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【摘 要】 裂缝可能会对路桥的安全使用性能造成影响,因此必须要了解导致裂缝产生的原因,只有知道原因才能有针对性地制定对策防止或控制裂缝的产生。本文针对路桥施工过程中遇到的道桥裂缝问题进行分析,并提出相应的解决措施,旨在为同行提供参考。
【关键词】 道桥施工;裂缝;防治
一、道桥裂缝概述
路桥结构的强度要足够,以承受作用于其上的重力与附加力;结构各部的刚度要足够,以使其在荷载作用下不会发生太大的挠曲与变形;结构各部尺寸大小要适当,以使其承受轴向压力时的构件不会出现屈曲,导致稳定性丧失。并且结构也要有良好的耐久性。因为作用荷载的随机性、材料强度的离散性、制造和施工质量的分散性、计算假定的近似性,造成在长时间的使用中路桥结构出现了一些了病害,主要原因为:
(一)施工工艺质量引起的路桥裂缝
路桥在施工过程中需要细致的研究整体材料的使用,在施工的过程中运用的相关技术工艺也会对路桥建设中的整体质量造成影响。运用的材料不但会对整体的施工建设质量造成影响,同时还会影响整体路桥的承重能力,施工的时候材料的使用要是不符合使用要求,在投入后因为受外界压力的影响,自身在材料使用不当的情况下就会有对力的承载分配不均匀的问题出现,从而导致出现路桥裂缝,因此,正确的使用施工工艺,对于路桥裂缝问题的影响是非常显著的。
1、混凝土振捣不密实、不均匀,有蜂窝、麻面、空洞等问题出现,造成钢筋锈蚀或者其它荷载裂缝的起源点。
2、混凝土搅拌和运输时间太长,导致蒸发掉太多的水分,造成混凝土塌落度太低,引起混凝土体积出现不规则的收缩裂缝。
3、施工中运用泵送混凝土时,为确保混凝土的流动性,增加水与水泥用量,或者由于其它原因使得水灰比加大了,造成混凝土凝结硬化时增加了收缩量,导致混凝土体积上有不规则的裂缝出现。
4、施工过程中模板刚度不够,在混凝土浇筑的时候,因为侧向压力的作用导致模板发生变形,形成和模板变形相同的裂缝。
(二)稳定原因引起的裂缝
混凝土是脆性材料,如果水化放热温升后再降温形成冷缩变形、水化反应自生体积收缩与随后干缩变形等收缩性变形遭受内部或外部约束时就会有拉应力产生。再加上混凝土内部有各种各样的缺陷,拉应力较大的时候就极易造成混凝土内部空隙与裂纹相互贯通,并扩成成为结构性宏观裂缝。
1、收缩变形。收缩变形是引起混凝土开裂的主要原因,其中各种内外温差、基础温差与约束情况是造成混凝土开裂的最主要指标及影响因素。由于混凝土的抗拉能力提高起来非常困难,所以施工防裂方法的主要思想是以防出现拉应力的和控制其大小。
2、混凝土升温期。浇筑混凝土后约3d之内的初龄温升期,内外混凝土都是膨胀状态,然而有内外温差,内部膨胀量大,产生表面拉应力,会有启裂于表面的“由表及里”型裂缝出现,缝尖应力集中导致大部分为贯穿性的,极个别为非贯穿性的。外观:表面迹线长、启裂于结构中心区的表面、通常在拆模之前就会出现寒潮冷击期。
3、混凝土降温期。降温期的裂缝是因为内部温降冷缩量大、受自身内外约束、外部边界约束和自生体积变形导致的,裂缝启裂点在内部,为“由里及表”型裂缝,尤其在墙体结构上出现的很频繁。外观竖向分布、表面迹线短、位置低、都是贯穿性的、基本都是发生在龄期内,然而理论上在降温的整个过程中都可能会出现。
(三)荷载引起的裂缝
1、荷载直接应力的影响。在路桥工程设计阶段,由于对路桥荷载的预计不足以及预算错误等造成施工后路桥本身的荷载能力小于设计荷载能力,在路桥的施工过程中由于各种的静荷载以及动荷载直接作用于路桥之上,导致局部裂缝的产生,而且随着荷载的不断施加以及变化,裂缝会越来越大,严重时可能会产生倒塌事故。另外由于施工过程中施工人员对安全系数的把握不准确,也容易导致路桥的质量不达标,在外力作用下容易开裂。在施工过程中,施工人员往往安全意识淡薄,将施工材料随处堆积,导致局部的静荷载过大,当荷载超过路桥实际荷载时就会产生裂缝。除此之外,在施工过程中施工方为加快施工进度,擅自改变施工顺序,不对试块做振动疲劳强度实验,以及监理单位没有充分发挥监督的作用等,都有可能导致路桥质量的不良,容易产生裂缝。
2、荷载次应力的影响。由于在工程设计阶段没有充分考虑施工过程中可能出现的开洞8凿槽等情况,使实际施工过程中容易引起局部荷载的变化,这些局部的荷载变化在一定程度上会引起裂缝的产生,这些裂缝一般比较微小,很少对路桥的安全使用造成影响。在传统的施工过程中,认为次应力对裂缝的影响是微乎其微的,一般在做设计预算时很少考虑,随着科技的发展以及人们对路桥质量要求更高的情况下,考虑次应力对产生裂缝的影响变成了必然。
二、裂缝形成后对道桥的危害
道桥如果有横向裂缝出现就得及时进行治理,不然灌进雨雪水冬天冻融之后,会严重破坏道桥。进水后道桥病害破坏的发展通常包括三个阶段:第一阶段,初期主要是裂缝部位鼓胀,沿着裂缝渐渐形成微量冻融松散灰土粉化,降低材料密度,造成面层材料拱起,有驴脊背问题出现;第二阶段是将雨雪水灌入裂缝,存于水泥碎石和沥青路面的结合层间,因为行车碾压推挤摩擦作用,把水泥与微粒材料同雨雪水在行车的压力作用唧出。要是遇到连阴雨天气水泥碎石层以上灌入的雨雪水造成路面发生重度推挤,把沥青粒料与水泥碎石粒料磨成浆状物唧出,及平时说的,唧浆病害。在历经两到三年的裂缝开闭之后,缝口沥青混凝土在冻融与行车的作用下降低密度,进入冬季,通常在路面上看不见裂缝;第三阶段为病害形成之后,因为常年在雨雪水作用下长时间有唧浆出现,路面有坑凹现象,甚至会有搓板路,伴随时间的推移,则会造成龟裂病害。严重情况下路面粒料被行车推挤带走,使得路桥表面有开裂性坑槽出现。
要是不及时对道桥纵向裂缝进行治理,长期间有雨雪水灌入,2米之外处部分滑动加快,行车道在重载车作用下,在3~4米部位会有第二道裂缝出现,这时第一道和第二道裂缝之间会有一个板块出现,这一板块开始下沉,有顺行车道区一个U型路面带出现,严重情况下会造成路面有条块形碎裂出现,对行车有很大的影响。这些病害要是不及时进行处理,对社会车辆有一种潜在的危害,也会大大减少道桥的使用寿命。设计服务15年的高速公路,可能使用几年后就需要進行大修,给国家带来非常大的经济损失。 三、道桥裂缝的防治措施
近些年,国外开发了新的一种修复技术:在结构表面涂上一层迁移型有机阻锈剂,它能够通过混凝土迁移到钢筋表面,让钢筋再钝化。道路有裂缝出现因为现阶段所采用的基层的结构形式(强基薄面)与选用材料及其北方气候的影响则无法避免,然而裂缝就要是出现就得及时进行治理,且防止其发展为路面龟裂,有坑槽及其碎裂等病害出现。其治理主要是为了不讓雨雪水灌入缝内,封住裂缝,一般称为灌缝。治理方法之前一直用的是40~70号热沥青灌缝,近些年也有很多单位用乳化沥青灌缝,因为灌缝材料是液体的,可灌到裂缝深处,乳化沥青灌入后经过破乳、水分蒸发后,原灌满的裂缝又会有一定空隙出现再6~10次反复灌注直到灌满。修补裂缝主要是为了恢复结构物的防水性与耐久性,主要技术有:
1、表面处理法:涂上填料及防水材料在微裂缝的表面,以使得其防水性与耐久性得到提升。对裂缝有宽度变化的,要想办法用具备伸缩性的材料。
2、注浆法:在裂缝中将树脂或水泥类材料注入,以使其防水性和耐久性提升。环氧树脂是主要注浆材料,是多采用低压低速注入法。环氧树脂注入法和钢钉并用,能够使裂缝部位的整体性增加,是防止裂缝继续发展有效方法。
3、充填法:这是对修补较宽裂缝比较适合的方法,具体是沿着裂缝凿一深槽,再在槽内用各种粘结材料嵌补,如水泥砂浆、环氧砂浆、膨胀水泥砂浆、环氧树脂硅、沥青及各种化学补强剂等。
4、表面喷涂法:喷浆修补是在经凿毛处理的裂缝表面,喷射一层密实且粘度高的水泥砂浆保护层,来封闭裂缝的修补方法。喷浆前,需要把结构表面的剥离部分除去,再用水冲洗清洁,并在开始喷浆之前把基层湿润,然后再开始喷浆。
5、粘结钢板封闭法:如果钢筋构件有主拉应力裂缝产生时,可先处理裂缝之后,再在裂缝处粘结钢板,并用膨胀螺栓对钢板进行加压。钢板粘结方向应垂直于裂缝方向。
四、结语
在我国路桥的建设过程中,路桥裂缝成为了在施工质量方面经常出现的问题之一,但是只要能够不断的发现其问题出现的原因,及时的找到防止的技术措施,就能够有效的强化路桥的施工质量,减少裂缝问题的出现,保证我国路桥建设事业的有效发展,推动我国道路建设的有效进行,减轻在城市发展过程中交通负担所给城市建设带来的压力。
参考文献:
[1]江学海,赵红雨,郭仲选.小议道桥工程中的裂缝[J].科技资讯,2010,24:45.
[2]王林.道桥工程混凝土裂缝原因及修复措施[J].中国新技术新产品,2012,11:56.
[3]徐建新.道桥工程混凝土裂缝原因及修复措施[J].中华民居(下旬刊),2013,08:358-359.
【关键词】 道桥施工;裂缝;防治
一、道桥裂缝概述
路桥结构的强度要足够,以承受作用于其上的重力与附加力;结构各部的刚度要足够,以使其在荷载作用下不会发生太大的挠曲与变形;结构各部尺寸大小要适当,以使其承受轴向压力时的构件不会出现屈曲,导致稳定性丧失。并且结构也要有良好的耐久性。因为作用荷载的随机性、材料强度的离散性、制造和施工质量的分散性、计算假定的近似性,造成在长时间的使用中路桥结构出现了一些了病害,主要原因为:
(一)施工工艺质量引起的路桥裂缝
路桥在施工过程中需要细致的研究整体材料的使用,在施工的过程中运用的相关技术工艺也会对路桥建设中的整体质量造成影响。运用的材料不但会对整体的施工建设质量造成影响,同时还会影响整体路桥的承重能力,施工的时候材料的使用要是不符合使用要求,在投入后因为受外界压力的影响,自身在材料使用不当的情况下就会有对力的承载分配不均匀的问题出现,从而导致出现路桥裂缝,因此,正确的使用施工工艺,对于路桥裂缝问题的影响是非常显著的。
1、混凝土振捣不密实、不均匀,有蜂窝、麻面、空洞等问题出现,造成钢筋锈蚀或者其它荷载裂缝的起源点。
2、混凝土搅拌和运输时间太长,导致蒸发掉太多的水分,造成混凝土塌落度太低,引起混凝土体积出现不规则的收缩裂缝。
3、施工中运用泵送混凝土时,为确保混凝土的流动性,增加水与水泥用量,或者由于其它原因使得水灰比加大了,造成混凝土凝结硬化时增加了收缩量,导致混凝土体积上有不规则的裂缝出现。
4、施工过程中模板刚度不够,在混凝土浇筑的时候,因为侧向压力的作用导致模板发生变形,形成和模板变形相同的裂缝。
(二)稳定原因引起的裂缝
混凝土是脆性材料,如果水化放热温升后再降温形成冷缩变形、水化反应自生体积收缩与随后干缩变形等收缩性变形遭受内部或外部约束时就会有拉应力产生。再加上混凝土内部有各种各样的缺陷,拉应力较大的时候就极易造成混凝土内部空隙与裂纹相互贯通,并扩成成为结构性宏观裂缝。
1、收缩变形。收缩变形是引起混凝土开裂的主要原因,其中各种内外温差、基础温差与约束情况是造成混凝土开裂的最主要指标及影响因素。由于混凝土的抗拉能力提高起来非常困难,所以施工防裂方法的主要思想是以防出现拉应力的和控制其大小。
2、混凝土升温期。浇筑混凝土后约3d之内的初龄温升期,内外混凝土都是膨胀状态,然而有内外温差,内部膨胀量大,产生表面拉应力,会有启裂于表面的“由表及里”型裂缝出现,缝尖应力集中导致大部分为贯穿性的,极个别为非贯穿性的。外观:表面迹线长、启裂于结构中心区的表面、通常在拆模之前就会出现寒潮冷击期。
3、混凝土降温期。降温期的裂缝是因为内部温降冷缩量大、受自身内外约束、外部边界约束和自生体积变形导致的,裂缝启裂点在内部,为“由里及表”型裂缝,尤其在墙体结构上出现的很频繁。外观竖向分布、表面迹线短、位置低、都是贯穿性的、基本都是发生在龄期内,然而理论上在降温的整个过程中都可能会出现。
(三)荷载引起的裂缝
1、荷载直接应力的影响。在路桥工程设计阶段,由于对路桥荷载的预计不足以及预算错误等造成施工后路桥本身的荷载能力小于设计荷载能力,在路桥的施工过程中由于各种的静荷载以及动荷载直接作用于路桥之上,导致局部裂缝的产生,而且随着荷载的不断施加以及变化,裂缝会越来越大,严重时可能会产生倒塌事故。另外由于施工过程中施工人员对安全系数的把握不准确,也容易导致路桥的质量不达标,在外力作用下容易开裂。在施工过程中,施工人员往往安全意识淡薄,将施工材料随处堆积,导致局部的静荷载过大,当荷载超过路桥实际荷载时就会产生裂缝。除此之外,在施工过程中施工方为加快施工进度,擅自改变施工顺序,不对试块做振动疲劳强度实验,以及监理单位没有充分发挥监督的作用等,都有可能导致路桥质量的不良,容易产生裂缝。
2、荷载次应力的影响。由于在工程设计阶段没有充分考虑施工过程中可能出现的开洞8凿槽等情况,使实际施工过程中容易引起局部荷载的变化,这些局部的荷载变化在一定程度上会引起裂缝的产生,这些裂缝一般比较微小,很少对路桥的安全使用造成影响。在传统的施工过程中,认为次应力对裂缝的影响是微乎其微的,一般在做设计预算时很少考虑,随着科技的发展以及人们对路桥质量要求更高的情况下,考虑次应力对产生裂缝的影响变成了必然。
二、裂缝形成后对道桥的危害
道桥如果有横向裂缝出现就得及时进行治理,不然灌进雨雪水冬天冻融之后,会严重破坏道桥。进水后道桥病害破坏的发展通常包括三个阶段:第一阶段,初期主要是裂缝部位鼓胀,沿着裂缝渐渐形成微量冻融松散灰土粉化,降低材料密度,造成面层材料拱起,有驴脊背问题出现;第二阶段是将雨雪水灌入裂缝,存于水泥碎石和沥青路面的结合层间,因为行车碾压推挤摩擦作用,把水泥与微粒材料同雨雪水在行车的压力作用唧出。要是遇到连阴雨天气水泥碎石层以上灌入的雨雪水造成路面发生重度推挤,把沥青粒料与水泥碎石粒料磨成浆状物唧出,及平时说的,唧浆病害。在历经两到三年的裂缝开闭之后,缝口沥青混凝土在冻融与行车的作用下降低密度,进入冬季,通常在路面上看不见裂缝;第三阶段为病害形成之后,因为常年在雨雪水作用下长时间有唧浆出现,路面有坑凹现象,甚至会有搓板路,伴随时间的推移,则会造成龟裂病害。严重情况下路面粒料被行车推挤带走,使得路桥表面有开裂性坑槽出现。
要是不及时对道桥纵向裂缝进行治理,长期间有雨雪水灌入,2米之外处部分滑动加快,行车道在重载车作用下,在3~4米部位会有第二道裂缝出现,这时第一道和第二道裂缝之间会有一个板块出现,这一板块开始下沉,有顺行车道区一个U型路面带出现,严重情况下会造成路面有条块形碎裂出现,对行车有很大的影响。这些病害要是不及时进行处理,对社会车辆有一种潜在的危害,也会大大减少道桥的使用寿命。设计服务15年的高速公路,可能使用几年后就需要進行大修,给国家带来非常大的经济损失。 三、道桥裂缝的防治措施
近些年,国外开发了新的一种修复技术:在结构表面涂上一层迁移型有机阻锈剂,它能够通过混凝土迁移到钢筋表面,让钢筋再钝化。道路有裂缝出现因为现阶段所采用的基层的结构形式(强基薄面)与选用材料及其北方气候的影响则无法避免,然而裂缝就要是出现就得及时进行治理,且防止其发展为路面龟裂,有坑槽及其碎裂等病害出现。其治理主要是为了不讓雨雪水灌入缝内,封住裂缝,一般称为灌缝。治理方法之前一直用的是40~70号热沥青灌缝,近些年也有很多单位用乳化沥青灌缝,因为灌缝材料是液体的,可灌到裂缝深处,乳化沥青灌入后经过破乳、水分蒸发后,原灌满的裂缝又会有一定空隙出现再6~10次反复灌注直到灌满。修补裂缝主要是为了恢复结构物的防水性与耐久性,主要技术有:
1、表面处理法:涂上填料及防水材料在微裂缝的表面,以使得其防水性与耐久性得到提升。对裂缝有宽度变化的,要想办法用具备伸缩性的材料。
2、注浆法:在裂缝中将树脂或水泥类材料注入,以使其防水性和耐久性提升。环氧树脂是主要注浆材料,是多采用低压低速注入法。环氧树脂注入法和钢钉并用,能够使裂缝部位的整体性增加,是防止裂缝继续发展有效方法。
3、充填法:这是对修补较宽裂缝比较适合的方法,具体是沿着裂缝凿一深槽,再在槽内用各种粘结材料嵌补,如水泥砂浆、环氧砂浆、膨胀水泥砂浆、环氧树脂硅、沥青及各种化学补强剂等。
4、表面喷涂法:喷浆修补是在经凿毛处理的裂缝表面,喷射一层密实且粘度高的水泥砂浆保护层,来封闭裂缝的修补方法。喷浆前,需要把结构表面的剥离部分除去,再用水冲洗清洁,并在开始喷浆之前把基层湿润,然后再开始喷浆。
5、粘结钢板封闭法:如果钢筋构件有主拉应力裂缝产生时,可先处理裂缝之后,再在裂缝处粘结钢板,并用膨胀螺栓对钢板进行加压。钢板粘结方向应垂直于裂缝方向。
四、结语
在我国路桥的建设过程中,路桥裂缝成为了在施工质量方面经常出现的问题之一,但是只要能够不断的发现其问题出现的原因,及时的找到防止的技术措施,就能够有效的强化路桥的施工质量,减少裂缝问题的出现,保证我国路桥建设事业的有效发展,推动我国道路建设的有效进行,减轻在城市发展过程中交通负担所给城市建设带来的压力。
参考文献:
[1]江学海,赵红雨,郭仲选.小议道桥工程中的裂缝[J].科技资讯,2010,24:45.
[2]王林.道桥工程混凝土裂缝原因及修复措施[J].中国新技术新产品,2012,11:56.
[3]徐建新.道桥工程混凝土裂缝原因及修复措施[J].中华民居(下旬刊),2013,08:358-359.