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摘要:近年来,随着经济的发展,我国交通事业得到了快速发展和进步,道桥工程属于交通运输业重要组成部分,它的施工质量直接关系着整个交通业的发展,而混凝土裂缝是影响道桥工程质量的关键。本文主要就道桥工程混凝土裂缝的类型、成因以及修复措施进行了分析研究。
关键词:道桥工程;混凝土裂缝;成因;修复
中图分类号:TU37文献标识码: A
引言
目前,道桥工程混凝土结构在一定程度上促进了道桥工程的发展和进步。然而,由于施工中各个方面因素的影响,混凝土出现了裂缝,使得道桥的耐久性、承重力以及抗渗性能大大削弱,这在很大程度上威胁着整个工程的质量以及安全性。由此可见,混凝土结构的质量对于整个工程的重要性是不可言喻的。因此,我们要加强混凝土结构裂缝的防治工作,切实将裂缝产生的不安全因素控制在安全范围内,为工程的顺利进行以及功能的正常发挥提供坚实基础。
一、道桥工程混凝土裂缝的种类分析
1、.塑性收缩裂缝
混凝土浇筑后终凝前,此时水泥水化反应激烈,出现泌水和水分急剧蒸发,混凝土失水收缩但尚未硬化,其本身强度还无法抵抗收缩而产生龟裂称为塑性收缩。成因主要有水灰比、混凝土配合比、混凝土的凝结时间、环境温度、相对湿度以及风速等等【1】。
2、缩水收缩裂缝
混凝土硬化后受环境影响表层水分损失快,内部损失慢,表层与内部收缩不均匀,表面收缩变形受到内部混凝土的约束,致使表层混凝土受拉,当拉力超过其抗拉强度时,便产生缩水收缩裂缝。
3、地基础变形裂縫
由于地质情况复杂导致基础不均匀沉降,使结构中产生附加应力,超出混凝土结构的抗拉能力,导致结构开裂;或因模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致混凝土开裂。此类裂缝形成与沉降相关,裂缝一般较大,甚至可能产生错层,严重影响结构正常使用和结构安全。
4、温度变化引起的裂缝
混凝土水化过程中产生大量热,集聚在内部产生较大内外温差,导致混凝土膨胀不均匀,混凝土表面受拉产生无规则裂缝。另外当收到暴晒或突然降温等外部环境或结构内部温度发生变化,混凝土将发生变形产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。
5、钢筋锈蚀引起的裂缝
由于混凝土质量较差或保护层厚度不足,混凝土保护层受到侵蚀炭化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应,其锈蚀物对周围混凝土产生膨胀应力,导致保护层混凝土开裂、剥离,沿钢筋纵向产生裂缝。
6、冻胀引起的裂缝
当气温低于零度时,吸水饱和的混凝土出现冰冻,混凝土产生膨胀应力,混凝土强度降低,并导致裂缝出现。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。
二、道桥工程混凝土裂缝的成因
1、施工原因
在进行道桥工程施工的过程中混凝土所产生的所有裂缝问题,最常见的原因就是由于混凝土自身出现的收缩所引起的,混凝土的收缩会导致自身体积发生变形,主要原因有:缩水收缩以及塑性收缩,与此同时还有炭化收缩以及自生收缩这两种。在进行道桥施工的过程中混凝土所产生的所有裂缝问题,最主要的原因就是当混凝土在经过5小时的浇筑以后,混凝土中的水泥会发生剧烈水化反应,并且在水泥中逐渐形成一条分水链,再加之混凝土中的水分过快的蒸发,从而使得混凝土中的骨料出现下沉的情况,这个时候如果混凝土还没有完全硬化,那么就会发生塑性收缩【2】。骨料在下沉的过程会受到一些物体的阻拦,这个时候就会产生沿着钢筋的布置方向出现收缩裂缝。当混凝土硬化以后,混凝土表面的水分蒸发,混凝土内部的温度就会逐渐降低,混凝土的体积自然而然就会减小,从而出现缩水收缩。如果混凝土内部与外部的收缩不均匀,那么外部就会受到内部的制约,从而使得在混凝土表面承受到一定的拉力,当这个拉力超过一定数值的时候,就会产生收缩裂缝。
2、荷载原因
荷载裂缝主要是指混凝土在受到动荷载以及静荷载以及次应力的作用下产生的,我们通常将产生的这种裂缝叫做荷载裂缝。荷载裂缝的主要形式主要有两种:次应力裂缝以及直接应力裂缝。在这两种裂缝形式中,次应力裂缝主要是指桥梁混凝土在受到向外的荷载后所发生的次应力导致桥梁混凝土产生裂缝。例如在对配筋和内力进行设计的时候出现错误,或者运输材料的车辆没有按照相关要求与规定运行等;而直接应力裂缝主要是指桥梁混凝土在受到向外的荷载后所发生的直接应力导致桥梁混凝土产生裂缝【3】。例如桥下船舶与公路桥梁发生激烈膨胀,或者受到地质灾害的影响等。
3、材料、设计及养护等原因
材料、施工设计以及混凝土养护等也与道桥工程混凝土产生裂缝有关。在设计当中,设计不当、钢筋配置不当、对桥梁构件所施加的预应力不足等情况都可能让桥梁构件出现裂缝。在进行养护的时候,也需要严格地控制混凝土的水化,并且做好降温措施,这样才能够减少裂缝的出现。
三、道桥工程混凝土裂缝的修复措施
1、裂缝结构补强法
混凝土荷载裂缝如果长时间得不到处理,会大大降低混凝土的耐久性。此时应采用结构补强法对裂缝进行处理,常见的方法有锚固补强法、断面补强法、预应力补强法等。
2、表面覆盖法
表面覆盖法是一种在微细裂缝的表面上涂膜,以达到修补混凝土结构物表面微细裂缝的目的。其缺点是修补工作无法深入到结构物裂缝内部,对延伸裂缝内部情况无法掌握。表面覆盖法所需材料根据修补目的和结构物所处环境分别选制,一般选择弹性涂膜防水材料,聚合物水泥膏、聚合物薄膜等。
3、裂缝低压注浆法
裂缝低压注浆法适用于裂缝宽度为0.2mm~0.4mm的混凝土结构物裂缝处理。一般情况下先将裂缝清理干净,然后检查裂缝的密封性,再将已配制好的浆液注入到裂缝保压,最后清理裂缝注浆表面。如果混凝土结构物裂缝数量较多时,应先在裂缝位置上贴上医用的厚白胶带,再用毛笔沾浆沿裂缝来回涂抹裂缝,使其封闭,过一段时间后,揭去胶带,在裂缝上粘贴注浆嘴。固定注浆嘴周边即可。如果有裂口,必须用浆反复修补,以免漏浆。注浆操作应在注浆嘴固定后的第二天进行。
4、裂缝开槽填充法
按一定比例配置的修补材料直接填充裂缝,一般用来修补裂缝宽≥0.5mm的裂缝。具体流程:首先在混凝土表面沿裂缝凿一个合适尺寸的开槽,并用水清洗干净,将已经配制拌合好的砂浆填充到槽内,抹平处理好表面及时用毛毡、麻袋进覆盖保护,等到初凝后再用水进行定期养护。深度较浅的裂缝,或是裂缝中有充填物、以及小规模裂缝的简易处理可采取开小V型槽填充处理。
5、灌浆法
如果裂缝严重影响到了桥梁结构的安全性,或者是对防渗提出了具体的要求时,表面修补的方法就无法满足施工要求,这时的处理就需要采取灌浆法。灌浆法主要是通过真空压力设备在裂缝中注入浆质料,随着时间的推移,浆质料就会逐渐硬化,等待硬化之后,就能够形成稳定结构,并且与混凝土成为一个整体。在混凝土施工中,主要是选择环氧聚合物以及水泥浆这两种浆质材料。
6、内掺有机化合物法
在硅酸盐水泥中掺入特殊有机化合物,并搅拌均匀,形成所谓的“生物水泥”。其中一种有机化合物按要求使用时会形成一种含盐度比普通地下水大得多的溶液,该液体携带化合物深入到水泥基材料中,即开始了渗透过程,这种过程可以顺水压也可逆水压发生。另一种常用的有机化合物是不含固化剂的环氧树脂,在碱性和含OH - 的环境下,环氧树脂缓慢硬化,自身即形成封闭的膜(Capsule),未硬化的环氧树脂被已经硬化的包住,从而形成自封的微胶囊,一旦有裂缝出现,微胶囊易破裂、流出,充满裂缝,从而将开裂的混凝土粘结在一起,与水泥水化物反应固化,从而使裂缝修复。
结束语
总而言之,为了进一步提高道桥工程的质量与安全,就必须注重道桥工程混凝土的质量,通过对于混凝土裂缝产生的原因进行分析,采取相关的措施加以解决,只有这样才能使得道桥质量得到有效保障。
参考文献:
[1]王锐.道桥混凝土裂缝成因及预防探析[J].城市建设理论研究(电子版),2013,(21).
[2]梁成胜.高速公路桥梁混凝土施工技术分析[J].城市建设理论研究(电子版),2013,(19).
[3]许世敏.关于桥梁砼裂缝产生的原因分析及预防措施[J].商品与质量·建筑与发展,2013,(08).
关键词:道桥工程;混凝土裂缝;成因;修复
中图分类号:TU37文献标识码: A
引言
目前,道桥工程混凝土结构在一定程度上促进了道桥工程的发展和进步。然而,由于施工中各个方面因素的影响,混凝土出现了裂缝,使得道桥的耐久性、承重力以及抗渗性能大大削弱,这在很大程度上威胁着整个工程的质量以及安全性。由此可见,混凝土结构的质量对于整个工程的重要性是不可言喻的。因此,我们要加强混凝土结构裂缝的防治工作,切实将裂缝产生的不安全因素控制在安全范围内,为工程的顺利进行以及功能的正常发挥提供坚实基础。
一、道桥工程混凝土裂缝的种类分析
1、.塑性收缩裂缝
混凝土浇筑后终凝前,此时水泥水化反应激烈,出现泌水和水分急剧蒸发,混凝土失水收缩但尚未硬化,其本身强度还无法抵抗收缩而产生龟裂称为塑性收缩。成因主要有水灰比、混凝土配合比、混凝土的凝结时间、环境温度、相对湿度以及风速等等【1】。
2、缩水收缩裂缝
混凝土硬化后受环境影响表层水分损失快,内部损失慢,表层与内部收缩不均匀,表面收缩变形受到内部混凝土的约束,致使表层混凝土受拉,当拉力超过其抗拉强度时,便产生缩水收缩裂缝。
3、地基础变形裂縫
由于地质情况复杂导致基础不均匀沉降,使结构中产生附加应力,超出混凝土结构的抗拉能力,导致结构开裂;或因模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致混凝土开裂。此类裂缝形成与沉降相关,裂缝一般较大,甚至可能产生错层,严重影响结构正常使用和结构安全。
4、温度变化引起的裂缝
混凝土水化过程中产生大量热,集聚在内部产生较大内外温差,导致混凝土膨胀不均匀,混凝土表面受拉产生无规则裂缝。另外当收到暴晒或突然降温等外部环境或结构内部温度发生变化,混凝土将发生变形产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。
5、钢筋锈蚀引起的裂缝
由于混凝土质量较差或保护层厚度不足,混凝土保护层受到侵蚀炭化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应,其锈蚀物对周围混凝土产生膨胀应力,导致保护层混凝土开裂、剥离,沿钢筋纵向产生裂缝。
6、冻胀引起的裂缝
当气温低于零度时,吸水饱和的混凝土出现冰冻,混凝土产生膨胀应力,混凝土强度降低,并导致裂缝出现。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。
二、道桥工程混凝土裂缝的成因
1、施工原因
在进行道桥工程施工的过程中混凝土所产生的所有裂缝问题,最常见的原因就是由于混凝土自身出现的收缩所引起的,混凝土的收缩会导致自身体积发生变形,主要原因有:缩水收缩以及塑性收缩,与此同时还有炭化收缩以及自生收缩这两种。在进行道桥施工的过程中混凝土所产生的所有裂缝问题,最主要的原因就是当混凝土在经过5小时的浇筑以后,混凝土中的水泥会发生剧烈水化反应,并且在水泥中逐渐形成一条分水链,再加之混凝土中的水分过快的蒸发,从而使得混凝土中的骨料出现下沉的情况,这个时候如果混凝土还没有完全硬化,那么就会发生塑性收缩【2】。骨料在下沉的过程会受到一些物体的阻拦,这个时候就会产生沿着钢筋的布置方向出现收缩裂缝。当混凝土硬化以后,混凝土表面的水分蒸发,混凝土内部的温度就会逐渐降低,混凝土的体积自然而然就会减小,从而出现缩水收缩。如果混凝土内部与外部的收缩不均匀,那么外部就会受到内部的制约,从而使得在混凝土表面承受到一定的拉力,当这个拉力超过一定数值的时候,就会产生收缩裂缝。
2、荷载原因
荷载裂缝主要是指混凝土在受到动荷载以及静荷载以及次应力的作用下产生的,我们通常将产生的这种裂缝叫做荷载裂缝。荷载裂缝的主要形式主要有两种:次应力裂缝以及直接应力裂缝。在这两种裂缝形式中,次应力裂缝主要是指桥梁混凝土在受到向外的荷载后所发生的次应力导致桥梁混凝土产生裂缝。例如在对配筋和内力进行设计的时候出现错误,或者运输材料的车辆没有按照相关要求与规定运行等;而直接应力裂缝主要是指桥梁混凝土在受到向外的荷载后所发生的直接应力导致桥梁混凝土产生裂缝【3】。例如桥下船舶与公路桥梁发生激烈膨胀,或者受到地质灾害的影响等。
3、材料、设计及养护等原因
材料、施工设计以及混凝土养护等也与道桥工程混凝土产生裂缝有关。在设计当中,设计不当、钢筋配置不当、对桥梁构件所施加的预应力不足等情况都可能让桥梁构件出现裂缝。在进行养护的时候,也需要严格地控制混凝土的水化,并且做好降温措施,这样才能够减少裂缝的出现。
三、道桥工程混凝土裂缝的修复措施
1、裂缝结构补强法
混凝土荷载裂缝如果长时间得不到处理,会大大降低混凝土的耐久性。此时应采用结构补强法对裂缝进行处理,常见的方法有锚固补强法、断面补强法、预应力补强法等。
2、表面覆盖法
表面覆盖法是一种在微细裂缝的表面上涂膜,以达到修补混凝土结构物表面微细裂缝的目的。其缺点是修补工作无法深入到结构物裂缝内部,对延伸裂缝内部情况无法掌握。表面覆盖法所需材料根据修补目的和结构物所处环境分别选制,一般选择弹性涂膜防水材料,聚合物水泥膏、聚合物薄膜等。
3、裂缝低压注浆法
裂缝低压注浆法适用于裂缝宽度为0.2mm~0.4mm的混凝土结构物裂缝处理。一般情况下先将裂缝清理干净,然后检查裂缝的密封性,再将已配制好的浆液注入到裂缝保压,最后清理裂缝注浆表面。如果混凝土结构物裂缝数量较多时,应先在裂缝位置上贴上医用的厚白胶带,再用毛笔沾浆沿裂缝来回涂抹裂缝,使其封闭,过一段时间后,揭去胶带,在裂缝上粘贴注浆嘴。固定注浆嘴周边即可。如果有裂口,必须用浆反复修补,以免漏浆。注浆操作应在注浆嘴固定后的第二天进行。
4、裂缝开槽填充法
按一定比例配置的修补材料直接填充裂缝,一般用来修补裂缝宽≥0.5mm的裂缝。具体流程:首先在混凝土表面沿裂缝凿一个合适尺寸的开槽,并用水清洗干净,将已经配制拌合好的砂浆填充到槽内,抹平处理好表面及时用毛毡、麻袋进覆盖保护,等到初凝后再用水进行定期养护。深度较浅的裂缝,或是裂缝中有充填物、以及小规模裂缝的简易处理可采取开小V型槽填充处理。
5、灌浆法
如果裂缝严重影响到了桥梁结构的安全性,或者是对防渗提出了具体的要求时,表面修补的方法就无法满足施工要求,这时的处理就需要采取灌浆法。灌浆法主要是通过真空压力设备在裂缝中注入浆质料,随着时间的推移,浆质料就会逐渐硬化,等待硬化之后,就能够形成稳定结构,并且与混凝土成为一个整体。在混凝土施工中,主要是选择环氧聚合物以及水泥浆这两种浆质材料。
6、内掺有机化合物法
在硅酸盐水泥中掺入特殊有机化合物,并搅拌均匀,形成所谓的“生物水泥”。其中一种有机化合物按要求使用时会形成一种含盐度比普通地下水大得多的溶液,该液体携带化合物深入到水泥基材料中,即开始了渗透过程,这种过程可以顺水压也可逆水压发生。另一种常用的有机化合物是不含固化剂的环氧树脂,在碱性和含OH - 的环境下,环氧树脂缓慢硬化,自身即形成封闭的膜(Capsule),未硬化的环氧树脂被已经硬化的包住,从而形成自封的微胶囊,一旦有裂缝出现,微胶囊易破裂、流出,充满裂缝,从而将开裂的混凝土粘结在一起,与水泥水化物反应固化,从而使裂缝修复。
结束语
总而言之,为了进一步提高道桥工程的质量与安全,就必须注重道桥工程混凝土的质量,通过对于混凝土裂缝产生的原因进行分析,采取相关的措施加以解决,只有这样才能使得道桥质量得到有效保障。
参考文献:
[1]王锐.道桥混凝土裂缝成因及预防探析[J].城市建设理论研究(电子版),2013,(21).
[2]梁成胜.高速公路桥梁混凝土施工技术分析[J].城市建设理论研究(电子版),2013,(19).
[3]许世敏.关于桥梁砼裂缝产生的原因分析及预防措施[J].商品与质量·建筑与发展,2013,(08).