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中建昌龍告訴伱——橋梁裂縫成因及修補辦法

信息來源:http://www.zjcljt.com/ 作者: 發布時間:2019-04-01 16:49

凝土因其性能穩定、材料來源廣泛、耐久性好、養護需求低且可以經過澆築工藝形成各種工程所需要的形狀等特點,在工程建設中廣泛應用。但混凝土也存在較多難以克服的缺點,主要表現在抗拉性能差,容易形成裂縫,如果這些裂縫沒有得到及時正确的處治,任其進一步發展,最終将産生嚴重的工程危害。



混凝土橋梁裂縫類型及成因


01

收縮裂縫

在實際工程中,混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中,塑性收縮和縮水收縮(幹縮)是發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。塑性收縮發生在施工過程中,混凝土澆築後4-5小時左右,水泥水化反應激烈,分子鍊逐漸形成,出現泌水和水分急劇蒸發,混凝土失水收縮,同時骨料因自重下沉,此時混凝土尚未硬化。


縮水收縮是在混凝土結硬後,随着表層水分逐步蒸發,濕度逐步降低,混凝土體積減小時産生的收縮。影響混凝土收縮裂縫的主要因素有:水泥品種、标号及用量、骨料品種、水灰比、外摻劑、養護方法、外界環境、振搗方式及時間。


02

溫度裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質,當外部環境或内部溫度發生變化,混凝土将發生變形,若變形遭到約束,則在結構内将産生應力,當應力超過混凝土抗拉強度時即産生溫度裂縫。引起溫度變化主要因素有:年溫差、日照、驟然降溫、水化熱、蒸汽養護或冬季施工措施不當等。

 

由于混凝土是熱的不良導體,水化初期放出大量熱量難以散發,大體積混凝土澆築後,内部溫度較外部高,這将使内部混凝土産生顯著的體積膨脹,而外部混凝土卻随氣溫降低而冷卻收縮。這種内部膨張和外部收縮相互制約,極易産生溫度裂縫。蒸氣養護及冬季施工時如措施不當,混凝土驟冷驟熱,内外溫度不均,也易産生溫度裂縫。



當構件較長,且兩端固定時,由于周圍溫度變化将産生附加的溫度應力,該附加應力和原有内力的合力超過混凝土強度時就會産生破壞裂縫。


在新舊混凝土接頭處,沿接縫面的垂直方向常因水化熱的原因而産生溫度裂縫。


03

荷載作用下産生的裂縫

(1)彎曲裂縫


在混凝土梁上施加彎矩時,将産生彎曲裂縫。對受彎構件和壓彎構件來說,彎曲裂縫首先出現在彎矩最大截面的混凝土受拉區。梁闆結構的正彎矩裂縫一般位于跨中,從底邊開始向上發展.負彎矩裂縫位于連續或懸臂粱闆的支座附近,自上向下發展。


随着荷載的增大,裂縫寬度增大,長度延伸,縫數增多,裂縫區域逐漸向兩側發展。


(2)剪切裂縫


剪切裂縫也稱斜裂縫,首先發生在剪應力最大的部位。對受彎構件和壓彎構件,裂縫往往發生于支座附近。由下部開始,沿着與軸線成25°~50°左右的角度裂開。随着荷載增大。裂縫長度将不斷增長并向受壓區發展,裂縫縫數不斷增多并分岔,裂縫區也逐漸向跨中方向擴大。


剪切裂縫一旦出現,就應加強觀察。如裂縫發展緩慢并限制在受拉區。裂縫寬度在限值以内,此時還允許;但如裂縫不斷發展或者裂縫已接近受壓區,則不論其寬度和長度如何都應及時予以必要的加固處理。


(3)斷開裂縫


鋼筋混凝土構件受拉時,進入整個截面的裂縫稱為斷開裂縫。受拉構件在荷載作用下産生的裂縫均沿正截面開裂,裂縫間距有一定規律。受拉構件在内力較小時,混凝土和鋼筋均勻承受拉力,随着内力增大,混凝土内拉應力達到其受拉極限,産生裂縫并退出工作,但裂縫寬度小于規定限值,全部拉力由鋼筋承擔,這是允許出現裂縫構件的工作狀态。


當荷載繼續增大,鋼筋應力達到屈服極限,鋼筋伸長率較大,裂縫很寬,超過設計規範允許寬度的許多倍,這時多為使用所不允許的或構件将接近破壞的狀态。




04

鋼筋鏽蝕引起的裂縫

  因混凝土質量較差,或保護層厚度不足,或保護層被碳化使鋼筋周圍混凝土堿度降低,或有氯化物浸入,等等,均可引起鋼筋表面氧化膜破壞而發生鏽蝕反應;鏽蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2~4倍,從而對周圍混凝土産生膨脹應力,導緻保護層混凝土開裂、剝離,沿鋼筋縱向産生裂縫并有鏽迹滲到混凝土表面。鋼盤鏽蝕使得鋼筋有效斷面減小,鋼筋與混凝土握裹力削弱,結構承載力下降,繼而将誘發其它形式的裂縫,而其它裂縫的産生又會加劇鋼筋鏽蝕,最後可能導緻結構破壞。


要防止鋼筋鏽蝕。主要應确保鋼筋有足夠的保護層厚度(保護層亦不能太厚,否則構件有效高度減小,受力時将加大裂縫寬度);施工時應控制混凝土的水灰比,并應加強振搗,保證混凝土的密實性:還要嚴格控制含氯鹽的外加劑用量,對沿海地區或其它存在腐蝕性強的空氣、地下水地區尤其應慎用含氯鹽的外加劑。


05

基礎不均勻沉降引起的裂縫

由于基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移,使結構中産生附加應力,超出混凝土結構的抗拉能力,導緻結構開裂。基礎不均勻沉降的主要原因有:地質勘察精度不夠、試驗資料不準;地基地質差異太大;結構荷載差異太大;結構基礎類型差别太大;地在凍脹;橋梁基礎基于滑坡體、溶洞或活動斷層等不良地質時,可能造成不均勻沉降。




06

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冰凍,遊離的水轉變成冰,體積膨脹9%,因而混凝土産生膨脹應力;同時混凝土凝膠孔中的過冷水在微觀結構中遷移和重分布引起滲透壓,使混凝土中膨脹力加大,混凝土強度降低,并導緻裂縫出現。


07

施工質量引起的裂縫

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量不合格,可能導緻結構出現裂縫。在混凝土結構澆築、構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中,若施工工藝不合理、施工質量低劣,容易産生縱向的、橫向等各種裂縫,特别是細長薄壁結構更容易出現。




裂縫修補方法

01

表面封閉修補法

包括表面塗抹和表面貼補法。表面塗抹适用範圍是漿材難以灌入的細而淺的裂縫,深度未達到鋼筋表面的發絲裂縫,不漏水的裂縫,不伸縮的裂縫以及不在活動的裂縫。通常在混凝土表面沿寬度較小的裂縫塗抹樹脂保護膜,在裂縫寬度有可能變動時,可采用具有跟蹤性的焦油環氧樹脂等材料。在裂縫多而且密集或者混凝土老化、砂漿離析的結構物上也可大面積塗抹保護膜。


表面貼補法一般用于大面積漏水的防滲堵漏。


02

鑿深槽修補法

寬度小于0.3mm,深度較淺的裂縫、以及小規模裂縫的簡易處理可采用取開V型槽:先沿裂縫鑿一條深槽,槽形根據裂縫位置和填補材料而定,然後在槽内嵌補各種黏結材料,如環氧砂漿、瀝青、甲凝等,作業簡單,費用低。


03

表面噴漿法

  在經鑿毛處理的裂縫表面,噴射一層密實而且強度高的水泥砂漿保護層來封閉裂縫的一種修補方法。根據裂縫的部位、性質和修補要求與條件,還可采用無筋素噴漿修補方法。


04

打箍加固封閉法

  當鋼筋混凝土産生主應力裂縫時,可采用在裂縫處加箍使裂縫封閉的方法。箍可用扁鋼焊成或圓鋼制成,可以直箍也可以斜箍。其方向應和裂縫方向垂直。箍與梁的上下面接觸處可墊以角鋼或鋼闆。角鋼或鋼闆面積及箍的橫截面積,按修補加固部位主應力的大小、箍的安全應力及混凝土的抗壓強度通過計算确定。


05

結構補強法

  因超荷載産生的裂縫、裂縫長時間不處理導緻的混凝土耐久性降低、火災造成裂縫等影響結構強度可采取結構補強法、錨固補強法、預應力法等。


①粘鋼:将整個鋼闆粘貼于待修補的裂縫位置上,使其與原有的混凝土成為整體,從而提高對活荷載的抵抗力。用于粘貼的鋼闆厚度一般為4.5 mm~6 mm,而混凝土與鋼闆的粘接劑一般采用環氧基液粘接劑。


②灌膠:在混凝土表面與鋼闆之間加墊塊等使兩者之間保持一定空隙,并用環氧樹脂膠泥封閉四周,而後注入環氧樹脂。同時排出空隙中的空氣。由于是從一方注入因而容易殘留氣泡,施工時一般用木槌随時敲打鋼闆來确定是否灌實。這種施工法雖然費時,但即使混凝土表面不平整也可進行施工。


06

仿生自愈合法

仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法,它模仿生物組織對受創傷部位自動分泌某種物質,而使創傷部位得到愈合的機能,在混凝土的傳統組分中加入某些特殊組分,在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神經網絡系統,當混凝土出現裂縫時分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。


07

裂縫處理效果檢查

包括修補材料試驗、鑽芯取樣試驗、壓水試驗、壓氣試驗等。


結語


由上述可知,設計疏漏、施工低劣、監理不力,均可能使混凝土橋梁出現裂縫。因此,嚴格按照國家有關規範、技術标準進行設計、施工和監理,是保證結構安全耐用的前提和基礎。在運營管理過程中,進一步加強巡查和管理,及時發現和處理問題,也是相當重要的環節。


随着我國公路橋梁事業的發展和裂縫開展機理的進一步研究,影響因素逐漸量化。随着結構計算理論的發展和計算軟件的應用,大部分因素對鋼筋混凝土裂縫的影響能夠較準确的計算出來,采取适當的措施可以預防和控制裂縫開展。