橋梁施工中混凝土裂縫處理研究（3篇）范文
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摘要:
道路橋梁施工中，混凝土裂縫是比較常見的病害類型，本文針對公路橋梁施工中裂縫的成因進(jìn)行了分析，并結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了裂縫的防治對策及修補(bǔ)措施，希望可以為相關(guān)工程的施工提供參考。
關(guān)鍵詞:
橋梁；施工；混凝土；裂縫
隨著我國的橋梁交通事業(yè)的迅速發(fā)展，混凝土橋梁便成為橋梁施工中的最重要工程，但因混凝土的抗拉能力較差，因此混凝土橋梁的裂縫現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。而橋梁的裂縫問題會直接影響到橋梁施工的質(zhì)量，甚至?xí)霈F(xiàn)橋梁塌陷的情況。在公路橋梁施工過程中，導(dǎo)致混凝土裂縫產(chǎn)生的原因是多方面的，常常是由于多種因素共同作用，共同影響而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，技術(shù)人員只有充分了解混凝土橋梁施工裂縫的形成因素，才能采取措施來防治施工裂縫的出現(xiàn)。
1道路橋梁施工混凝土裂縫成因分析
1．1溫度變化
混凝土具有熱脹冷縮的特性，在公路橋梁施工過程中，混凝土外部結(jié)構(gòu)或者內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度發(fā)生變化的時(shí)候，都會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。當(dāng)結(jié)構(gòu)變形受到相應(yīng)的約束的時(shí)候，在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會產(chǎn)生應(yīng)力。混凝土的抗拉強(qiáng)度是有限的，如果產(chǎn)生的應(yīng)力超過結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度，就會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。
1．2凍脹原因
混凝土構(gòu)件是非勻質(zhì)密實(shí)構(gòu)件，內(nèi)部存在空隙，如果氣溫在零度以下，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水會出現(xiàn)冰凍現(xiàn)象，當(dāng)處于游離狀態(tài)的水轉(zhuǎn)化成為固態(tài)冰的時(shí)候，體積會發(fā)生膨脹，這時(shí)候，在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會出現(xiàn)膨脹應(yīng)力。同時(shí)，在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部還會出現(xiàn)滲透壓情況，使膨脹應(yīng)力繼續(xù)增大，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。尤其在混凝土的初凝階段，冰凍往往會造成更為嚴(yán)重的后果。
1．3收縮原因
混凝土施工完成后會出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，導(dǎo)致體積發(fā)生變化，進(jìn)而引發(fā)裂縫問題。常見類型是塑性收縮和干縮裂縫，主要發(fā)生在混凝土初凝到養(yǎng)護(hù)之前。混凝土澆筑完成后，水泥會出現(xiàn)較為強(qiáng)烈的水化反應(yīng)，混凝土出現(xiàn)水分缺失現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致收縮發(fā)生，并在表面出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度，就會出現(xiàn)收縮裂縫。
1．4荷載原因
公路橋梁通常會受到動荷載、靜荷載、次應(yīng)力等多方面的荷載，當(dāng)荷載超過公路橋梁的承受能力，或頻繁受到荷載的影響，便會出現(xiàn)裂縫。根據(jù)引起裂縫的荷載種類的不同，又可將荷載分為彎曲裂縫、扭曲裂縫、剪切裂縫、局部應(yīng)力裂縫。
1．5沉降原因
在對公路橋梁的基礎(chǔ)進(jìn)行施工時(shí)，基礎(chǔ)處理不到位，或基礎(chǔ)存在不牢固現(xiàn)象，導(dǎo)致豎向不均勻沉降或水平位移現(xiàn)象發(fā)生。進(jìn)而在道路橋梁結(jié)構(gòu)當(dāng)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，當(dāng)這種應(yīng)力超過結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度，就會造成結(jié)構(gòu)的開裂，從而形成裂縫。
1．6鋼筋銹蝕
忽視控制鋼筋采購的質(zhì)量，使用鋼筋質(zhì)量較差。沒有做好防銹處理，或者保護(hù)層厚度不足，當(dāng)?shù)缆窐蛄哼\(yùn)行一段時(shí)間后，鋼筋表面氧化膜容易遭到破壞，其承載力顯著降低，導(dǎo)致裂縫問題出現(xiàn)，進(jìn)而破壞整個(gè)道路橋梁結(jié)構(gòu)。
2道路橋梁施工混凝土裂縫的防治對策
2．1重視溫度控制
為預(yù)防溫度裂縫產(chǎn)生，施工中必須根據(jù)實(shí)際情況，做好溫度控制工作。選擇合適的天氣進(jìn)行混凝土施工，避免在暴曬條件下施工。進(jìn)行混凝土拌和時(shí)，加強(qiáng)對溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測工作，及時(shí)掌握混凝土溫度變化情況。發(fā)現(xiàn)混凝土溫度過高時(shí)，應(yīng)該立即采取降溫措施。進(jìn)行混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)時(shí)，也要加強(qiáng)溫度監(jiān)測與控制，發(fā)現(xiàn)溫度過高時(shí)，應(yīng)該采取降溫措施。另外，還要根據(jù)道路橋梁工程實(shí)際情況，結(jié)合工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)等級等，合理確定混凝土澆筑厚度，防止過大溫度應(yīng)力而導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。
2．2預(yù)防凍脹裂縫的措施
道路橋梁冬季施工時(shí)，必須根據(jù)施工需要，采取有效的保溫措施，保證混凝土結(jié)構(gòu)表面的溫度不低于5℃，防止混凝土結(jié)構(gòu)早期受凍。同時(shí)也要保證混凝土結(jié)構(gòu)密實(shí)，盡量降低構(gòu)件之間的空隙，這樣即使溫度較低，結(jié)構(gòu)也不會出現(xiàn)較大的膨脹現(xiàn)象，從而降低結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力，避免出現(xiàn)凍脹裂縫。
2．3預(yù)防收縮裂縫
混凝土施工時(shí)，應(yīng)該選用低熱化水泥，適當(dāng)減少水泥用量，做好混凝土配合比設(shè)計(jì)工作，提高配合比設(shè)計(jì)質(zhì)量，規(guī)范的施工操作、合理的混凝土配合比、嚴(yán)格的養(yǎng)護(hù)和監(jiān)測等對混凝土裂縫的預(yù)防有著重要的意義，強(qiáng)化施工控制應(yīng)做到以下幾點(diǎn):嚴(yán)格控制混凝土配合比。根據(jù)公路橋梁設(shè)計(jì)要求、混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度制定科學(xué)的混凝土配合比，尤其是控制好水灰比，并選擇級配合格、品質(zhì)優(yōu)良的砂石作為混凝土集料，尤其是控制好集料的粒徑，以確保混凝土具有較好的抗裂性能;強(qiáng)化混凝土的養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)化混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，避免混凝土在硬化過程中水分散失過多而產(chǎn)生裂縫，或因溫度變化而產(chǎn)生裂縫，對此要強(qiáng)化混凝土表面的保濕工作、合理澆水，并結(jié)合環(huán)境條件對混凝土進(jìn)行覆蓋，避免溫度下降過快或水分蒸發(fā)嚴(yán)重。
2．4再生混合料質(zhì)量檢查
再生瀝青混合料應(yīng)呈疏松狀而不結(jié)團(tuán)，同時(shí)又有相當(dāng)?shù)恼硿院土己玫氖┕ず鸵仔浴８鶕?jù)工程性質(zhì)確定再生混合料抽樣的頻率。抽取再生混合料試樣，應(yīng)在生產(chǎn)作業(yè)開始正常后1～2h取樣。抽樣后，送交試驗(yàn)室進(jìn)行抽提試驗(yàn)，檢驗(yàn)其含油率(或油石比)、礦料級配，馬歇爾穩(wěn)定度，并將試驗(yàn)結(jié)果和原設(shè)計(jì)配合試驗(yàn)相對比。由于瀝青混合料含油率的大小，對瀝青路面的品質(zhì)有很大影響，對于大型瀝青路面工程，必須每天抽樣檢查混合料的含油率。人工或小型機(jī)具拌制再生混合料，應(yīng)檢驗(yàn)各種材料的配合比例是否正確。間歇式分拌拌和應(yīng)檢驗(yàn)稱量是否符合規(guī)定數(shù)量。對于拌制好的再生混合料，先檢驗(yàn)其外觀。如果混合料色澤油黑發(fā)亮，則有可能瀝青用量過大;反之，若色澤干枯，則有可能用油量不足，或拌和時(shí)間過短，或拌和溫度偏低。檢驗(yàn)再生混合料的溫度，如果混合料色澤均勻，略有青煙，則表明混合料溫度適宜;若色澤焦黃，直冒黃煙，則混合料溫度過高，已烤焦變質(zhì)，不能使用。
2．5預(yù)防沉降裂縫
結(jié)合工程需要，做好軟土地基處理工作，保證地基處理效果。這樣在道路橋梁施工后，就不會出現(xiàn)較大沉降現(xiàn)象，確保道路橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，預(yù)防沉降裂縫。道路橋梁施工中，必須加強(qiáng)地基質(zhì)量控制工作，確保地基穩(wěn)固、可靠，做好沉降監(jiān)測工作，實(shí)現(xiàn)對沉降的有效控制。
2．6重視鋼筋防腐
為提高混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性，避免結(jié)構(gòu)承載力下降，有效預(yù)防裂縫現(xiàn)象發(fā)生，需要做好鋼筋采購工作，從質(zhì)量可靠的廠家采購鋼筋，并進(jìn)行試驗(yàn)檢測，確保鋼筋質(zhì)量合格。對鋼筋進(jìn)行防銹處理，保證保護(hù)層的厚度，避免鋼筋出現(xiàn)銹蝕情況。
3混凝土裂縫的修補(bǔ)措施
3．1表面修補(bǔ)法
表面修補(bǔ)法對于混凝土表淺裂縫以及深層裂縫有著良好的修補(bǔ)效果，表面修補(bǔ)法一般通過在混凝土表面涂抹水泥漿來實(shí)現(xiàn)，由于這種修補(bǔ)方法對混凝土的承載力沒有明顯的影響，因而應(yīng)用較為廣泛。
3．2灌漿修補(bǔ)法
當(dāng)施工中發(fā)現(xiàn)深度較深，對混凝土的結(jié)構(gòu)完整性或者結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有著嚴(yán)重危害的裂縫時(shí)，必須采取深層的修補(bǔ)措施，灌漿修補(bǔ)法是將灌漿材料壓入混凝土裂縫，漿液硬化后達(dá)到修補(bǔ)效果，公路橋梁施工中常以環(huán)氧聚合物或者水泥漿作為灌漿材料，當(dāng)裂縫程度十分嚴(yán)重時(shí)，還可采用甲基丙烯酸酯以及聚氨酯進(jìn)行灌漿修補(bǔ)。
3．3嵌縫法
在混凝土的裂縫處開槽，向槽內(nèi)填充封堵材料的修補(bǔ)方法叫做嵌縫法，這種做法具有良好的修補(bǔ)效果，且修補(bǔ)后的裂縫外觀平整，有利于提升公路橋梁工程外觀質(zhì)量。
3．4結(jié)構(gòu)加固法
在很多橋梁工程中，有些混凝土裂縫的產(chǎn)生，不但影響工程外觀，更會改變混凝土結(jié)構(gòu)性能，削弱其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，對公路橋梁的使用壽命以及使用性能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，結(jié)構(gòu)加固法一般包括增加混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積、預(yù)應(yīng)力加固、支點(diǎn)加固以及混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固。
4總結(jié)
公路橋梁裂縫的危害非常嚴(yán)重，影響建筑自身功能的實(shí)現(xiàn)，危及生命財(cái)產(chǎn)安全。今后在工程建設(shè)中，我們需要認(rèn)識導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的原因，并根據(jù)具體情況，采取相應(yīng)的防治混凝土裂縫的原因，保證公路橋梁建設(shè)的質(zhì)量，提高公路橋梁建設(shè)的綜合效益，進(jìn)而提高我國建筑工程的安全性。
參考文獻(xiàn)：
［1］李洋．淺析公路橋梁施工中裂縫的成因及防治對策［J］．黑龍江交通科技，2013(9):79.
作者:隋佳 張建輝 單位:文登市建達(dá)混凝土有限公司 威海藍(lán)創(chuàng)園林工程有限公司
第二篇：橋梁工程中高性能混凝土的應(yīng)用
摘要:
隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，橋梁工程發(fā)展迅速，高性能混凝土因其可以增加橋梁整體的穩(wěn)固性，延長橋梁的使用壽命，已廣泛應(yīng)用于橋梁建設(shè)。本文從高性能混凝土的發(fā)展歷程出發(fā)，對高性能混凝土的特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，就高性能混凝土在橋梁中的應(yīng)用進(jìn)行了一些探究，希望能讓更多人對我國的橋梁建設(shè)有所關(guān)注。
關(guān)鍵詞:
高性能；混凝土；橋梁工程；應(yīng)用
高性能的混凝土，具有超強(qiáng)的耐久性和力學(xué)性，在橋梁工程的施工中，應(yīng)用極廣。但與歐美等發(fā)達(dá)國家相比，由于原料質(zhì)量和配合比的差異，造成我國高性能混凝土的工藝差距。為了促進(jìn)我國橋梁工程的建設(shè)發(fā)展，只有不斷的完善高性能混凝土的設(shè)計(jì)原理，才能夠從根本上促進(jìn)高性能混凝土施工技術(shù)的進(jìn)步。
1高性能混凝土的發(fā)展歷史
1．1國外發(fā)展歷程
高性能混凝土的發(fā)展，起源于日本，由于日本是一個(gè)地震高發(fā)區(qū)，因此對于高性能的混凝土研究比較重視。在研發(fā)的過程中，著重于混凝土的施工性能和流動性能的研究，減少施工后混凝土的震蕩，將抗壓強(qiáng)度調(diào)節(jié)到了40～50MPa，有效的增強(qiáng)了混凝土的韌性，為日后的高性能混凝土發(fā)展，做出了杰出的貢獻(xiàn)，但由于日本國土的局限性，高性能的混凝土應(yīng)用存在一定的范圍，因此80年代后，日本對于高性能混凝土的研究，也就停滯不前［1］。80年代末，由于挪威對海洋石油的開發(fā)，不得不建造更多的采油平臺，因此研制出抗海洋環(huán)境的高性能混凝土至關(guān)重要，挪威皇家科研所，在歷時(shí)5年的研究過程中，終于設(shè)計(jì)出了抗壓強(qiáng)度達(dá)到了60～115MPa的高性能混凝土，建造出了第一個(gè)高369m，水下303m的采油平臺。同年法國也不甘示弱，在由法國政府所組織的23個(gè)單位，進(jìn)行了一項(xiàng)以“混凝土的新途徑”的項(xiàng)目展開了研究，在90年代初期，法國建造出了第一架以C70為標(biāo)準(zhǔn)的伊沃納河橋，這標(biāo)志著高性能的混凝土發(fā)展出現(xiàn)了新的篇章。而德國對于高性能混凝土的貢獻(xiàn)也功不可沒，90年代中期，德國在混凝土協(xié)會的帶動下，提出了高強(qiáng)度混凝土結(jié)構(gòu)指南，研發(fā)了DN1045結(jié)構(gòu)的混凝土，使混凝土達(dá)到了C95的高度，成為如今高性能混凝土的奠基。
1．2國內(nèi)發(fā)展歷程
我國也在很早就開始關(guān)注高性能混凝土的發(fā)展，并且在許多知名橋梁建筑上，也有了高性能混凝土的應(yīng)用，例如武漢的長江大橋采用的是C50的混凝土，汕頭的海灣大橋采用的是C60混凝土，而在目前北京、上海等多個(gè)一線城市的橋梁建造上，已經(jīng)采用C80以上的混凝土配置，可以說，我國如今已經(jīng)具有高性能混凝土的生產(chǎn)水平。但由于我國的傳統(tǒng)工業(yè)注重對混凝土強(qiáng)度的增強(qiáng)，而忽視了韌性的變化，隨著時(shí)代的變革，就造成了橋梁工程的局限性，因此在新時(shí)代下，我國的高性能混凝土生產(chǎn)工作，還有待提高。
2高性能混凝土的基本特點(diǎn)
高性能混凝土簡稱HPC，研發(fā)至今，主要有以下幾點(diǎn)性能:
(1)密實(shí)性。與普通混凝土相比，高性能的混凝土既不用注入大量的水，還能保證混凝土的流動性，因此在填充的過程中，比較密實(shí)，具有很好的填充性能。
(2)穩(wěn)定性。高性能混凝土在溫度的變化下，受影響較小，并且具有高彈性模量，普通混凝土彈性模量在20～25GPa之間，而高性能混凝土彈性模量可到達(dá)40～50GPa，當(dāng)環(huán)境發(fā)生改變時(shí)，體積不會發(fā)生太大變化。
(3)抗壓性。高性能的混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到200MPa，因此能夠承受的拉力和壓力，都比較大，當(dāng)受到外力的侵蝕下，具有明顯的抗壓效果［2］。
(4)水化熱。由于水灰比在高性能的混凝土中明顯減小，會較早的終止水化反應(yīng)，因此，水化熱相應(yīng)的降低，就可以更好的減輕水化反應(yīng)。
(5)收縮性。由于高性能混凝土具有較好的抗壓性，而抗壓性與收縮性成反比，因此高性能混凝土的收縮性就比較小，而較小的收縮性，可以有效的防止混凝土的徐變發(fā)生，有效的保護(hù)了混凝土的形態(tài)。
(6)耐久性。隨著時(shí)間的推移，普通混凝土極易受到空氣中化學(xué)成分的影響，而產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。而超高性能的混凝土具有極好的耐久性，不但能夠不被氧化物所侵蝕，還有很好的抗凍性和抗?jié)B性，有效的減少自然天氣造成的影響。
(7)耐火性。高性能混凝土的高密實(shí)度使自由水不易很快地從毛細(xì)孔中排出，當(dāng)溫度不斷升高時(shí)，蒸汽壓力就會不斷增大，而高性能混凝土摻雜的有機(jī)纖維，可以在高溫下?lián)]發(fā)，形成排氣孔，從而釋放蒸汽壓力，提高混凝土的抗高溫性能。綜上，高性能混凝土與普通混凝土相比，具有顯著的優(yōu)勢。
3高性能混凝土在橋梁工程中的應(yīng)用
3．1在裝配式橋中的應(yīng)用
裝配式橋是指橋身的上部結(jié)構(gòu)由預(yù)制件組合而成的橋梁整體，并且如今已經(jīng)有越來越多的裝配式橋應(yīng)用高性能混凝土施工，首先是HPC可以應(yīng)用到裝配式橋的肋板之中，可以將預(yù)制的高性能混凝土肋板與橋梁延展出的鋼筋進(jìn)行澆筑，形成裝配式橋的整體。法國的MIK-TI就是應(yīng)用的這種鋼材與混凝土組合應(yīng)用，其預(yù)制板厚5cm，肋板高38cm，通過多塊的肋板連接，構(gòu)成了MIKTI的橋身主體。這次研究的成功，改變了以往的裝配式橋的施工方式，并且與普通的混凝土相比，高性能混凝土肋板更薄，不但提升了工藝的美觀，并且極大的方便了吊裝施工。其次是在裝配式橋的梁上應(yīng)用，使用HPC筑梁，可以增大橋的跨徑，降低梁高，這樣就會使混凝土的截面尺寸和結(jié)構(gòu)自重減小，降低材料的使用量和成本，增加了橋梁結(jié)構(gòu)的跨越能力，減少塔吊的工作量，節(jié)約了人工［3］。
3．2在拱橋中的應(yīng)用
拱橋是指以拱形結(jié)構(gòu)為承重壓力的橋梁，在橋體內(nèi)部承受上方物體所帶來的壓力時(shí)不會將這種壓力傳遞給下方的一種結(jié)構(gòu)式橋梁建筑。拱橋是向上凸起的曲面，其最大主應(yīng)力沿拱橋曲面作用，沿拱橋垂直方向的最小主應(yīng)力為零。以承受軸向壓力為主的拱圈或拱肋作為主要承重構(gòu)件的橋梁，拱結(jié)構(gòu)由拱圈(拱肋)及其支座組成。拱橋可用磚、石、混凝土等抗壓性能良好的材料建造，大跨度拱橋則用鋼筋混凝土或鋼材建造，以承受發(fā)生的力矩。而大跨度拱橋使用混凝土建造時(shí)，由于跨度較大，需要承擔(dān)的壓力較大，需要使用大量的混凝土，但大體積混凝土的質(zhì)量難以控制，如裂縫、變形等等。但如果使用高性能的混凝土，主拱圈可以減少到普通混凝土拱圈的0.6倍左右，抗壓強(qiáng)度就更好，可以有效的防止拱橋變形［4］，因此高性能混凝土是最好的主拱圈應(yīng)用材料。并且高性能的混凝土強(qiáng)度比較高，可以有效減少拱橋的橫截面積，有利于拱橋的平衡性能。
3．3在索桁橋中的應(yīng)用
大跨索桁橋分為上纜和下纜，是通過錨錠和吊索連接成的桁架，箱梁和橋面由桁架支撐，構(gòu)成桁橋的橋身。該橋型不但具有抗拉性能，還具有桁架結(jié)構(gòu)剛度大的特性，是新型橋梁結(jié)構(gòu)的有機(jī)結(jié)合［5］。在HPC的應(yīng)用時(shí)，可以將橋的下懸桿和腹桿使用鋼材制作，上懸桿使用高能性混凝土澆筑，通過螺栓與腹桿進(jìn)行連接，再通過環(huán)氧樹脂和上懸桿進(jìn)行粘合，是一種先簡支后連續(xù)的施工方法，其最大的優(yōu)點(diǎn)就是減少了傳統(tǒng)桁橋的鋼材使用，增加了橋身的抗腐蝕性，降低了后期維護(hù)的費(fèi)用成本，并且HPC的性能可以與鋼材的抗壓性媲美，在未來的索桁橋工程中，有很大的利用率。
4結(jié)語
橋梁工程施工中，高性能混凝土的運(yùn)用越來越廣泛，因此應(yīng)從混凝土的自身特點(diǎn)出發(fā)，不斷探索，發(fā)揮高性能混凝土的優(yōu)點(diǎn)，才能為我國的道橋事業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。并且高性能的混凝土對于橋梁工程使用壽命的提高有很大幫助，并且可以降低后期的維護(hù)費(fèi)用，研究開發(fā)擴(kuò)展高性能混凝土的用途將成為未來橋梁工藝發(fā)展的必然途徑。
參考文獻(xiàn)：
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［5］鮑居德．橋梁工程中伸縮縫的施工工藝和質(zhì)量控制［J］．黑龍江交通科技，2016(03)．
作者:朱旭東 單位:河南省中原路橋建設(shè)(集團(tuán))有限公司
第三篇：橋梁工程混凝土裂縫修補(bǔ)技術(shù)研究
摘要：
本文結(jié)合施工實(shí)踐經(jīng)歷，對橋梁工程中混凝土裂縫的根源進(jìn)行分析，提出了預(yù)防及處治的綜合對策，介紹了合適的修補(bǔ)方案，對確保結(jié)構(gòu)物施工質(zhì)量與安全，延長其使用壽命具有一定的借鑒意義。
關(guān)鍵詞：
橋梁；混凝土；裂縫；成因；控制；修補(bǔ)
1混凝土裂縫產(chǎn)生的原因
1.1溫、濕度變化影響
橋梁工程中混凝土的裂縫是一種常見病與易發(fā)病，且大多發(fā)生于施工階段，其原因較復(fù)雜，造成裂縫的主要原因是溫度和濕度的變化。混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，受到結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)或周邊約束影響，使混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)，即會出現(xiàn)裂縫。在施工完成后，后期的養(yǎng)護(hù)不周、時(shí)干時(shí)濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也易導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。混凝土自身是一種脆性材料，抗拉強(qiáng)度約是抗壓強(qiáng)度的1/10，短期荷載的極限拉伸變形只有（0.6～1.0）×104，長期荷載的極限拉伸變形也只有（1.2～2.0）×104。由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，加上運(yùn)輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象，使得在同一塊混凝土中其抗拉強(qiáng)度產(chǎn)生不均勻，存在許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的部位。因此掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對于合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工尤為重要。
1.2原材料及配合比影響
配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)直接影響混凝土的抗拉強(qiáng)度，是造成混凝土開裂的原因之一。配合比不當(dāng)指水泥用量過高，水灰比大，含砂率不適當(dāng)，骨料種類不佳，選用外加劑不當(dāng)?shù)龋@幾個(gè)因素是互相關(guān)聯(lián)的。有關(guān)實(shí)驗(yàn)資料表明：用水量不變時(shí)，水泥用量每增加10%，混凝土收縮增加5%；水泥用量不變時(shí)，用水量每增加10%，混凝土強(qiáng)度降低20%，混凝土與鋼筋的粘結(jié)力降低10%。
1.3施工過程及現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)影響
1）現(xiàn)場澆搗混凝土?xí)r，振搗或插入不當(dāng)，漏振、過振，均會影響混凝土的密實(shí)性和均勻性，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。
2）高空澆筑混凝土，風(fēng)速過大、烈日暴曬等因素都會造成混凝土收縮值大。
3）混凝土澆筑時(shí)，現(xiàn)場降溫及保溫措施不到位，引起混凝土內(nèi)部溫度過高或內(nèi)外溫差過大，造成混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。
4）現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)措施不到位，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。
5）模板拆除方法不當(dāng)或拆模過早，引起拆模裂縫。總之，導(dǎo)致發(fā)生混凝土裂縫的原因十分復(fù)雜，既有其必然性（混凝土自身的物理、化學(xué)特性），又有其偶然性（施工過程中的各種條件、因素）。影響混凝土裂縫的因素概括起來可以用6個(gè)字表示，即人（與混凝土施工有關(guān)的各工序人員）、機(jī)（混凝土生產(chǎn)、輸送、入倉、震搗設(shè)備、機(jī)具）、料（混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度、配合比、粗細(xì)骨料、摻合料及外加劑）、法（施工工藝、澆筑方案）、環(huán)（施工期溫、濕度環(huán)境和養(yǎng)護(hù)條件）、形（結(jié)構(gòu)形式、斷面尺寸、約束條件）。大量工程實(shí)踐表明，即使同批次施工的結(jié)構(gòu)完全相同的不同單元工程，混凝土發(fā)生裂縫的情況也不盡相同。因此，現(xiàn)階段還沒有公認(rèn)的能有效控制各種混凝土裂縫發(fā)生的單一工程措施。
2混凝土裂縫的類型
2.1干縮裂縫
干縮裂縫通常出現(xiàn)在大約混凝土養(yǎng)護(hù)期結(jié)束后的14d內(nèi)。混凝土在硬化過程中易受到外部環(huán)境的影響，表面的水分蒸發(fā)比較快，所以變形程度比較大，而混凝土內(nèi)部的濕度相對比較穩(wěn)定，則不容易產(chǎn)生變形。這就導(dǎo)致了混凝土表面和內(nèi)部變形的程度不一致。混凝土內(nèi)部變形制約表面的干縮變形，從而造成很大的拉力，進(jìn)而造成干縮裂縫。分布于混凝土表面的網(wǎng)狀或平行線狀的干縮裂縫，其寬度大約在0.05～0.2mm之間。干縮裂縫會造成水滲入混凝土中，對內(nèi)部的鋼筋造成腐蝕，降低混凝土的強(qiáng)度和壽命周期。混凝土干縮裂縫的大小主要受到水灰比、水泥成分、水泥用量、集料性質(zhì)和用量、外加劑用量等因素的影響。
2.2溫度裂縫
橋梁工程施工過程中，使用的混凝土體積通常較大，在混凝土內(nèi)部易積聚大量的水化熱，這些熱量沒有有效的散發(fā)，從而導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升。然而與混凝土內(nèi)部情況剛好相反，表面的熱量散發(fā)很快，溫度下降也快，表面溫度較低。混凝土內(nèi)外溫差大導(dǎo)致不同的熱脹冷縮，會產(chǎn)生一個(gè)拉應(yīng)力。當(dāng)這個(gè)拉應(yīng)力大于混凝土自身強(qiáng)度時(shí)，裂縫就會在混凝土表面或溫差變化劇烈的部位產(chǎn)生，尤其在混凝土施工的末期，此種情況更為明顯。溫度裂縫的走向通常無固定規(guī)律，大面積結(jié)構(gòu)裂縫常常表現(xiàn)為縱橫交錯(cuò)。
2.3塑性收縮裂縫
混凝土的硬化需要一個(gè)比較長的過程，在這個(gè)過程中表面水分蒸發(fā)較快容易導(dǎo)致塑性收縮裂縫。在環(huán)境干燥或大風(fēng)的氣象環(huán)境下，塑性收縮縫出現(xiàn)的概率大大增加。塑性收縮裂縫的長短不一且分布不連貫，裂縫多呈兩端細(xì)長且中間較寬的特性。塑性收縮裂縫的長短相差很大，在0.2～3m之間，寬度多在1～5mm的范圍之內(nèi)。其產(chǎn)生是由以下原因造成的：混凝土在硬化過程中強(qiáng)度很小甚至沒有強(qiáng)度，混凝土表面的水分在受到大風(fēng)或者高溫的環(huán)境影響下，迅速蒸發(fā)。由于水分流失過快，混凝土中的毛細(xì)管隨之產(chǎn)生較大的負(fù)壓，混凝土表面在負(fù)壓的作用下迅速收縮，混凝土此時(shí)還未完全硬化，其強(qiáng)度不足以抵消自身的收縮，這樣塑性收縮裂縫就產(chǎn)生了。混凝土塑性收縮裂縫的產(chǎn)生主要受到水灰比、混凝土的凝結(jié)時(shí)間、外界環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對濕度等因素的影響。
2.4沉陷裂縫
橋梁工程由于地基土質(zhì)不均、松軟或者回填土不實(shí)、浸水而產(chǎn)生不均勻沉降，這時(shí)就會產(chǎn)生沉陷裂縫。除此之外，模板支撐間距過大、模板剛度不夠等因素也是造成沉陷裂縫的重要因素。這種情況大多發(fā)生在冬季施工中，因?yàn)槟０逯卧趦鐾翆由希S著天氣轉(zhuǎn)暖，凍土層融化變軟，而造成不均勻沉降，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生沉陷裂縫。貫穿性裂縫以及深進(jìn)性裂縫最為常見。其走向大多受沉陷實(shí)際情況的影響，比較小的裂縫一般與地面垂直，而較大的裂縫往往存在一定的錯(cuò)位，裂縫寬度與沉降量成正比關(guān)系。沉陷裂縫隨著工程地基的沉陷而不斷發(fā)展，在地基沉陷停止后，沉陷裂縫也趨于穩(wěn)定。
3控制混凝土裂縫的主要對策
3.1提高混凝土的自身質(zhì)量是防止裂縫的核心
不管何種原因?qū)е碌暮畏N形式的混凝土裂縫，其根本原因都是因?yàn)榛炷恋睦瓚?yīng)力超過了允許拉應(yīng)力。因此，提高混凝土的自身質(zhì)量是防止裂縫的核心。首先，要通過試配選取最優(yōu)配合比設(shè)計(jì)，達(dá)到水泥用量最少、級配最優(yōu)、和易性最佳的目的；其次，緩凝、早強(qiáng)、利于泵送的外加劑；再次，摻用適量纖維。
3.2縮小混凝土的內(nèi)外溫差是控制溫度裂縫的關(guān)鍵
根據(jù)研究成果和工程實(shí)踐，內(nèi)部降溫，外部蓄熱保溫是縮小內(nèi)外部溫差的有效途徑。其主要措施可包括：①盡可能降低混凝土的水化熱；②在混凝土內(nèi)部設(shè)置冷卻水管，降低溫升；③控制混凝土的入倉溫度。夏季施工時(shí)應(yīng)對水泥、粗細(xì)骨料降溫，必要時(shí)加冰水拌和；④不論何種季節(jié)，均需對混凝土外部采取切實(shí)有效的保溫、保濕措施，盡可能不使混凝土水分散發(fā)。需要注意的是：①冷卻循環(huán)水管安裝以后必須試壓，以防接頭部位漏水；②在混凝土澆筑的同時(shí)開始通水以控制溫升，而不是溫度已升高后突然降溫；③前期混凝土養(yǎng)護(hù)要兼顧保溫與保濕的關(guān)系，不能因淋水養(yǎng)護(hù)導(dǎo)致外部降溫而加大內(nèi)外溫差；④降溫正常以后，必須對預(yù)埋的冷卻水管壓力灌漿充填密實(shí)。
3.3控制結(jié)構(gòu)變形約束裂縫的主要關(guān)鍵是減小約束應(yīng)力
其主要措施為：①盡可能縮短底板與墩墻的施工時(shí)間差；②在可能情況下設(shè)計(jì)盡量減小墩墻長度。
3.4控制干縮裂縫的關(guān)鍵是澆筑后的管理
主要措施包括：①面層混凝土初凝初期及時(shí)二次壓面并立即覆蓋薄膜后再覆蓋草包；②臨空面推遲拆模并保持濕潤；③延長養(yǎng)護(hù)期并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)；④冬季施工應(yīng)重視混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)。
3.5提高人工操作質(zhì)量是控制裂縫的根本保證
人們在對混凝土裂縫裂縫成因和控制裂縫措施的研究時(shí)，往往注重客觀原因和工程措施的研究，而忽視了人的重要因素。實(shí)踐中，有相當(dāng)一部分混凝土裂縫的發(fā)生往往與工人的操作不當(dāng)或偏差直接有關(guān)。比較典型的幾種情況是：①混凝土拌制過程中每盤料的不均勻性（混凝土工程質(zhì)量驗(yàn)評時(shí)用離差系數(shù)判別）；②混凝土入倉漏斗間距偏大，利用混凝土自由流動和震搗器平倉，導(dǎo)致兩漏斗中部混凝土細(xì)顆粒明顯偏多、混凝土強(qiáng)度偏低；③混凝土欠震（不是漏震，無明顯蜂窩缺陷），局部形成薄弱環(huán)節(jié)，巧遇應(yīng)力偏大處；④混凝土過震，粗骨料下沉，上部混凝土強(qiáng)度偏低；⑤混凝土表面抹壓不及時(shí)，操作不規(guī)范；⑥拆模偏早，養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，或低溫施工混凝土表面早期凍害。因此，混凝土施工中采取各種防裂措施的同時(shí)，必須更加注重對操作人員的教育、培訓(xùn)和落實(shí)責(zé)任，細(xì)化技術(shù)交底，以提高人工操作的質(zhì)量，保證工程質(zhì)量，往往可以收到事半功倍的效果。
4修補(bǔ)方案的選擇
加強(qiáng)混凝土工程裂縫治理，不僅要預(yù)防，而且還要對現(xiàn)有的裂縫進(jìn)行有效修補(bǔ)，以免病害蔓延。對于當(dāng)前橋梁工程施工過程中存在的混凝土裂縫問題，應(yīng)當(dāng)及時(shí)組織相關(guān)人員進(jìn)行修補(bǔ)，以免病害進(jìn)一步擴(kuò)大，進(jìn)而影響到整個(gè)工程的結(jié)構(gòu)安全性及其使用耐久性。對于已有的裂縫，可從以下幾個(gè)方面處理：
1）經(jīng)過調(diào)查分析，確認(rèn)在裂縫不降低承載力的情況下，采取表面修補(bǔ)法、充填法、注入法等處理方法：表面修補(bǔ)法：該法適用于縫較窄，用以恢復(fù)構(gòu)件表面美觀和提高耐久性時(shí)所采用，常用的是沿混凝土裂縫表面鋪設(shè)薄膜材料，一般可用環(huán)氧樹脂或樹脂浸漬玻璃布。充填法：當(dāng)裂縫較寬時(shí)，可沿裂縫混凝土表面鑿成V形或U形槽，使用樹脂砂漿材料進(jìn)行填充，也可使用水泥砂漿或?yàn)r青等材料。注入法：當(dāng)裂縫寬度較小且較深時(shí)，可采用將修補(bǔ)材料注入混凝土內(nèi)部的修補(bǔ)方法，首先在裂縫處設(shè)置注入用管，其他部位用表面處理法封住，使用低粘度環(huán)氧樹脂注入材料，用電動泵或手動泵注入修補(bǔ)。
2）如果裂縫影響到結(jié)構(gòu)安全，可采取圍套加固法、鋼箍加固法、粘貼加固法等結(jié)構(gòu)加固法。此方法屬結(jié)構(gòu)加固，須經(jīng)設(shè)計(jì)驗(yàn)算同意后方可進(jìn)行。
5結(jié)束語
混凝土裂縫產(chǎn)生的原因往往是多方面的，在具體設(shè)計(jì)、施工及后期養(yǎng)護(hù)方面，工程施工管理者應(yīng)多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析，結(jié)合多種預(yù)防措施，綜合處治，混凝土的裂縫就可以得到有效控制，從而保證結(jié)構(gòu)物的使用安全及外觀質(zhì)量。
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作者:錢小梅 單位:江蘇金堰交通工程有限公司
