橋梁混凝土裂縫預(yù)防及處理_工程管理

1、橋梁混凝土裂縫預(yù)防及處理本文闡述了橋梁工程中混凝土裂縫產(chǎn)生的種類及緣由，提出了預(yù)防措施及處理方法。隨著我國大路建設(shè)進展速度的加快，新建橋梁工程越來越多，在橋梁建筑和使用過程中，因混凝土消失裂縫而影響工程質(zhì)量甚至導(dǎo)致橋梁垮塌的大事屢見不鮮，可見在橋梁工程建設(shè)中對混凝土裂縫的防治和處理工作是何等重要!1. 裂縫形成種類及形成緣由橋梁工程中裂縫種類歸納起來可分為三種：一是由外荷載引起的直接應(yīng)力裂縫，即外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫;二是由外荷載引起的次應(yīng)力裂縫，即是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫;三是變形應(yīng)力引起的裂縫，這主要是由溫度、收縮、膨脹、不勻稱沉降等引起結(jié)構(gòu)變形，變形受到約束時便產(chǎn)生應(yīng)力

2、，當(dāng)此應(yīng)力超過混凝土極限強度時就產(chǎn)生裂縫。這些裂縫產(chǎn)生的緣由是多方面的，主要有設(shè)計緣由、施工緣由、材料性質(zhì)的緣由，此外，外部環(huán)境等因素的影響也會產(chǎn)生裂縫。1.1設(shè)計方面緣由。主要是設(shè)計疏漏，計算假設(shè)受力與實際受力不相符、計算模型不合理、外部荷載考慮不周全等等。1.2施工方面緣由。不按設(shè)計圖紙施工，使結(jié)構(gòu)受力模型與設(shè)計不相符;施工中混凝土振搗不密實、初期養(yǎng)生不夠、拆除支架挨次不正確;不加限制地堆放施工機具、材料，超過計算荷載;不依據(jù)預(yù)制結(jié)構(gòu)受力特點合理起吊、運輸、安裝;施工蠻干、不合理使用，亂開孔、亂埋預(yù)埋件、亂開槽、亂支牛腿，受車輛、船舶的撞擊等都會產(chǎn)生裂縫。1.3材料性質(zhì)緣由。水泥的反常凝固

3、、反常膨脹、離析與泛漿以及水泥的水化熱不按規(guī)范施工;混凝土在硬化初期的體積變化和后期的干縮，若養(yǎng)生不充分;混凝土骨料的協(xié)作比、密度、空隙率、彈性模量等不合適，全部以上緣由也會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。1.4外部環(huán)境緣由。溫度與濕度的變化、混凝土構(gòu)件內(nèi)外溫差、內(nèi)部鋼筋的銹蝕、受鹽類的化學(xué)腐蝕，車輪的磨損、地震荷載、地基變形及沉降等外部環(huán)境影響也會產(chǎn)生裂縫。2. 橋梁工程裂縫的預(yù)防裂縫是混凝土本身具有的一種材料特性，讓它完全不發(fā)生是不行能的。長、大、薄、高強的混凝土構(gòu)件是最易產(chǎn)生裂縫的混凝土構(gòu)件，而橋梁工程很多結(jié)構(gòu)具備其中一個或多個特點，如50mT梁預(yù)制具有“長、大、薄、高強”四個特點;連續(xù)剛構(gòu)具有“大、薄

4、、高強”三個特點;橋面鋪裝具備“大、薄、高強”的特點;承臺具備“大”的特點;防撞護欄具備“長、薄”的特點;空心薄壁墩具備“薄、高強”的特點等。預(yù)防混凝土裂縫是在把握肯定基礎(chǔ)資料的前提下，通過科學(xué)猜測及計算，優(yōu)化設(shè)計施工方案，合理地組織施工，才能避開混凝土構(gòu)件中消失裂縫。2.1橋梁工程裂縫的預(yù)防。2.1.1優(yōu)化設(shè)計。2.1.1.1改善配筋。(1)薄壁結(jié)構(gòu)配筋中增設(shè)防裂筋，一般用小直徑鋼筋(814)，小間距布置(1015cm)，明顯地提高混凝土抗裂性。(2)大體積混凝土配筋中增設(shè)溫度筋，分層布置，一般用小直徑、小間距布置，提高混凝土反抗溫度應(yīng)力所引起的混凝土變形。(3)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角處、錨固斷面、構(gòu)件

5、外形突變處、預(yù)留孔道處、受力鋼筋截斷處等簡單消失裂縫的部位增設(shè)抗裂筋，較大孔洞有條件時可在周邊設(shè)置護邊角鋼。改善應(yīng)力集中，防止裂縫的消失。2.1.1.2增加應(yīng)力釋放途徑，削減內(nèi)外約束。(1)設(shè)立應(yīng)力釋放縫：在斷面小的結(jié)構(gòu)中(如防撞護欄)按受力特點規(guī)章地增設(shè)應(yīng)力釋放縫。在實行分層或分塊澆筑大體積混凝土中，合理設(shè)置水平或垂直施工縫。(2)設(shè)置后澆縫：當(dāng)大體積混凝土平面尺寸過大時，可以適當(dāng)設(shè)置后澆縫，以減小外應(yīng)力和溫度應(yīng)力;同時增加混凝土散熱面積，降低混凝土的內(nèi)部溫度。(3)設(shè)置滑動層及緩沖層：對大體積混凝土基礎(chǔ)與巖石地基，或基礎(chǔ)與厚大的混凝土墊層之間設(shè)置滑動層，如采納平面澆瀝青膠鋪砂、或刷熱瀝青、

6、或鋪卷材。在垂直面、鍵槽部位設(shè)置緩沖層，如鋪設(shè)30 50mm厚瀝青木絲板或聚苯乙烯泡沫塑料，以消退嵌固作用，釋放約束應(yīng)力。(4)在大體積混凝土內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管，預(yù)制T梁及連續(xù)剛構(gòu)中以預(yù)埋預(yù)應(yīng)力管道為冷卻水管，通入冷卻水，強制降低混凝土水化熱溫度。(5)易發(fā)生裂縫的重要結(jié)構(gòu)部位混凝土設(shè)計時外摻定量的 纖維材料，提高混凝土的抗拉力量，避開裂縫產(chǎn)生。 2.1.1.3結(jié)構(gòu)方面。(1)地質(zhì)勘察精度牢靠、試驗資料精確，防止因基礎(chǔ)技術(shù)資料與實際有誤造成不勻均沉降而產(chǎn)生裂縫。(2)同一聯(lián)橋梁中，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)類型盡量全都，防止因混合使用不同基礎(chǔ)類型或同時采納擴大基礎(chǔ)但基底標(biāo)高差異大時而引起地基不勻稱沉降從而產(chǎn)生裂縫

7、。(3)避開結(jié)構(gòu)突變(或斷面突變)，當(dāng)不能回避時，應(yīng)做局部處理，如轉(zhuǎn)角處做圓角，突變處做成漸變過渡。防止因應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂縫。2.1.2確定最佳協(xié)作比。2.1.2.1選用優(yōu)質(zhì)原材料。(1)水泥：選用水化熱較低、收縮量較小、干縮值較小、高標(biāo)號、早期強度較高的、含堿量較低的、初凝時間較長的水泥，以削減水化熱量總量，減小溫差變化幅度，削減水泥水化時收縮量，增加水泥膠和物的早期強度，從而避開因溫差、干縮等緣由產(chǎn)生裂縫。(2)粗細集料：選用吸水率較小、收縮性較低、級配良好的骨料，掌握骨料中云母、含泥量、有機質(zhì)和輕物質(zhì)和硫化物的含量，以削減骨料的收縮，增加混凝土強度。2.1.2.2確定最佳協(xié)作比。(1)水

8、灰比：一般來說用水量越大，水灰比越高，混凝土干縮越大。水灰比一般掌握在0.5以下。(2)外摻礦物粉：為減小混凝土中水泥含量，削減水化熱及收縮，一般實行外摻粉煤灰等礦物粉，替代混凝土中部分水泥含量，礦物粉摻配比例宜占膠凝總量的1/4。(3)外加劑：摻加高效減水、增塑、緩凝劑來增加混凝土的坍落度和和易性，削減水泥及水的用量，改善混凝土拌合物的流淌性、保水性，降低水化熱，削減水化熱總量，削減混凝土干縮，推遲熱峰的消失時間。2.1.3定量猜測。計算大體積混凝土溫度、應(yīng)力、平均整澆長度(伸縮縫間距)，確定混凝土內(nèi)外最大溫差、最大應(yīng)力、最長伸縮縫間距，當(dāng)其超過混凝土極限抗拉強度時，需在施工方案中實行降溫、

9、延長溫度變化時間，或增加應(yīng)力釋放途徑，或增加伸縮縫來避開產(chǎn)生裂縫。計算支架及模板的剛度及撓度，防止因支架及模板的下沉而引起混凝土在未形成強度前不勻稱沉降而產(chǎn)生裂縫。2.1.4合理施工。在混凝土結(jié)構(gòu)立模、澆筑、預(yù)制構(gòu)件運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，必需合理組織施工，防止因施工緣由產(chǎn)生裂縫。2.1.4.1混凝土立模與支架。模板與支架必需具有足夠的強度和剛度。支架設(shè)置在具有足夠強度的地基上，防止因不勻稱沉降而產(chǎn)生裂縫。在支架拆除時，施工挨次正確，避開由于產(chǎn)生瞬時動荷載而導(dǎo)致的對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖擊作用而產(chǎn)生的裂縫。2.1.4.2混凝土澆筑。(1)混凝土施工時，必需嚴(yán)格根據(jù)規(guī)范施工，盡量克服由于材料性質(zhì)所產(chǎn)生

10、的裂縫。(2)混凝土攪拌與運輸時，要合理確定施工時間的長短，防止混凝土水灰比加大，避開混凝土凝聚硬化時收縮量增加，防止水分蒸發(fā)過多，引起混凝土塌落度過低，使混凝土消失不規(guī)章的收縮裂縫。(3)混凝土振搗時，防止過振、漏振及振搗不密實，嚴(yán)禁消失混凝土中粗細骨料不勻稱、硬化后沉落過大及成型后消失蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕等現(xiàn)象，避開混凝土反抗裂縫的抗拉強度降低、塑性收縮及成為荷載裂縫的起點。(4)混凝土分層或分段澆筑時，接頭部位處理好，防止在新舊混凝土和施工縫之間消失裂縫。澆筑時分層適度，使混凝土中水化熱合理散發(fā)。(5)混凝土初期養(yǎng)護時不得急劇干燥或早期受凍，防止混凝土與大氣接觸的表面上消失不規(guī)

11、章的收縮裂縫、局部剝落，或脫模后消失空鼓現(xiàn)象。(6)在長、高較大而寬度較小(一般小于80cm)、配筋較多、預(yù)留孔道較多的結(jié)構(gòu)(如50mT梁腹板、懸臂澆筑連續(xù)剛構(gòu)腹板等)混凝土澆筑振搗時，采納多種方法澆筑，可避開振搗掌握不力及蜂窩、麻面、空洞的產(chǎn)生。 2.1.4.3預(yù)制構(gòu)件運輸、堆放、吊裝。預(yù)制構(gòu)件堆放時，支承墊木在一條垂直線上，懸臂不能過長，運輸過程中防止猛烈顛撞，吊裝時吊點位置恰當(dāng)，在剛度較小的方向設(shè)置牢靠的加固措施等，均可避開應(yīng)力裂縫的產(chǎn)生。2.1.5實時監(jiān)控。2.1.5.1支架及模板變形監(jiān)控。對于重要結(jié)構(gòu)部位，如懸臂施工剛構(gòu)0#塊支架、掛藍、連續(xù)箱梁滿堂支架等施工前要進行等荷載預(yù)壓，實際

12、測得變形值，施工時據(jù)實測變形值預(yù)設(shè)預(yù)拱度 。澆筑混凝土過程中，專人負(fù)責(zé)檢查支架及模板穩(wěn)定性，預(yù)備必需的工具、材料，在發(fā)覺變形時，在混凝土處于流態(tài)時準(zhǔn)時支護。2.1.5.2混凝土協(xié)作比監(jiān)控。實測粗細骨料含水量，計算出施工協(xié)作比。攪拌過程中，水量通過時間來掌握，粗細骨料及水泥、外摻礦粉通過電子計量來掌握，外加劑通過量杯保證按施工協(xié)作比攪拌混凝土，嚴(yán)禁隨便更改水灰比。2.1.5.3溫度監(jiān)控。(1)掌握混凝土入模溫度低于30，實時監(jiān)控構(gòu)件中混凝土終凝前內(nèi)外溫度，尤其是澆筑后1天3天內(nèi)水化熱高峰時。(2)實測循環(huán)冷卻降溫管進出口水溫，據(jù)內(nèi)外溫差值確定冷卻水流量、冷卻水溫度，保證混凝土內(nèi)外溫差在規(guī)范允許范

13、圍內(nèi)。3. 裂縫處理對于已經(jīng)產(chǎn)生的裂縫，需要依據(jù)實際狀況實行不同的方法進行處理。一般來說，混凝土裂縫的處理方法通常主要有：表面修補法，灌漿、嵌逢封堵法，結(jié)構(gòu)加固法等。 3.1表面修補法。表面修補法是一種簡潔、常見的修補方法，它主要適用于穩(wěn)定和對結(jié)構(gòu)承載力量沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響連續(xù)開裂，通常采納在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。3.2灌漿、嵌逢封堵法。灌漿法主要適用于對結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補，它是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入混凝土的裂縫中，膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而起到封堵加固的目的。常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學(xué)材料。嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等;常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。3.3結(jié)構(gòu)加固法。當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時，就要考慮實行加固法對混凝土結(jié)構(gòu)進行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法：加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積，在構(gòu)件的角部外包型鋼、采納預(yù)應(yīng)力法加固、