浅析混凝土桥梁工程裂缝原因及其修补

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  中图分类号:K928.78 文献标识码:A 文章编号:
  第一章 桥梁混凝土工程中常见裂缝的类型、产因
  尽管在桥梁混凝土结构中,结构及构件所产生裂缝的形态各异,但总结大量出现裂缝的工程实例可发现,裂缝的产生有其主导的原因,按照裂缝产生的原因不同,常见裂缝可分为:沉缩裂缝、干缩裂缝、温度裂缝、化学作用裂缝、应力裂缝及施工因素裂缝等六大类。下面逐一说明。
  一、沉缩裂缝产因:混凝土浇筑完成1-3小时内,随泌水而沉降或随混凝土塑性收缩产生的裂缝。
  二、干缩裂缝产因:当混凝土浇筑完成后,大概4个小时时,在混凝土结构或者构件的表面,出现不规则形状、互不连贯、长短不一的裂缝。
  三、温度裂缝产因:表层次的温度裂缝,很多情况下是温差过大所引起的。
  四、化学作用裂缝产因:钢筋锈蚀引起裂缝,由于钢筋锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2-4倍,周围混凝土受到增加的膨胀应力。碱—骨料反应一起裂缝,混凝土中碱与化学物质反应,产生较大的内力。
  五、应力裂缝产因:在混凝土桥梁的使用过程中,会受到常规静、动荷载及次应力的作用,这些荷载会引起应力裂缝。所产生裂缝与主筋方向垂直。应力裂缝危害:不同的荷载类型会造成不同的应力裂缝,且在受拉区、受剪区或振动严重部位易出现裂缝,严重的会出现结构破坏的前兆,应注意观察。
  六、施工因素裂缝产因:
  施工工艺涉及的面很广,一般常涉及到的有,一是水分蒸发、水泥结块的混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因之一。二是混凝土-种人造混合材料,其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。
  第二章 桥梁混凝土工程中裂缝修补的施工工艺
  裂缝修补方法分类
  裂缝修补方法主要有以下四种:
  1 表面涂层封闭法(或纤维增强表面涂层封闭法)
  利用混凝土表层微细独立裂缝(裂缝宽度ω≤0.2mm)或网状裂纹的毛细作用吸收修补胶液,封闭裂缝通道。对楼板和其它需要防渗的部位,尚应在混凝土表面粘贴纤维复合材料以增强封护作用。
  2低压慢注修补法(注射法)
  以一定的压力将修补胶液注入裂缝腔内;此法适用于处理0.2<ω<1.5mm静止的独立裂缝、贯穿性裂缝以及蜂窝状局部缺陷。
  3压力注浆法
  在一定时间内,以较高压力(按注浆料产品说明书确定)将灌注材料压入裂缝腔内;此法适用于处理大型结构贯穿性裂缝、大体积混凝土的蜂窝状严重缺陷以及深而蜿蜒的裂缝。
  4填充密封法
  在构件表面沿裂缝走向骑缝凿出U形或V形沟槽,然后用改性环氧树脂或弹性填缝材料填充,必要时以纤维复合材料封闭其表面;此法适用于处理ω>0.5mm的活动裂缝和静止裂缝。
  二、裂缝修补工艺
  1 表面涂层封闭法(或纤维增强表面涂层封闭法)
  表面涂层封闭法(或纤维增强表面涂层封闭法)修补混凝土裂缝应按下列步骤进行:
  ① 涂刷低黏度改性环氧底胶(JN-CS)。涂刷时,应使胶液在混凝土表面充分渗透。微裂纹内应含胶饱满,必要时可沿裂缝多道涂刷。
  ② 底胶指干后,使用JN-CE找平胶(小范围)或JN-X环氧修补砂浆(大范围)修补混凝土表面缺损。
  ③ 使用JN-C3P粘贴胶粘贴纤维复合材料(如碳纤维)。粘贴时,应排除气泡,使布面平整、含胶饱满均匀。织物宽度为80~150mm,沿裂缝走向骑缝粘贴。当使用单向纤维织物时,纤维方向应与裂缝走向相垂直。
  ④多层粘贴重复步骤3。
  ⑤裂缝表面封闭完成后,应根据结构使用环境和设计要求作好防护层。具体可参见JN-C碳纤维加固材料相应内容。
  ⑥若采用表面涂层封闭法施工,可采用JN-L灌缝胶;若采用纤维增强表面涂层封闭法施工,可采用JN-C碳纤维片材及其相应的胶粘剂(JN-CS、JN-CE、JN-C3P)。
  2 填充密封法
  ⑴采用填充密封法修补混凝土裂缝时,应先按要求清理混凝土构件表面,然后沿裂缝走向骑缝凿出V形槽或U形槽,槽的深度和宽度应符合下列要求:
  ①对静止裂缝,可采用V形槽或U形槽。当为V形槽时,其槽宽不宜小于10mm,槽深不应小于15mm。
  ②对活动裂缝,应凿成U形槽,槽宽应根据预测的裂缝张开量t确定,通常取10mm+5t,槽深不应小于20mm。
  ③当有钢筋锈胀裂缝时,应凿至锈蚀部分完全露出,以能进行除锈和防锈处理为止。若遇到下列情况,还应剔除钢筋周围混凝土,并对钢筋进行除锈和阻锈处理:
  a 钢筋严重锈蚀,与混凝土的粘结已破坏;
  b 混凝土不密实或有蜂窝状缺陷;
  c 钢筋裸露部分超过其周长的1/2。
  剔除钢筋周围混凝土的深度不应过大,避免过度损害原構件。
  ⑵填充密封材料前,应用洁净的压缩空气将沟槽内碎渣、粉尘消除干净,活动裂缝的槽底,还应铺设隔离层(可用塑料薄膜、蜡纸等)。
  ⑶对静止的受力裂缝和锈蚀裂缝,可使用JN-F封口胶或JN-X修补胶等进行填充并用纤维织物或弹性涂料加以封护;必要时可在槽壁和槽底先涂刷底胶。
  ⑷对活动裂缝,可采用JN-LE弹性灌缝胶或JN-XF裂缝封闭胶等弹性和延性良好的密封材料进行填充封护。
   裂缝处开槽填充修补材料
  填充密封完成后,应在密封材料层外做好防护层。
  3低压慢注修补法(注射法)
  ⑴ 采用低压慢注修补法(注射法)修补混凝土结构裂缝时,应按下列步骤进行:
  ①清理裂缝表面,使用干燥无油的压缩空气清除裂缝内部的粉尘、浮渣;
  ②使用JN-F封口胶在裂缝两侧的混凝土表面上每隔一定距离(表1)粘接固定一注射筒的底座,并同时沿裂缝的全长进行封缝;
   表1注射筒底座设置的间距
  裂缝宽度(mm) 注射筒底座的间距(mm)
  0.3以下 <200
  0.3~0.5 200~300
  0.5~1.0 300~500
  1.0以上 >500
  ⑵待JN-F固化后,即可进行注胶操作;
  ⑶ 利用专用注射器将低粘度的JN-L灌缝胶液以低压注入裂缝腔内并保持压力(JN-L低压慢注法);
  ⑷待注入裂缝的胶液固化后,撤去注射筒,卸下其底座,必要时用砂轮磨平混凝土表面。
  ⑸ 采用注射法的现场环境温度及构件温度不宜低于120C,且不应低于50C。
  ⑹低压慢注修补法(注射法)施工所用主要材料为JN-L低粘度结构灌缝胶或JN-LE弹性灌缝胶,辅助材料为JN-F封口胶,施工耗材为注胶底座、专用注射器等。材料性能及具体施工步骤参见JN-L低粘度灌缝胶。
  4 压力注浆法
  (1)压力注浆法主要用于贯穿性裂缝和深裂缝的修补,尤其是受力裂缝的修补;一般情况下,裂缝中注胶(浆)量要远大于注射法施工。设计时,应根据裂缝的探测情况选择适用的注浆材料。
  (2) 宽度在0.5mm以下裂缝,宜采用JN-L低粘度结构灌缝胶或JN-LE弹性灌缝胶注浆材料;
  (3) 宽度在0.5~5mm裂缝,宜采用改性环氧类JN-M结构灌注胶;
  (4) 宽度大于5mm的裂缝,宜采用JN-J混凝土界面剂(聚合物改性水泥类)或HPG-B无收缩自密实水泥基高强浇注料。
  第三章 桥梁混凝土工程中裂缝修补质量保证措施
  一、 作好施工记录,注胶顺序应设计正确,以确保裂缝内注胶饱满。建议由有经验的专业施工队伍施工。
  二、对有防渗要求的裂缝,可在胶粘材料完全固化后蓄水进行渗漏检验。
  三、对重要结构,当采用注射法或注浆法修补裂缝且有混凝土补强要求时,可在胶粘材料完全固化后钻取芯样进行检验,或进行超声波检验。
  第四章结束语
  在公路工程质量安全中,桥梁安全最关键的环节之一。在桥梁使用过程中,由于忽视微小的工程安全问题,而造成巨大事故的现象,可谓是屡见不鲜。就混凝土桥梁工程出现的裂缝,只要在思想上给予足够的重视,在施工过程中,按照规范要求执行,既使算出现了安全隐患,我们也能给及时的修补好,避免事故的发生。
  参考资料
  1.作者:杨秋鸣 《钢筋混凝土结构常见裂缝分析》 [山西建筑 ]。
  2.作者:蔡华 《钢筋混凝土薄壁结构裂缝分析与处理》 [电力建设 ] 。
  3.鞠丽艳,张雄.混凝土裂缝防治的两种新方法.施工技术,2002. 7。
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