摘要:混凝土橋梁開裂是工程中常見的病害,通過分析混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生的原因,并提出預(yù)防橋梁混凝土裂縫的措施,最后,介紹幾種混凝土裂縫的治理方法。
關(guān)鍵詞:橋梁;混凝土裂縫;澆筑;沉降;措施
一、混凝土裂縫產(chǎn)生的原因
(一)混凝土自身溫度升高
混凝土澆筑初期,水泥在水化過程中產(chǎn)生大量水化熱,使混凝土的溫度迅速上升。但由于混凝土表面散熱條件較好,熱量可以向大氣中散發(fā),因此溫度上升較少;而混凝土內(nèi)部由于散熱條件較差,熱量散發(fā)慢,水泥散發(fā)的熱量不易散失,導(dǎo)致溫度上升較多。
(二)地基基礎(chǔ)沉降的影響
當(dāng)?shù)鼗l(fā)生不均勻沉降時,會引起構(gòu)件的約束變形,使結(jié)構(gòu)內(nèi)部拉應(yīng)力發(fā)生變化,如結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類型差別大、地基地質(zhì)條件的差異、地基凍脹都能引起結(jié)構(gòu)薄弱部位產(chǎn)生沉降裂縫。
(三)溫差變化
混凝土在施工期間,外界氣溫變化的影響很大。混凝土的內(nèi)部溫度是澆筑溫度、水化熱的絕熱升溫和結(jié)構(gòu)散熱降溫等各種溫度的疊加之和,外界氣溫愈高,混凝土的結(jié)構(gòu)溫度也愈高,如外界溫度下降,會增加混凝土的降溫幅度,特別是在外界氣溫驟降時,會增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫差。
(四)混凝土收縮變形
混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的;炷林泻写罅靠障、粗孔及毛細(xì)孔,孔隙中存在水分,而水分的活動將影響到混凝土的一系列性質(zhì),引起混凝土的收縮變形,導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。
(五)鋼筋銹蝕引起的裂縫
由于保護(hù)層厚度不足,混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕碳化至鋼筋表面,使鋼筋周圍混凝土堿度降低,或由于氯化物介入,鋼筋周圍氯離子含量較高,均可引起鋼筋表面氧化膜破壞發(fā)生銹蝕反應(yīng),其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長幾倍,從而產(chǎn)生膨脹應(yīng)力,導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開裂,沿著鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫,并有銹跡滲到混凝土表面。
(六)凍脹引起的裂縫
大氣氣溫低于零度時,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,因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力;同時混凝土凝膠孔中的過冷水在微觀結(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)。
(七)施工方法和施工工藝原因
在混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作、運(yùn)輸、安裝過程中,施工方法不合理、施工質(zhì)量較低,容易產(chǎn)生各種形式的裂縫,產(chǎn)生裂縫的原因主要有以下幾方面:
1.骨料進(jìn)場要嚴(yán)格控制:碎石廠對碎石的分級生產(chǎn)控制不嚴(yán)格,施工單位進(jìn)場的石子混堆、混放,導(dǎo)致混凝土拌合物和易性性能差,造成混凝土質(zhì)量波動,質(zhì)量差的混凝土容易產(chǎn)生裂縫。
2.施工前對支架壓實不足或支架剛度不足,澆筑混凝土后支架不均勻下沉;施工時模板剛度不足,在澆筑混凝土?xí)r,由于混凝土自重和側(cè)向壓力的作用使得模板變形。
二、橋梁混凝土裂縫的預(yù)防措施及有效控制
(一)設(shè)計措施1.采取合理的結(jié)構(gòu)形式。2.合理布置分布鋼筋:盡量采用小直徑、密間距布筋,結(jié)構(gòu)邊緣處或變截面處需要加強(qiáng)分布筋,表面可以設(shè)置鋼筋網(wǎng)片。(二)合理地選擇混凝土原材料優(yōu)選混凝土原材料(骨料的選用、摻粉煤灰、采用低水化熱的水泥等)、優(yōu)化混凝土配合比的目的就是使混凝土具有較大的抗裂能力。
(三)基底的處理
1.盡可能以樁柱式(坐于巖盤上的重力式基礎(chǔ)除外)基礎(chǔ)及下部的形式加寬,避免下部產(chǎn)生不均勻沉陷。
2.對基底采取夯實、換填夯實等,使沉降均勻,基底的埋深要考慮凍土的影響;對剛性擴(kuò)大基礎(chǔ),建議對下部結(jié)構(gòu)聯(lián)成一體,并盡量對基底進(jìn)行技術(shù)處理,盡可能減少不均勻的沉陷。
3.新建基礎(chǔ)的承載能力要比原有基礎(chǔ)適當(dāng)提高;加強(qiáng)橫向連接,降低沉降對新舊接縫處受力的影響。
(四)采取合適的施工措施
合適的施工方法不僅能降低混凝土內(nèi)的最高溫度,還能減小混凝土的內(nèi)外溫差,有效地降低溫度裂縫的產(chǎn)生,達(dá)到控制裂縫的目的。
1.混凝土澆筑方案。在混凝土施工過程中,為了有效降低混凝土的內(nèi)外溫差,常采用分塊澆筑。分塊澆筑又可分為分層澆筑法和分段跳倉澆筑法兩種。
2.振搗工藝。采用二次振搗技術(shù)(澆灌后的混凝土),在振動界限以前,給予二次振搗,改善混凝土強(qiáng)度,提高抗裂性。
3.降低混凝土澆筑溫度的措施。把混凝土的初始溫度降低到一定程度,使之產(chǎn)生的溫差較小,從而產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于混凝土抗拉強(qiáng)度,可以避免混凝土開裂。
(五)增加養(yǎng)生措施
剛澆筑的混凝土、強(qiáng)度低、抵抗變形能力小,如遇到不利的溫濕度條件,其表面容易發(fā)生有害的冷縮和干縮裂縫。保溫的目的是減小混凝土表面與內(nèi)部溫差及表面混凝土溫度梯度,防止表面裂縫的發(fā)生。
三、處理混凝土裂縫方法
如果裂縫情況影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時,就應(yīng)更慎重研討,分析比較,采用經(jīng)濟(jì)高效的方法,達(dá)到加固目的,可采用的方法有如下幾種:
(一)表面處理法
沿混凝土裂縫表面鋪設(shè)薄膜材料,一般可用環(huán)氧類樹脂或樹脂浸漬玻璃布。深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫。
(二)填充法
施工時,先將槽內(nèi)碎片清除,必要時涂底層結(jié)合料,填充后待填充料充分硬化,再用砂輪或拋光機(jī)將表面磨光。
四、結(jié)束語
在橋梁混凝土施工過程中,一定要嚴(yán)格施工管理,采用合理科學(xué)的施工措施,正確選擇原材料,就可以提高混凝土本身抗拉性能,減少混凝土裂縫的產(chǎn)生,確保工程質(zhì)量,避免由于出現(xiàn)裂縫而影響工程的質(zhì)量,從而避免橋梁裂縫的產(chǎn)生,保質(zhì)保量地完成橋梁混凝土的施工,為公路建設(shè)事業(yè)發(fā)揮有效措施。