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摘要:近年来,随着混凝土桥梁施工技术的广泛应用,诸多的桥梁工程遍布各地。但是随着时间的逐步推移,这些桥梁工程在建设中和运营管理期间,都需要进行大量常规的技术性检测,以确保工程的设计要求和施工质量及运行安全。
关键词:桥梁工程;混凝土施工;检测技术
1.混凝土桥梁裂缝的种类及成因
1.1温度、收缩引起的裂缝
混凝土桥梁裂缝多数是由温差引起的收缩形成的。如果混凝土体积变化没有一定的约束力作用,则裂缝问题基本不会产生,而现实情况是,桥梁混凝土的体积变化总是与内外部各种约束力紧密相关,由此引起的拉应力是导致混凝土裂缝产生的根本原因。另外,自然条件下日照影响、构件内温度差也是影响混凝土质量的主要原因之一。
1.2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,如地质勘察精度不够、试验资料不准、地基地质差异太大、结构荷载差异太大、桥梁基础置于滑坡体、溶洞等不良地质时, 都有可能造成不均匀沉降。
1.3荷载引起的裂缝
混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,主要包括直接应力裂缝及次应力裂缝两种。其中直接应力裂缝产生的原因有设计计算阶段的误差、施工阶段擅自更改结构施工顺序后的结构受力形式及施工阶段超出设计荷载的重型车辆通过等。次应力产生裂缝的原因为桥梁结构施工过程中在结构自身凿槽、开洞、设置牛腿引起结构受力变化。
1.4材料质量不好引起的裂缝
桥梁混凝土的选用必须达到国家标准,某些质量不过关的水泥往往极其容易产生裂缝等质量问题,如含泥量过大的骨料在混凝土浇筑后往往会形成不规则的裂缝。还有一种骨料表现为风化骨料,在混凝土硬化后就会出现以骨料为中心的裂缝,这类情况都是我们在工程开始前就应该避免的。
1.5施工工艺质量引起的裂缝
混凝土构件的施工工艺也与裂缝等质量问题密切相关。在混凝土结构浇筑、运输、拼装以及吊装等各步骤中,如果施工操作不当,都容易使混凝土出现纵向、横向的裂缝,尤其是其细薄部位,如混凝土保护层过厚、混凝土振捣不密实等。
2.裂缝检测方法
2.1长度检测
检测方法主要是尺量,使用普通的卷尺即可达到要求。当需要检测裂缝是否有所发展时,可以在裂缝首尾两端垂直于裂缝做标记,若长度继续发展,则在标记处可以清楚的看到。
2.2宽度检测
检测方法因所用材料和仪器的不同可以有多种:裂缝测宽仪。这是目前使用较多的一种仪器。它实际上就是一把带有放大镜的刻度尺,可以直观方便地读出裂缝宽度,可精确到0.01mm千分表。主要在荷载试验过程中使用,用来检测是否出现新裂缝,原有裂缝是否开展。安装时要保证千分表垂直于裂缝布置表脚一定要牢固。检测裂缝宽度是否增大,还可以采用以下方法:将中部画有V形槽的细条玻璃,用胶凝材料垂直于裂缝粘贴保证槽口断面与裂缝相齐,由于槽口处玻璃断面较小,而且玻璃是不抗拉的脆性材料,只要裂缝有发展,玻璃就会断裂。
2.3深度检测
裂缝分为浅裂缝和深裂缝。浅裂缝局限于结构表层,开裂深度不大于500mm,深裂缝开裂深度大于500mm。对浅层裂缝可以采用凿开法。方法是:在裂缝中注入浓度为1%的酚酞酒精溶液,然后小心凿至变色与未变色的界线处,测量其深度。产生界线的原因是裂缝处的混凝土已发生碳化。但这种方法对混凝土造成了破坏,建议采用超声波无损检测法。
超声波无损检测法。超声法是使用超声波仪,利用超声波对裂缝进行检测,通过对声速、波幅和主频测量值进行分析计算,从而得出裂缝深度。
浅裂缝检测可以分为平测法和双面斜测法。当结构的裂缝部位只有一个可测平面,可采用平测法。平测时应在裂缝的被测部位以不同的测距同时按跨缝和不跨缝布置测点进行声时测量利用线性回归方法和相应计算公式计算出裂缝深度。当结构的裂缝部位具有两个相互平行的可测平面时,可采用双面斜测法根据波幅和频率的变化,可以检测裂缝深度,还可以判定裂缝是否在平面方向贯通。
深裂缝检测可以采用钻孔测裂缝深度的方法。在所测裂缝两侧钻孔,孔轴线要保持平行。超声波仪的换能器以相同高程等间距由上至下同步移动,逐点读取声时、波幅和换能器深度,绘制深度一波幅坐标图,波幅达到最大并基本稳定的位置对应的深度即为裂缝深度。检测时,宜在裂缝同一侧钻一个比较孔,供声学参数的对比判别用。
3.混凝土桥梁裂缝的修补技术
混凝土裂缝是最常见的工程病害,但大部分裂缝都可以通过修补使混凝土结构物恢复原有功能。压力注浆法、开槽填补法和涂膜封闭法虽然都是常用的修补混凝土裂缝的方法,但是修补新材料如混凝土修补胶、注缝胶、混凝土快速修补剂等,使裂缝修补的效果更好,工艺更简单,费用更省。这些新材料、新机具和修补方法经过近十来年的现场考验,证明耐久性令人满意,目前这几种方法已经在许多维修改建加固项目中得到推广应用。
当前粘贴加固法主要有以下三种:第一种是注入法粘贴钢板。即在混凝土表面加上垫块,使其余钢板之间隔开一定的缝隙,然后用环氧树脂系胶结剂进行密封,并排除空气。在施工过程中,要不断敲打,防止出现气泡,确保灌实,此法虽然费时费力,但是反馈效果一直很好,后期维护也较容易。第二种是将粘贴钢板和混凝土表面各自涂抹上适量的环氧树脂,然后用前期已经固定在混凝土上的锚杆将两者压实,此法有效阻止了气泡的产生,粘贴效果好,但是只限于较平滑的混凝土表面。第三种措施是使用碳纤维布,碳纤维布的抗拉性强,把它粘贴在混凝土表面后,两者优势互补,从而有效处理了混凝土裂缝问题,且施工作业简便易行。
4.预防混凝土桥梁裂缝的措施
4.1控制好混凝土原材料的质量和混凝土配合比的选择水泥
1)水泥应符合现行国家标准。选用水泥时,应以能使所配制的混凝土强度达到要求、收缩性小、和易性好和节约水泥为原则。同时应注意其特性对混凝土结构强度、耐久性和使用条件是否有不利影响。
2)合理选择混凝土配合比。在配制混凝土配合比时应考虑施工季节、结构形状、模板形式、混凝土强度等级等因素对桥梁结构抗裂性能的影响。在施工中,施工单位往往只注重混凝土强度而忽视其变形特性和工作性,而混凝土变形特性和工作性恰好是混凝土产生裂缝的主要原因所在。
4.2加强夏季高温和冬季低温时混凝土桥梁结构施工的保护措施
夏季和冬季桥梁最容易出现裂缝问题,因此要积极巡查,发现小的裂缝及时处理,不留隐患;另外在夏季和冬季施工过程中也要研究制定妥善方案,确保工程的顺利施工。
低温情况下,在大平面施工时,有的时候晚上浇注的混凝土,到了早上一看表面就沿钢筋裂缝。顺着钢筋可看到与钢筋网片相呼应的裂缝,缝间砼面下陷。一般情况下,用热水越热,外界温度越低就越明显,但是浇注的时候又不能覆盖。此问题可以在浇注完后先刮平,等略有强度时用抹子压实后就迅速通蒸汽,一般温度不超过零下20度时一天后就可以不用蒸汽而直接表面覆盖保养,不会出问题。
4.3施工过程中的控制措施
混凝土施工中采取相应的措施,如降低混凝土的浇筑温度,无筋或少筋混凝土中埋放块石、混凝土早期升温阶段采取散热降温措施、混凝土降温阶段采取保温措施、合理设置施工缝、采取二次抹面、加强混凝土养护等措施;进行混凝土温度应力计算,对薄弱部位采取加强措施。
5.结语
综上所述,随着公路桥梁施工工程量的不断加大,混凝土桥梁施工技术在桥梁项目的建设中得到了更为广泛的应用。作为桥梁工程的关键性施工环节,其工程项目的质量高低将直接影响到整体工程社会效益与经济效益的发挥。为保证工程的施工质量,混凝土桥梁检测技术成为了其有力的保障点之一。
参考文献:
[1]侯林平现行桥梁检测与加固的反思[J]交通科技,2011
[2]牛世久钢筋混凝土桥梁耐久性病害特殊检测技术分析[J]山西建筑,2012
关键词:桥梁工程;混凝土施工;检测技术
1.混凝土桥梁裂缝的种类及成因
1.1温度、收缩引起的裂缝
混凝土桥梁裂缝多数是由温差引起的收缩形成的。如果混凝土体积变化没有一定的约束力作用,则裂缝问题基本不会产生,而现实情况是,桥梁混凝土的体积变化总是与内外部各种约束力紧密相关,由此引起的拉应力是导致混凝土裂缝产生的根本原因。另外,自然条件下日照影响、构件内温度差也是影响混凝土质量的主要原因之一。
1.2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,如地质勘察精度不够、试验资料不准、地基地质差异太大、结构荷载差异太大、桥梁基础置于滑坡体、溶洞等不良地质时, 都有可能造成不均匀沉降。
1.3荷载引起的裂缝
混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,主要包括直接应力裂缝及次应力裂缝两种。其中直接应力裂缝产生的原因有设计计算阶段的误差、施工阶段擅自更改结构施工顺序后的结构受力形式及施工阶段超出设计荷载的重型车辆通过等。次应力产生裂缝的原因为桥梁结构施工过程中在结构自身凿槽、开洞、设置牛腿引起结构受力变化。
1.4材料质量不好引起的裂缝
桥梁混凝土的选用必须达到国家标准,某些质量不过关的水泥往往极其容易产生裂缝等质量问题,如含泥量过大的骨料在混凝土浇筑后往往会形成不规则的裂缝。还有一种骨料表现为风化骨料,在混凝土硬化后就会出现以骨料为中心的裂缝,这类情况都是我们在工程开始前就应该避免的。
1.5施工工艺质量引起的裂缝
混凝土构件的施工工艺也与裂缝等质量问题密切相关。在混凝土结构浇筑、运输、拼装以及吊装等各步骤中,如果施工操作不当,都容易使混凝土出现纵向、横向的裂缝,尤其是其细薄部位,如混凝土保护层过厚、混凝土振捣不密实等。
2.裂缝检测方法
2.1长度检测
检测方法主要是尺量,使用普通的卷尺即可达到要求。当需要检测裂缝是否有所发展时,可以在裂缝首尾两端垂直于裂缝做标记,若长度继续发展,则在标记处可以清楚的看到。
2.2宽度检测
检测方法因所用材料和仪器的不同可以有多种:裂缝测宽仪。这是目前使用较多的一种仪器。它实际上就是一把带有放大镜的刻度尺,可以直观方便地读出裂缝宽度,可精确到0.01mm千分表。主要在荷载试验过程中使用,用来检测是否出现新裂缝,原有裂缝是否开展。安装时要保证千分表垂直于裂缝布置表脚一定要牢固。检测裂缝宽度是否增大,还可以采用以下方法:将中部画有V形槽的细条玻璃,用胶凝材料垂直于裂缝粘贴保证槽口断面与裂缝相齐,由于槽口处玻璃断面较小,而且玻璃是不抗拉的脆性材料,只要裂缝有发展,玻璃就会断裂。
2.3深度检测
裂缝分为浅裂缝和深裂缝。浅裂缝局限于结构表层,开裂深度不大于500mm,深裂缝开裂深度大于500mm。对浅层裂缝可以采用凿开法。方法是:在裂缝中注入浓度为1%的酚酞酒精溶液,然后小心凿至变色与未变色的界线处,测量其深度。产生界线的原因是裂缝处的混凝土已发生碳化。但这种方法对混凝土造成了破坏,建议采用超声波无损检测法。
超声波无损检测法。超声法是使用超声波仪,利用超声波对裂缝进行检测,通过对声速、波幅和主频测量值进行分析计算,从而得出裂缝深度。
浅裂缝检测可以分为平测法和双面斜测法。当结构的裂缝部位只有一个可测平面,可采用平测法。平测时应在裂缝的被测部位以不同的测距同时按跨缝和不跨缝布置测点进行声时测量利用线性回归方法和相应计算公式计算出裂缝深度。当结构的裂缝部位具有两个相互平行的可测平面时,可采用双面斜测法根据波幅和频率的变化,可以检测裂缝深度,还可以判定裂缝是否在平面方向贯通。
深裂缝检测可以采用钻孔测裂缝深度的方法。在所测裂缝两侧钻孔,孔轴线要保持平行。超声波仪的换能器以相同高程等间距由上至下同步移动,逐点读取声时、波幅和换能器深度,绘制深度一波幅坐标图,波幅达到最大并基本稳定的位置对应的深度即为裂缝深度。检测时,宜在裂缝同一侧钻一个比较孔,供声学参数的对比判别用。
3.混凝土桥梁裂缝的修补技术
混凝土裂缝是最常见的工程病害,但大部分裂缝都可以通过修补使混凝土结构物恢复原有功能。压力注浆法、开槽填补法和涂膜封闭法虽然都是常用的修补混凝土裂缝的方法,但是修补新材料如混凝土修补胶、注缝胶、混凝土快速修补剂等,使裂缝修补的效果更好,工艺更简单,费用更省。这些新材料、新机具和修补方法经过近十来年的现场考验,证明耐久性令人满意,目前这几种方法已经在许多维修改建加固项目中得到推广应用。
当前粘贴加固法主要有以下三种:第一种是注入法粘贴钢板。即在混凝土表面加上垫块,使其余钢板之间隔开一定的缝隙,然后用环氧树脂系胶结剂进行密封,并排除空气。在施工过程中,要不断敲打,防止出现气泡,确保灌实,此法虽然费时费力,但是反馈效果一直很好,后期维护也较容易。第二种是将粘贴钢板和混凝土表面各自涂抹上适量的环氧树脂,然后用前期已经固定在混凝土上的锚杆将两者压实,此法有效阻止了气泡的产生,粘贴效果好,但是只限于较平滑的混凝土表面。第三种措施是使用碳纤维布,碳纤维布的抗拉性强,把它粘贴在混凝土表面后,两者优势互补,从而有效处理了混凝土裂缝问题,且施工作业简便易行。
4.预防混凝土桥梁裂缝的措施
4.1控制好混凝土原材料的质量和混凝土配合比的选择水泥
1)水泥应符合现行国家标准。选用水泥时,应以能使所配制的混凝土强度达到要求、收缩性小、和易性好和节约水泥为原则。同时应注意其特性对混凝土结构强度、耐久性和使用条件是否有不利影响。
2)合理选择混凝土配合比。在配制混凝土配合比时应考虑施工季节、结构形状、模板形式、混凝土强度等级等因素对桥梁结构抗裂性能的影响。在施工中,施工单位往往只注重混凝土强度而忽视其变形特性和工作性,而混凝土变形特性和工作性恰好是混凝土产生裂缝的主要原因所在。
4.2加强夏季高温和冬季低温时混凝土桥梁结构施工的保护措施
夏季和冬季桥梁最容易出现裂缝问题,因此要积极巡查,发现小的裂缝及时处理,不留隐患;另外在夏季和冬季施工过程中也要研究制定妥善方案,确保工程的顺利施工。
低温情况下,在大平面施工时,有的时候晚上浇注的混凝土,到了早上一看表面就沿钢筋裂缝。顺着钢筋可看到与钢筋网片相呼应的裂缝,缝间砼面下陷。一般情况下,用热水越热,外界温度越低就越明显,但是浇注的时候又不能覆盖。此问题可以在浇注完后先刮平,等略有强度时用抹子压实后就迅速通蒸汽,一般温度不超过零下20度时一天后就可以不用蒸汽而直接表面覆盖保养,不会出问题。
4.3施工过程中的控制措施
混凝土施工中采取相应的措施,如降低混凝土的浇筑温度,无筋或少筋混凝土中埋放块石、混凝土早期升温阶段采取散热降温措施、混凝土降温阶段采取保温措施、合理设置施工缝、采取二次抹面、加强混凝土养护等措施;进行混凝土温度应力计算,对薄弱部位采取加强措施。
5.结语
综上所述,随着公路桥梁施工工程量的不断加大,混凝土桥梁施工技术在桥梁项目的建设中得到了更为广泛的应用。作为桥梁工程的关键性施工环节,其工程项目的质量高低将直接影响到整体工程社会效益与经济效益的发挥。为保证工程的施工质量,混凝土桥梁检测技术成为了其有力的保障点之一。
参考文献:
[1]侯林平现行桥梁检测与加固的反思[J]交通科技,2011
[2]牛世久钢筋混凝土桥梁耐久性病害特殊检测技术分析[J]山西建筑,2012