道桥工程混凝土裂缝原因及修复措施

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  【摘要】改革开放以来,随着我国经济的快速发展,我国交通基础建设也有了很大的提升,尤其是作为沟通纽带的道路桥梁建设更是实现了划时代的发展。混凝土道路与桥梁逐渐成为我国交通建设的主体部分,然而,由于混凝土自身的特点,混凝土道桥容易产生裂缝,甚至会发生断裂。本文作者结合自身经验通过分析道桥工程发生混凝土裂缝的原因,找到了修复裂缝的方法,为同行提供了参考。
  【关键词】道桥建设;混凝土道桥;混凝土裂缝
  在道桥工程的施工及使用过程中,混凝土产生裂缝可谓“常发病”和“多发病”,这也是长期以来困扰桥梁工程技术人员的一大难题。道桥工程质量的好坏直接关系着行人的生命财产安全以及行车的稳定与安全。为了避免或减少裂缝的出现,本文作者对混凝土道路桥梁裂缝的种类和及其产生原因进行了全面的分析,为道桥建设找到了修复裂缝的措施。
  一、混凝土裂缝概况
  在工程建设领域,混凝土的裂缝问题是一个普遍存在却难以根治的难题。
  何为混凝土?我们通常所说的混凝土指的是一种由砂石骨料、水、水泥和其他材料混合在一起而形成的非均质脆性材料。
  由于混凝土本身容易变形,再加上工程施工的疏忽等一系列问题,那些硬化成型的混凝土当中存在着大量的微孔隙和微裂缝,一般来说,这些带缝工作的混凝土建筑和构件会由于裂缝的存在而备受影响和冲击。在这之中,首当其冲的是混凝土结构内部的钢筋腐蚀问题,钢筋一旦发生腐蚀,就会严重降低钢筋混凝土材料的承载与抗渗能力,进而影响整个建筑物的外表形象及其使用寿命,如果腐蚀达到一定程度甚至会给人的生命财产安全造成严重威胁。
  二、道路桥梁混凝土裂缝产生的原因
  道桥上的每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。道路桥梁混凝土裂缝产生的原因有如下几方面:
  (一)荷载过大导致混凝土裂缝
  随着我国道路交通四通八达局面的形成,超载超重车辆日益增多,这无疑是对道路及桥梁承重力的巨大挑战,也是混凝土道路、桥梁产生裂缝的直接诱因。
  混凝土道路、桥梁在静、动荷载情况下产生的裂缝被称为荷载裂缝,荷载裂缝又被分为直接应力裂缝与次应力裂缝。所谓直接应力裂缝指的是由外部荷载所带来的直接应力产生的裂缝。比如在道桥的施工阶段,施工方不加限制地堆放各种施工材料与机器,甚至由于不了解道桥的预制结构的结构受力特点而随意运输、安装;而次应力裂缝,指的是由外荷载而引起的次生应力产生的裂缝。具体来说,在设计外荷载作用下,由于理论与实际之间存在一定范围内的偏差,道桥结构物的实际工作情况和常规计算存在出入,从而在道桥结构的某些部位上会引起次应力导致结构开裂。
  (二)热胀冷缩引起混凝土裂缝
  作为道桥建设的主要材料,混凝土具有热胀冷缩的特性,一旦其外部环境或内部温度发生温度上的变化,混凝土就会变形。如果混凝土变形受到限制之时,混凝土结构内部就会产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度之时就会产生温度裂缝。具体来说,在一些跨径较大的桥梁中,温度应力会达到甚至有可能超出其荷载应力。而与其他混凝土裂缝相比,温度裂缝的最大特点就是会随着温度的变化而扩张或者合拢,在这里,造成混凝土温度发生变化的主要原因有:年温差较大、降温突然、冬季施工措施不当以及蒸汽养护等。
  (三)施工工艺质量差造成混凝土裂缝
  由于混凝土极易发生变形,如果这些变形的混凝土达到一定规模,道路、桥梁产生裂缝的概率就极高。究其变形原因,我们不难发现这与道桥的施工工艺有着直接联系,尤其是在混凝土结构浇筑、构件制作以及运输吊装的过程当中,一旦其施工工艺与工程自身、周边环境不相适应,施工质量低劣,混凝土就会产生纵向的、横向的等各式裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现裂缝。
  (四)地基变形引起的裂缝
  我国幅员辽阔,道路、桥梁建设遍布全国各地,这也就造成不同地区道桥建设的不同情况。不同地区的地形地质条件均不相同,道桥建设的地基构造也不尽相同。有些道桥地基的基础会发生不均匀沉降,究其原因就在于这几点:对工程的地形地质勘察精度不够准确、试验资料不可靠;地基冻胀问题;道路、桥梁基础建立在溶洞、滑坡体或活动断层等不良地质之上。也正是基于此,工程基础会发生竖向不均匀沉降以及水平方向的位移,会使混凝土结构中产生附加应力,一旦附加应力超出结构的抗拉能力,就会导致混凝土结构开裂。
  三、道桥工程混凝土裂缝修复措施
  道桥工程混凝土结构产生裂缝直接影响着道路、桥梁的使用寿命与外观,更直接关系着行人、行车的安全,所以,修复混凝土裂缝不仅是道桥施工方的义务,更是其责任。针对道桥混凝土裂缝产生的原因,本文探讨了修复混凝土裂缝的几条措施:
  (一)控制混凝土原材料
  由于混凝土自身构成材料的复杂性,其原材料的性质直接关系到混凝土的收缩问题。一般来说,混凝土是由表及里地产生干燥现象,干燥过程在混凝土结构内部呈水梯状,即混凝土表面收缩较大,而内部收缩较小,这就造成混凝土收缩的不均匀性。不均匀收缩能够导致表面混凝土承受的是拉力,而内部混凝土承受的是压力,裂缝便产生于表面拉力超过其抗拉强度之时。另一方面,水泥石的收缩同样也会因为受到原材料的限制而出现裂缝。
  (二)把握切缝时机
  所谓切缝的时机就是要做到适时切缝,一般切缝要在水泥混凝土即将发生硬化收缩之前进行。那些有经验的施工人员能够灵活地掌握切缝时间并充分加以利用,举例来说,当遇到混凝土内外部温差较大时要提前进行切缝,提前切缝便意味着一切准备工作也要提前做好,要提前在切缝上按板块的长度打好线,与此同时,提前切缝要注意与拉毛向平行,并且要保证切缝深度够深。引人注意的是,要学会依据混凝土的强度来确定切缝的具体时间。
  (三)加强混凝土结构养生
  对于道桥混凝土结构来说,及时养生是十分关键的,因为养生的及时行不但有利于强度的形成,在一定程度上更能够防止断板的发生。众所周知,混凝土内部要想发生水化反应就必须具备一定的水分,并且能够释放出大量的热,当其他水分迅速蒸发的时候,释放出来的热量却不能丧失。一旦水分蒸发,热量散失,如不及时养生则会使混凝土内外温差降低,进而出现断板。为了避免断板的出现,进行及时养护之时要采用湿麻袋遮盖,洒水养护;除此之外,还要注意遮盖湿麻袋不能遗漏任何角落,并且洒水要均匀,混凝土结构的养生期应该控制在两周及两周以上。为了保证养护的顺利及时进行,道桥施工方要积极采用新型的养护剂进行桥面、路面的养护,此时要十分注意喷洒的均匀性,设置好喷洒的时间。
  结语
  道路、桥梁是不同地区进行经济交流与沟通的纽带,更是推动我国经济发展的重要工具。虽然我国道桥建设取得了很大成绩,但是,道桥工程的安全性必须引起重视。尤其是道桥工程混凝土裂缝的经常出现严重威胁着行人、行车的安全,对道桥混凝土裂缝的研究与探讨不仅是施工方进行工程建设的职责所在,也是工程技术人员必须攻克的技术难关。
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