍脹裂縫。冬季施工時(shí)，采用電氣加熱法、暖棚法、地下蓄熱法、蒸汽加熱法養(yǎng)護(hù)以及在混凝土拌和水中摻人防凍劑(但氯鹽不宜使用)，可保證混凝土在低溫或負(fù)溫條件下硬化。
2．7施工材料質(zhì)量引起的裂縫
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質(zhì)量不合格，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。如：水泥、砂、石骨料以及拌和水及外加劑等。
2．8施工質(zhì)量不良
在施工過(guò)程中，假如混凝土級(jí)配不良或施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣，造成結(jié)構(gòu)構(gòu)件強(qiáng)度不足，容易產(chǎn)生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進(jìn)的和貫穿的各種裂縫。
3對(duì)混凝土裂縫的處理建議
3．1表面處理法
橋面板下部寬度小于0．2ram的其它裂縫，采用表面處理法進(jìn)行修補(bǔ)，在混凝土表面沿裂縫涂抹樹(shù)脂保護(hù)膜。施工時(shí)先用鋼絲刷除去混凝土表面的附著物，再用清水清洗，經(jīng)充分干燥后，用油灰狀樹(shù)脂填充混凝土表面的凹癟部分后，再進(jìn)行必要的涂抹。表面處理法包括表面涂抹和表面貼補(bǔ)法，表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細(xì)而淺的裂縫，深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫， 不漏水的裂縫，不伸縮的裂縫以及不在活動(dòng)的裂縫。表面貼寂(木工膜或其它防水片)法適用于大面積漏水(蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫)的防滲堵漏。
3．2填充法
用修補(bǔ)材料直接填充裂縫，一般用來(lái)修補(bǔ)較寬的裂縫(0．3ram)，作業(yè)簡(jiǎn)單，費(fèi)用低。寬度小于0．3mm，深度較淺的裂縫以及小規(guī)模裂縫的簡(jiǎn)易處理可采用取開(kāi)V 型槽，然后作填充處理。對(duì)于橋面板中間帶上下貫通的裂縫，其上部采用注入施工法進(jìn)行處理。沿裂縫7-8cm寬度的范圍內(nèi)，用砂輪機(jī)和鋼絲刷去混凝土表面的游離石灰和灰塵等， 并用洗凈劑清洗，然后加壓注入具有滲透性和粘著性的環(huán)氧樹(shù)脂，以此來(lái)填充混凝土裂縫，提高橋面板的防水性，防止鋼筋銹蝕及混凝土老化。
3．3結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法
因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長(zhǎng)時(shí)間不處理導(dǎo)致的混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成裂縫等影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可采取結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法、錨固補(bǔ)強(qiáng)法、預(yù)應(yīng)力法等。
此外，還可以采用灌漿法等。同時(shí)，要加強(qiáng)混凝土裂縫處理效果的檢查，包括修補(bǔ)材料試驗(yàn)；鉆芯取樣試驗(yàn)；壓水試驗(yàn)；壓氣試驗(yàn)等。
4結(jié)束語(yǔ)
造成公路混凝土橋梁出現(xiàn)裂縫的原因是多種多樣，非常復(fù)雜的，設(shè)計(jì)疏漏、施工低劣、監(jiān)理不力， 均可能使混凝土橋梁出現(xiàn)裂縫。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，鋼筋混凝上結(jié)構(gòu)構(gòu)件是允許帶裂縫工作的， 問(wèn)題不在有無(wú)裂縫，而在于出現(xiàn)什么樣的裂縫。當(dāng)橋梁發(fā)生開(kāi)裂現(xiàn)象后，應(yīng)從設(shè)計(jì)、施工及其使用狀況等各方面進(jìn)行細(xì)致的調(diào)查測(cè)試及詳盡地分析，找出開(kāi)裂的主要原因，分析裂縫的性質(zhì)，預(yù)料其對(duì)結(jié)構(gòu)的危害性，判斷其需要修補(bǔ)或加固的緊迫性，最后采取合理、有效、經(jīng)濟(jì)的修補(bǔ)加固措施，使橋梁損傷尚在輕微時(shí)期就能得到修補(bǔ)，保證其正常地使用。
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