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摘要:随着我国交通基础建设的发展,各地兴建了大量的混凝土桥梁。在桥梁建造和使用过程中,由于混凝土裂缝而影响工程质量甚至造成桥梁坍塌的事例屡见不鲜。混凝±开裂可以说是“常发病”和“多发病”,严重影响了桥梁的使用性能,也经常困扰着桥梁工程技术人员。要想控制桥梁混凝土裂缝的产生,就必须了解其成因。 其实只要采取一定的措施是可以克服和控制的,本文就桥梁在建造和使用中的常见病及多发病“裂缝”,进行一些探讨。
关键词:混凝土桥梁裂缝;成因;治理措施
Abstract: With the development of transport infrastructure, built around a large number of concrete bridges. In bridge construction and use of the process, and affect the quality of the project concrete cracks caused by collapsed bridges and even examples are common. Coagulation ± cracking can be said to be "normal incidence" and "disease" seriously affect the performance of the bridge, the bridge is often plagued by engineering and technical personnel. To control the bridge concrete cracks, it is necessary to understand its causes. In fact, as long as the take certain measures can be overcome and control, this paper bridges in the construction and use of common diseases and frequently-occurring disease, "crack", carried out some research.
Keywords: concrete bridge cracks; cause; management measures
中图分类号:U445.47 文献标识码:A
桥梁混凝土裂缝种类及其成因
混凝土结构裂缝的成因复杂、繁多,有时多种因素互相影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要因素。混凝土桥梁裂缝的种类,就其产生的原因,大致可划分如下几种:
(一)、荷载引起的裂缝
混凝土桥梁在静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,主要有直接裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝;次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。
(二)、温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或内部温度发生变化,混凝土将发生变形,若变形遭到约束,则在结构内将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中,温度应力可以达到甚至超出荷载应力。温度裂缝区别其他裂缝最主要特性是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有:年温差、日照、骤然降温、
水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。
(三)、收缩引起的裂缝
在实际工程中,混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中,塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因,另外还有自生收缩和炭化收缩。研究表明,影响混凝土收缩裂缝的主要因素有:水泥品种、标号及用量、骨料品种、水灰比、外掺剂、养护方法、外界环境、振捣方式及时间。
(四)、地基变形引起的裂缝
由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,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。基础不均匀沉降的主要原因有:地质勘察精度不够、试验资料不准;地基地质差异太大;结构荷载差异太大;结构基础类型差别太大;地基冻胀;桥梁基础基于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时,可能造成不均匀沉降。
(五)、钢筋锈蚀引起的裂缝
要防止钢筋锈蚀,设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用足够的保护层厚度(当然保护层亦不能太厚,否则构件有效高度减小,受力时将加大裂缝宽度);施工时应控制混凝土的水灰比,加强振捣,保证混凝土的密实性,防止氧气侵入,同时严格控制含氯盐的外加剂用量,沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。
(六)、冻胀引起的裂缝
大气气温低于零度时,吸水饱和的混凝土出现冰冻,游离的水转变成冰,体积膨胀9%,因而混凝土产生膨胀应力;同时混凝土凝膠孔中的过冷水(结冰温度在-78度以下)在微观结构中迁移和重分布引起渗透压,使混凝土中膨胀力加大,混凝土强度降低,并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重,成龄后混凝土强度损失可达30%-50%。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。
(七)、施工材料质量引起的裂缝
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格,
可能导致结构出现裂缝。如:水泥、砂、石骨料、以及拌和水及外加剂等。
(八)、施工工艺质量引起的裂缝
在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中,若施工工艺不合理、施工质量低劣,容易产生纵向的、横向等各种裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现。
二、预防裂缝的措施
(一)、要做好模板
要做好模板、支架及各支撑处基础和地基处理。确保其不发生沉降,移位。2.2 u型桥台要控制其填料的抗压强度u型桥台要控制其填料的抗压强度,并作好台背的防水排水设施,防止填土过湿或排水不良,由于压实不足或冻胀产生裂缝。
(二)、混凝土浇灌
在尽可能的情况下,桥梁墩台(尤其高墩)混凝土应一气浇灌,不设施工缝。对墩身不可
避免的施工缝要按技术规范要求,凿毛该混凝土表面,用水冲洗,在混凝土浇注前,对水平
缝铺一层2cm~3cm的1:2水泥砂浆,然后再继续浇筑混凝土。
(三)、混凝土初凝
在混凝土初凝前,进行二次振捣。可有效消除因塑性沉降引起的内分层,改善界面结构,提高混凝土的强度。
(四)、墩身的竖向裂缝预防桥
桥墩身的竖向裂缝预防,可从控制温度、改进设计和施工操作工艺、改善混凝土性能等方面人手,可减少水泥用量降低混凝上的入模温度,如避开高温时段施工,对原材料降温处
理;降低水泥水化热的温升,如选用低水化热的水泥减少水泥用量等,掺入优质粉煤灰加快
浇筑混凝土的散热,如使用钢模,分层浇筑混凝土,每层不大于30cm,并使温度分布均勻,
在大体积混凝土中甚至还可预埋或利用一些管孔道通过冷水或冷风降温。
(五)、加强浇筑混凝土的表面保护
加强浇筑混凝土的表面保护。如表面需应及时用草席、草袋覆盖,并洒水或蓄水养护。夏天延长养护时间,寒冷季节争取保温措施,保护混凝土表面,特别是薄壁结构延长拆模时
间,可延缓降温,使混凝土中心与表面温度差减小,以防急剧降温。
如何对混凝土裂缝进行处理
(一)、表面处理法
包括表面涂抹和表面贴补法,表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝,深度未达到钢筋表面的发丝裂缝,不漏水的裂缝,不伸缩的裂缝以及不在活动的裂缝。
(二)、填充法
用修补材料直接填充裂缝,一般用来修补较宽的裂缝(0.3mm),作业简单,费用低。宽度小于0.3mm,深度较浅的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采用取开V型槽,然后作填充处理。
(三)、灌浆法
先将结构物的裂缝或孔隙与外界封闭仅留出进浆口及排气孔,然后将配制的较低黏度的浆液通过压浆泵以一定的压力将浆液压入缝隙内并使其扩散、胶凝固化,以达到恢复整体性、强度、耐久性及抗渗性的目的。此法应用范围广,从细微裂缝到大裂缝均可适用,处理效果好。灌浆一般采用纯压法灌浆。对于细小裂缝浆液需要较长的胶凝时间,常采用单液法灌浆。此时将所用的浆液在泵前混在一起,用灌浆机进行灌注。对于较宽的裂缝,要求浆液胶凝时间较短,常采用双液法灌浆,此时将所用的浆分成两大部分,用灌浆机分两路送至灌浆孔口混合装臵再灌入裂缝。
(四)、结构补强法
因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成裂缝等影响结构强度可采取结构补强法、锚固补强法、预应力法等。
三、结束语
桥梁结构裂缝的成因多种多样,处理的方法也各有不同,上述诸方法是在日常工作中经
过长期探索得到的,经过实践的检验证明行之有效。当然,有关桥梁结构裂缝的成因及防治
对策是很复杂的,有待进一步研究。只有搞清楚了裂缝的机理,才能对症下药,只有合理的
处治措施,才能使国家有限的建设资金发挥最大的经济效益。
参考文献:
[1]GB50202-2002,建筑地基基础工程施工质量验收规程.
[2]地基处理手册编写委员会·地基处理手册(第二版)[M],北京:中国建筑出版社,2000.
[3]乔兰,丁余慧,于德水.强夯法处理路基的加固效果[J].2005,276:659-661.
关键词:混凝土桥梁裂缝;成因;治理措施
Abstract: With the development of transport infrastructure, built around a large number of concrete bridges. In bridge construction and use of the process, and affect the quality of the project concrete cracks caused by collapsed bridges and even examples are common. Coagulation ± cracking can be said to be "normal incidence" and "disease" seriously affect the performance of the bridge, the bridge is often plagued by engineering and technical personnel. To control the bridge concrete cracks, it is necessary to understand its causes. In fact, as long as the take certain measures can be overcome and control, this paper bridges in the construction and use of common diseases and frequently-occurring disease, "crack", carried out some research.
Keywords: concrete bridge cracks; cause; management measures
中图分类号:U445.47 文献标识码:A
桥梁混凝土裂缝种类及其成因
混凝土结构裂缝的成因复杂、繁多,有时多种因素互相影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要因素。混凝土桥梁裂缝的种类,就其产生的原因,大致可划分如下几种:
(一)、荷载引起的裂缝
混凝土桥梁在静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,主要有直接裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝;次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。
(二)、温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或内部温度发生变化,混凝土将发生变形,若变形遭到约束,则在结构内将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中,温度应力可以达到甚至超出荷载应力。温度裂缝区别其他裂缝最主要特性是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有:年温差、日照、骤然降温、
水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。
(三)、收缩引起的裂缝
在实际工程中,混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中,塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因,另外还有自生收缩和炭化收缩。研究表明,影响混凝土收缩裂缝的主要因素有:水泥品种、标号及用量、骨料品种、水灰比、外掺剂、养护方法、外界环境、振捣方式及时间。
(四)、地基变形引起的裂缝
由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,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。基础不均匀沉降的主要原因有:地质勘察精度不够、试验资料不准;地基地质差异太大;结构荷载差异太大;结构基础类型差别太大;地基冻胀;桥梁基础基于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时,可能造成不均匀沉降。
(五)、钢筋锈蚀引起的裂缝
要防止钢筋锈蚀,设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用足够的保护层厚度(当然保护层亦不能太厚,否则构件有效高度减小,受力时将加大裂缝宽度);施工时应控制混凝土的水灰比,加强振捣,保证混凝土的密实性,防止氧气侵入,同时严格控制含氯盐的外加剂用量,沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。
(六)、冻胀引起的裂缝
大气气温低于零度时,吸水饱和的混凝土出现冰冻,游离的水转变成冰,体积膨胀9%,因而混凝土产生膨胀应力;同时混凝土凝膠孔中的过冷水(结冰温度在-78度以下)在微观结构中迁移和重分布引起渗透压,使混凝土中膨胀力加大,混凝土强度降低,并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重,成龄后混凝土强度损失可达30%-50%。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。
(七)、施工材料质量引起的裂缝
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格,
可能导致结构出现裂缝。如:水泥、砂、石骨料、以及拌和水及外加剂等。
(八)、施工工艺质量引起的裂缝
在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中,若施工工艺不合理、施工质量低劣,容易产生纵向的、横向等各种裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现。
二、预防裂缝的措施
(一)、要做好模板
要做好模板、支架及各支撑处基础和地基处理。确保其不发生沉降,移位。2.2 u型桥台要控制其填料的抗压强度u型桥台要控制其填料的抗压强度,并作好台背的防水排水设施,防止填土过湿或排水不良,由于压实不足或冻胀产生裂缝。
(二)、混凝土浇灌
在尽可能的情况下,桥梁墩台(尤其高墩)混凝土应一气浇灌,不设施工缝。对墩身不可
避免的施工缝要按技术规范要求,凿毛该混凝土表面,用水冲洗,在混凝土浇注前,对水平
缝铺一层2cm~3cm的1:2水泥砂浆,然后再继续浇筑混凝土。
(三)、混凝土初凝
在混凝土初凝前,进行二次振捣。可有效消除因塑性沉降引起的内分层,改善界面结构,提高混凝土的强度。
(四)、墩身的竖向裂缝预防桥
桥墩身的竖向裂缝预防,可从控制温度、改进设计和施工操作工艺、改善混凝土性能等方面人手,可减少水泥用量降低混凝上的入模温度,如避开高温时段施工,对原材料降温处
理;降低水泥水化热的温升,如选用低水化热的水泥减少水泥用量等,掺入优质粉煤灰加快
浇筑混凝土的散热,如使用钢模,分层浇筑混凝土,每层不大于30cm,并使温度分布均勻,
在大体积混凝土中甚至还可预埋或利用一些管孔道通过冷水或冷风降温。
(五)、加强浇筑混凝土的表面保护
加强浇筑混凝土的表面保护。如表面需应及时用草席、草袋覆盖,并洒水或蓄水养护。夏天延长养护时间,寒冷季节争取保温措施,保护混凝土表面,特别是薄壁结构延长拆模时
间,可延缓降温,使混凝土中心与表面温度差减小,以防急剧降温。
如何对混凝土裂缝进行处理
(一)、表面处理法
包括表面涂抹和表面贴补法,表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝,深度未达到钢筋表面的发丝裂缝,不漏水的裂缝,不伸缩的裂缝以及不在活动的裂缝。
(二)、填充法
用修补材料直接填充裂缝,一般用来修补较宽的裂缝(0.3mm),作业简单,费用低。宽度小于0.3mm,深度较浅的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采用取开V型槽,然后作填充处理。
(三)、灌浆法
先将结构物的裂缝或孔隙与外界封闭仅留出进浆口及排气孔,然后将配制的较低黏度的浆液通过压浆泵以一定的压力将浆液压入缝隙内并使其扩散、胶凝固化,以达到恢复整体性、强度、耐久性及抗渗性的目的。此法应用范围广,从细微裂缝到大裂缝均可适用,处理效果好。灌浆一般采用纯压法灌浆。对于细小裂缝浆液需要较长的胶凝时间,常采用单液法灌浆。此时将所用的浆液在泵前混在一起,用灌浆机进行灌注。对于较宽的裂缝,要求浆液胶凝时间较短,常采用双液法灌浆,此时将所用的浆分成两大部分,用灌浆机分两路送至灌浆孔口混合装臵再灌入裂缝。
(四)、结构补强法
因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成裂缝等影响结构强度可采取结构补强法、锚固补强法、预应力法等。
三、结束语
桥梁结构裂缝的成因多种多样,处理的方法也各有不同,上述诸方法是在日常工作中经
过长期探索得到的,经过实践的检验证明行之有效。当然,有关桥梁结构裂缝的成因及防治
对策是很复杂的,有待进一步研究。只有搞清楚了裂缝的机理,才能对症下药,只有合理的
处治措施,才能使国家有限的建设资金发挥最大的经济效益。
参考文献:
[1]GB50202-2002,建筑地基基础工程施工质量验收规程.
[2]地基处理手册编写委员会·地基处理手册(第二版)[M],北京:中国建筑出版社,2000.
[3]乔兰,丁余慧,于德水.强夯法处理路基的加固效果[J].2005,276:659-661.