淺談混凝土橋梁裂縫的成因及治理措施論文
[論文關(guān)鍵詞]混凝土橋梁裂縫；成因；治理措施
[論文摘要]文章分析混凝土橋梁裂縫的分類及成因，提出混凝土橋梁裂縫的幾種修補(bǔ)方法，包括表面封閉修補(bǔ)法、壓力灌漿法、黏貼鋼板施工法等。
一、混凝土橋梁裂縫的分類及成因
根據(jù)裂縫形成的原因，可將其分為兩大類。一般把由于設(shè)計(jì)、施工、選材不當(dāng)，或結(jié)構(gòu)所受荷載超過了設(shè)計(jì)荷載以及未預(yù)料到的事故等原因所造成的裂縫稱為結(jié)構(gòu)裂縫。除上述以外的原因引起的裂縫稱為非結(jié)構(gòu)裂縫。
(一)結(jié)構(gòu)裂縫的主要形式及其產(chǎn)生的原因
1．網(wǎng)狀裂縫的特點(diǎn)及產(chǎn)生原因。此種裂紋多出現(xiàn)于腹板上，屬表面龜裂，無固定規(guī)律，其深度不致觸及鋼筋，寬度很小(0.01～0.05mm)，寬度在0.05mm時(shí)，肉眼可見，以手觸之有凸起之感。產(chǎn)生的原因主要是由混凝土梁表面與內(nèi)部收縮不均勻引起。
2．下翼緣受拉區(qū)裂縫的特點(diǎn)及產(chǎn)生原因。裂縫在跨中分布較密(間距約占0.1～0.2m)，兩端逐漸減少，裂縫方向大致與主筋垂直，由下翼緣向上發(fā)展，至下梗肋即終止且寬度較細(xì)，一般在0.03～0.1mm之間；在動(dòng)載作用下一般變化不大，經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)營(yíng)已趨穩(wěn)定。產(chǎn)生的原因：由于混凝土抗拉能力很低，梁受力產(chǎn)生撓曲變形所至。
3．橫隔板處豎向裂縫特點(diǎn)及產(chǎn)生原因。在梁端及腹板斷面的梁上均有發(fā)生，由棱角邊緣向上延伸；寬度0.2～0.3mm。產(chǎn)生的原因：由于偏載、扭轉(zhuǎn)(支座不平)等兩片梁受力不勻；豎直剪力及腹板厚度劇變處應(yīng)力集中等。
(二)非結(jié)構(gòu)裂縫的主要形式及其產(chǎn)生的原因
1．沉陷裂縫的特點(diǎn)及產(chǎn)生原因�；炷镣耆不埃渲械墓腆w顆粒要緩慢下沉，并排出內(nèi)含的氣和水。此時(shí)結(jié)構(gòu)物中的鋼筋、預(yù)埋件、粗骨料以及模型板都有可能阻礙混凝土的沉陷，從而沿鋼筋、預(yù)埋件和模型板邊緣出現(xiàn)短而粗的斷續(xù)裂縫。
2．塑性收縮裂縫的特點(diǎn)及產(chǎn)生原因�；炷翝仓瓿珊螅绻砻嫠值恼舭l(fā)速度超過內(nèi)部水分上升到表面的速度，在混凝土表面就會(huì)出現(xiàn)均勻分布的、細(xì)的、相當(dāng)直的塑性收縮裂縫。只要在施工中采取相應(yīng)的措施，就能減少以至消滅以上兩種裂縫。
3．收縮裂縫的特點(diǎn)及產(chǎn)生原因。這種裂縫在形成之初通常是很細(xì)的，寬度一般不會(huì)超過0.05mm。隨著混凝土的干縮，裂縫會(huì)逐漸加寬，直到幾個(gè)月后才趨于穩(wěn)定。要避免這種裂縫是比較困難的。如果混凝土配比不當(dāng)，局部灰漿集中或水灰比過大，造成混凝土不均勻收縮，也會(huì)局部產(chǎn)生大量收縮裂縫，這種裂縫應(yīng)當(dāng)避免。
(三)混凝土梁產(chǎn)生裂縫的主要原因
1．與材料有關(guān)的原因。水泥凝結(jié)時(shí)間不正常，水泥水化熱過大，水泥膨脹量過大，使用活性骨料，骨料風(fēng)化或含泥量大，混凝土干燥收縮，混凝土沉降收縮或?yàn)V水過多。
2．與施工有關(guān)的原因。拌和不均勻，攪拌時(shí)間過長(zhǎng)，澆灌速度過快，振搗不充分，接縫處理不當(dāng)，保護(hù)層厚度不夠或鋼筋被擾動(dòng)，模板漏漿，支撐下沉，拆模過早，初期受凍，初期養(yǎng)護(hù)不夠，硬化前受振動(dòng)或加荷，預(yù)應(yīng)力混凝土過早張拉或超張拉，養(yǎng)護(hù)混凝土?xí)r內(nèi)外溫差過大。
3．與使用環(huán)境有關(guān)的原因。環(huán)境溫差與濕度變化過大，鋼筋銹蝕、環(huán)境水的侵蝕作用，火災(zāi)或表面過熱，凍脹或反復(fù)凍融作用，混凝土表面炭化。
二、混凝土橋梁裂縫的修補(bǔ)方法
(一)表面封閉修補(bǔ)法
1．表面涂抹。通常是在混凝土表面沿寬度較小的裂縫涂抹樹脂保護(hù)膜，在裂縫寬度有可能變動(dòng)時(shí)，可采用具有跟蹤性的焦油環(huán)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(jié)構(gòu)物上也可大面積涂抹保護(hù)膜。
2．“V”形或“U”形槽口充填修補(bǔ)。在只用上述表面涂抹處理不能充分修補(bǔ)的場(chǎng)合，可采用如下方法：在混凝土表面沿裂縫鑿出“V”形或“U”形槽口，然后用樹脂砂漿充填修補(bǔ)。填補(bǔ)前要用鋼絲刷清除鑿后已浮動(dòng)的混凝土碎片，必要時(shí)可先上底層涂料然后填塞樹脂砂漿。
3．鑿深槽嵌補(bǔ)。先沿裂縫鑿一條深槽，槽形根據(jù)裂縫位置和填補(bǔ)材料而定，然后在槽內(nèi)嵌補(bǔ)各種黏結(jié)材料，如環(huán)氧砂漿、瀝青、甲凝等。
4．表面噴漿。噴漿修補(bǔ)是在經(jīng)鑿毛處理的裂縫表面，噴射一層密實(shí)而且強(qiáng)度高的水泥砂漿保護(hù)層來封閉裂縫的一種修補(bǔ)方法。根據(jù)裂縫的部位、性質(zhì)和修補(bǔ)要求與條件，可采用無筋素噴漿，或掛網(wǎng)噴漿結(jié)合鑿槽嵌補(bǔ)等修補(bǔ)方法。
(二)壓力灌漿法
先將結(jié)構(gòu)物的裂縫或孔隙與外界封閉僅留出進(jìn)漿口及排氣孔，然后將配制的較低黏度的漿液通過壓漿泵以一定的壓力將漿液壓入縫隙內(nèi)并使其擴(kuò)散、膠凝固化，以達(dá)到恢復(fù)整體性、強(qiáng)度、耐久性及抗?jié)B性的目的。
1．水泥灌漿修補(bǔ)法。實(shí)施灌漿前應(yīng)對(duì)修補(bǔ)部位裂縫再仔細(xì)檢查一遍，以確定修補(bǔ)數(shù)量、范圍、鉆孔眼位置及漿液數(shù)量。
灌漿一般采用不低于42.5級(jí)的普通水泥，灌漿壓力一般為4.05×105～6.08×105Pa，漿液濃度一般不小于1.6:1(水與水泥的重量比)。灌漿加壓設(shè)備，在工程量較大時(shí)宜采用灌漿機(jī)、灌(壓)槳泵，也可采用風(fēng)泵加壓。工程量不大時(shí)可用手壓泵施工，工程量特小時(shí)，可采用類似打氣筒等工具改制成的注射器施工。
2．化學(xué)灌漿法。灌漿材料應(yīng)具備黏結(jié)強(qiáng)度高、可灌性好等基本要求，一般常采用環(huán)氧和甲凝兩類材料。環(huán)氧灌漿是以環(huán)氧樹脂為主體，它的黏結(jié)力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、收縮小、耐腐蝕及機(jī)械強(qiáng)度高，裂縫寬度在0.1mm以上時(shí)采用環(huán)氧灌漿。甲凝灌漿是以甲基丙烯酸甲酷為主體，它具有黏度低可灌性好、抗拉強(qiáng)度高等特點(diǎn)，常用于修補(bǔ)裂縫寬度在0.1mm以下的細(xì)裂縫。
灌漿一般采用純壓法灌漿。對(duì)于細(xì)小裂縫漿液需要較長(zhǎng)的膠凝時(shí)間，常采用單液法灌漿。此時(shí)將所用的漿液在泵前混在一起，用灌漿機(jī)進(jìn)行灌注。對(duì)于較寬的裂縫，要求漿液膠凝時(shí)間較短，常采用雙液法灌漿，此時(shí)將所用的漿分成兩大部分，用灌漿機(jī)分兩路送至灌漿孔口混合裝置再灌入裂縫。
灌漿可采用單孔或群孔同時(shí)灌漿，但必須留有一定數(shù)量的排氣孔。當(dāng)在長(zhǎng)裂縫上同時(shí)布有幾個(gè)灌漿孔時(shí)，可按裂縫的深淺由下而上的順序進(jìn)行灌漿。當(dāng)用灌漿泵進(jìn)行灌槳時(shí)，壓力一般由小至大逐步升高，達(dá)到設(shè)計(jì)壓力后，再保持壓力穩(wěn)定，直至灌漿達(dá)到一定要求(吸漿率小于0.01以min時(shí)再延緩幾分鐘)再將阻塞器上的進(jìn)漿管閥門關(guān)閉，以使裂縫內(nèi)漿液在受壓狀態(tài)下膠凝固結(jié)。
灌漿完畢待漿液聚合固化后，即可將灌漿嘴一一拆除，并用環(huán)氧膠泥抹平。最后對(duì)每一道裂縫表面再刷一層環(huán)氧樹脂水泥漿，確保封閉嚴(yán)實(shí)，并使其顏色與混凝土結(jié)構(gòu)盡量保持一致。
(三)黏貼鋼板施工法
黏貼鋼板施工法是將整個(gè)鋼板黏貼于待修補(bǔ)的裂縫位置上，使其與原有的混凝土成為整體，從而提高對(duì)荷載的抵抗力。用于黏貼的鋼板厚度一般為4.5～6mm，而混凝土與鋼板的黏結(jié)劑一般采用環(huán)氧基液黏結(jié)劑。
1．注入法黏貼鋼板。這種方法是在混凝土表面與鋼板之間加墊塊等使兩者之間保持一定空隙，并用環(huán)氧樹脂膠泥封閉四周，而后從注入口注入環(huán)氧樹脂，同時(shí)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(shí)一般用木錘隨時(shí)敲打鋼板來確定是否灌實(shí)。這種施工法雖然費(fèi)時(shí)，但即使混凝土表面不平整也可進(jìn)行施工。
2．壓黏法黏貼鋼板。這種施工方法是在混凝土表面及鋼板表面各涂上1～2mm厚的環(huán)氧樹脂，然后利用已固定在混凝土中的錨桿把鋼板壓緊在混凝土面上，隨著環(huán)氧樹脂被擠出，黏貼面之間的空氣也被排出。用這種方法幾乎不會(huì)殘留氣泡，黏結(jié)效果也好。
三、結(jié)語
總之，雖然新的橋梁裂縫檢測(cè)儀器、檢測(cè)技術(shù)及修補(bǔ)技術(shù)不斷出現(xiàn)，但上面介紹的幾種檢測(cè)及修補(bǔ)方法仍是實(shí)際工程中常用的方法，許多工程實(shí)踐證明其效果較好。
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