摘要: 橋梁混凝土梁板是橋梁中的直接承重結(jié)構(gòu), 其質(zhì)量關(guān)系到整座橋梁的壽命和行車的安全。橋梁混凝土梁板施工裂縫是指在梁板澆注后至澆注橋面鋪裝前所產(chǎn)生的裂縫?；炷亮喊逶谑┕ぶ幸坏┏霈F(xiàn)裂縫, 輕則直接影響到整體結(jié)構(gòu)物的評分, 重則需報廢或重新返工, 既造成不必要的經(jīng)濟損失又影響到施工企業(yè)的形象。文章就混凝土梁板施工裂縫產(chǎn)生的原因, 預(yù)防治理方法作一些探討。
關(guān)鍵詞: 混凝土梁板; 施工裂縫; 原因; 防治
中圖分類號: U448.21+2 文獻標識碼: B
1 橋梁混凝土梁板施工裂縫產(chǎn)生的原因
1.1 原材料質(zhì)量不良引起的裂縫
混凝土主要由水泥、砂、粗骨料、拌和水和外加劑組成。混凝土所采用的原材料質(zhì)量不合格, 可能導致梁板出現(xiàn)裂縫。
1.1.1 水泥
使用不合格水泥會出現(xiàn)早期不規(guī)則的裂縫。
1.1.2 砂石材料
( 1) 砂石含泥量超標, 不僅降低混凝土的強度和抗?jié)B性, 還會使混凝土干燥時產(chǎn)生不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫。
( 2) 砂石的級配差, 有的砂過細, 用這種材料拌制的混凝土常造成側(cè)面裂縫。
( 3) 堿骨料反應(yīng), 骨料中含有酸性硅化物質(zhì)與水泥中的堿性物質(zhì)相遇, 則會發(fā)生水硅反應(yīng)生成膨脹的膠質(zhì), 吸水后造成局部膨脹和拉應(yīng)力, 梁板就會產(chǎn)生爆裂狀裂縫。
1.1.3 拌和水及外加劑
拌和水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時對鋼筋銹蝕有較大影響, 采用含堿的外加劑, 可能對堿骨料反應(yīng)也的影響。外加劑用量不當, 造成混凝土早期強度過高或過低而產(chǎn)生的裂縫。
1.2 施工工藝質(zhì)量引起的裂縫
混凝土梁板在澆注、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中, 若施工工藝不合理, 質(zhì)量低劣, 可能產(chǎn)生各種形式的裂縫, 主要有以下幾種原因。
( 1) 設(shè)計配合比不合理或施工配合比與設(shè)計出入較大, 混凝土振搗不密實、不均勻、出現(xiàn)蜂窩、麻面或空洞, 是形成裂縫的起源點。
( 2) 混凝土澆注過快, 混凝土流動性較低, 在硬化前因混凝土振搗不足, 硬化后沉實過大, 容易在澆注數(shù)小時后產(chǎn)生塑性收縮裂縫。
( 3) 混凝土攪拌、運輸時間長, 水分蒸發(fā)過多, 引起混凝土坍落度過低, 使得在混凝土表面出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。
( 4) 為保證混凝土的流動性, 增加水和水泥的用量, 或其他原因加大水灰比, 增大了坍落度, 導致混凝土硬化時收縮量增加, 使得混凝土表面出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫和水泥浮漿而產(chǎn)生龜裂。
( 5) 混凝土分層或分段澆注時, 接頭處理不好, 使得在新舊混凝土的施工縫處出現(xiàn)裂縫。
( 6) 施工時模板剛度不足, 在澆注混凝土時, 因側(cè)向壓力的作用使得模板變形, 從而產(chǎn)生與模板變形一致的裂縫。
( 7) 施工時拆模過早, 混凝土強度不足, 使得構(gòu)件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫。
( 8) 施工前對支架基礎(chǔ)壓實不足、支架剛度不夠或未按要求進行荷載預(yù)壓或預(yù)壓荷載不足, 澆注混凝土后支架發(fā)生不均勻下沉, 導致混凝土出現(xiàn)裂縫。
( 9) 預(yù)制梁板在運輸、堆放時, 支撐墊木不在一條垂直線上或距離理論支撐點相差太大, 使得懸臂過長,或運輸過程中劇烈顛撞, 吊裝時吊裝點位置不當引起結(jié)構(gòu)受力不合理而開裂。
( 10) 混凝土初期養(yǎng)護不好, 致使表面急劇干燥,使得混凝土與大氣接觸面上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。
( 11) 施工人員操作不當, 質(zhì)量意識差, 不能很好貫徹技術(shù)人員的意圖。
1.3 溫度變化引起的裂縫
混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì), 當外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時, 混凝土將發(fā)生變形, 若變形遇到約束, 則在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力, 當應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時, 即產(chǎn)生溫度裂縫。引起溫度裂縫的主要原因有以下幾種。
1.3.1 驟然降溫
梁板在施工中, 突降大雨、冷空氣襲擊, 導致結(jié)構(gòu)外表溫度突然下降, 但因內(nèi)部溫度變化相對較慢而產(chǎn)生溫度裂縫。
1.3.2 水化熱
在施工過程中, 如混凝土體積較大或為趕進度, 提高混凝土早期強度, 致使水泥水化放熱集中在早期很短時間內(nèi), 結(jié)構(gòu)物內(nèi)部溫度很高, 體表散熱緩慢, 施工中未采取或采取的散熱技術(shù)措施又不當, 內(nèi)外溫差太大,致使表面出現(xiàn)裂縫。
1.3.3 夏季高溫及冬季低溫施工時采取措施不當
冬夏季施工時, 如采取的技術(shù)措施不當, 升溫降溫速度太快, 使混凝土驟冷驟熱, 結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫度不均, 而出現(xiàn)裂縫。
1.4 外部荷載引起的裂縫
梁板混凝土在未達到設(shè)計強度時, 受到外部荷載的影響或外部荷載對構(gòu)件產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過允許拉應(yīng)力,使得構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。主要有以下幾種情況。
( 1) 梁板在進行預(yù)應(yīng)力張拉時, 混凝土的設(shè)計強度未達到設(shè)計強度或張拉力超過控制張拉力太多。
( 2) 以提高混凝土強度等級來彌補設(shè)計要求的張拉或放張控制強度, 使得混凝土在齡期很短的情況下承受較大荷載。
( 3) 預(yù)制梁板隨意翻轉(zhuǎn)、起吊、運輸、安裝, 使構(gòu)件受力不合理。
( 4) 在未進行鋪裝的梁板上堆放材料或停放施工機械, 會造成局部應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂縫。
2 橋梁混凝土梁板施工裂縫的預(yù)防措施
2.1 控制好混凝土原材料的質(zhì)量和混凝土配合比的選擇
2.1.1 水泥
水泥應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準, 選用水泥時, 應(yīng)以能使所配制的混凝土強度達到要求、收縮性小、和易性好和節(jié)約水泥為原則。同時應(yīng)注意其特性對混凝土結(jié)構(gòu)強度、耐久性和使用條件是否有不利影響。
2.1.2 細骨料
要求采用級配良好、質(zhì)地堅硬、顆料干凈、粒徑小于5mm, 并盡量使用河砂。砂中雜質(zhì)的含量應(yīng)通過試驗測定, 其最大含量不宜超過規(guī)范的規(guī)定。
2.1.3 粗骨料
應(yīng)采用堅硬的碎石, 由于梁板的鋼筋一般比較密,要嚴格控制骨料的粒徑, 盡可能采用連續(xù)級配, 施工前應(yīng)對所用碎石進行堿活性檢驗。
2.1.4 拌和水及外加劑
拌制混凝土的用水不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)或油脂、糖類及游離酸類等。如需添加外加劑, 則應(yīng)根據(jù)外加劑的特點, 結(jié)合使用目的和混凝土澆注時的季節(jié)環(huán)境來確定外加劑的使用品種。使用前應(yīng)復(fù)驗其效果, 摻量要準確。
2.1.5 合理選擇混凝土配合比
在配制混凝土配合比時應(yīng)考慮施工季節(jié)、結(jié)構(gòu)形狀、模板形式、混凝土強度等級等因素對梁板抗裂性能的影響。在施工中, 施工單位往往只注重混凝土強度而忽視其變形特性和工作性, 而混凝土變形特性和工作性恰好是混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因所在。
2.2 提高施工工藝質(zhì)量
2.2.1 要注意支架和模板的沉陷及變形
支架沉陷、模板變形是引起早期裂縫的原因之一,對于現(xiàn)澆梁板, 支架及模板心須進行設(shè)計計算和荷載預(yù)壓; 預(yù)制梁板要對預(yù)制場地進行硬化處理和做好排水措施, 防止地基下沉。
2.2.2 確?；炷恋陌韬唾|(zhì)量
拌制混凝土配料時, 各種衡器應(yīng)保持準確?；炷涟韬臀飸?yīng)拌和均勻, 顏色一致, 不得有離析和泌水現(xiàn)象。混凝土拌和物的坍落度, 應(yīng)在攪拌地點和澆注地點分別取樣檢測, 同時還應(yīng)觀察其粘聚性和保水性。
2.2.3 提高混凝土的澆注工藝
( 1) 澆注混凝土時, 除少量塑性混凝土可用人工搗實外, 宜采用振動器械搗實。如采用附著式振動器, 其布置間距, 還應(yīng)根據(jù)梁板的形狀及振動器械性能等情況并通過試驗確定。
( 2) 混凝土澆注應(yīng)連續(xù)進行, 如因故必須間斷時,其間斷時間應(yīng)小于前層混凝土的初凝時間或重塑時間。如需設(shè)置施工縫時, 宜留在受剪力和彎矩小且便于施工的部位, 并在下次施工時對施工縫進行妥善處理。
2.2.4 預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉應(yīng)嚴格按程序進行在進行預(yù)應(yīng)力張拉時, 必須嚴格按規(guī)范要求進行。
對于張拉時間的按排, 除考慮混凝土的強度外, 還應(yīng)參考混凝土的齡期或混凝土的成熟度兩個指標, 這樣才能取得比較好的張拉效果。
2.2.5 做好混凝土的養(yǎng)護
混凝土養(yǎng)護的好壞直接關(guān)系到是否出現(xiàn)收縮或溫度裂縫的重要環(huán)節(jié), 一般混凝土澆注后, 應(yīng)在收漿后盡快給予覆蓋和灑水養(yǎng)護。每天灑水數(shù)次以保持混凝土表面經(jīng)常處于濕潤狀態(tài)。
2.3 加強夏季高溫和冬季低溫時梁板施工的保護措施對于在夏季高溫和冬季低溫狀態(tài)下施工的混凝土梁板, 除按正常要求施工外, 還要根據(jù)實際情況采取多種有效措施以預(yù)防混凝土開裂。
3 橋梁混凝土梁板施工裂縫的治理方法出現(xiàn)施工裂縫的混凝土梁板, 除報廢外, 對于可以利用的梁板, 一般可采用以下幾種常用方法進行修補處理。
3.1 環(huán)氧膠粘劑修補裂縫
用環(huán)氧膠粘劑修補混凝土裂縫時, 應(yīng)先對裂縫進行處理。一般沿裂縫鑿嵌槽與鑿毛工藝相結(jié)合進行。嵌槽系用人工手釬鑿成。要求平正而粗糙, 嵌槽形狀多為V形, 其寬度、深度視裂縫大小而定。當裂縫開度<0.1mm時, 嵌槽深2cm, 寬4cm; 裂縫開度為0.1～0.5mm 時,嵌槽深2.5cm, 寬4.5cm; 裂縫開度1mm 左右時, 嵌槽深2.5cm, 寬5cm。
嵌槽鑿好后, 用鋼絲刷刷去石粉、松動顆粒和混凝土表面的污垢, 然后用水沖洗。若混凝土表面含有油污, 則用丙酮、甲苯、二甲苯等有機劑洗凈, 然后用高溫燈泡、電熱吹風或噴燈等用具烘干。裂縫中如有滲水, 則必須止住滲水后, 再干燥之, 否則影響粘結(jié)力。
裂縫嵌槽處理好后, 先在槽內(nèi)用鬃刷涂上一層環(huán)氧基液。厚度控制在1mm 之內(nèi), 要求全面涂抹均勻, 凹洞及槽壁均不可遺漏。然后在槽內(nèi)回填環(huán)氧砂漿, 回填時要充分搗實、抹平、最后再涂刷一層環(huán)氧基液。
當立面或頂面嵌填環(huán)氧砂漿時, 須用貼有塑料薄膜或廢紙的木板加以支撐穩(wěn)定, 防止環(huán)氧砂漿蠕動或流淌。待固化拆模后, 再涂一層環(huán)氧基液。
裂縫采用環(huán)氧膠粘劑修補后, 要進行養(yǎng)護固化。固化速度與溫度成正比關(guān)系。在較高溫度下養(yǎng)護固化, 能保證環(huán)氧樹脂的機械強度和各種性能。養(yǎng)護溫度宜控制在15~35°C 之間, 氣溫較低時, 必須采取加溫措施。養(yǎng)護固化期間內(nèi), 應(yīng)避免雨水侵入。
3.2 灌漿封閉
將結(jié)構(gòu)物的裂縫或空隙與外界封閉, 留出進漿口和排氣孔, 然后將一定的高強膠結(jié)材料配制成較低粘度的漿液, 用壓縮泵以一定的壓力將漿液壓入縫隙內(nèi), 使其在裂縫內(nèi)進行擴散、膠凝固化, 以達到加固或恢復(fù)原來結(jié)構(gòu)強度的目的。
3.3 表面噴漿修補
表面噴漿修補是在經(jīng)鑿毛處理后的裂縫表面, 噴射一層密實而且強度較高的水泥砂漿保護層來封閉裂縫的一種修補方法。根據(jù)裂縫的部位、性質(zhì)和修理要求與條件, 可采用無筋素噴漿或掛網(wǎng)噴漿結(jié)合鑿槽嵌補等修補方法。
首先應(yīng)將需要噴漿的混凝土結(jié)構(gòu)表面仔細敲擊, 將已破碎的混凝土碎碴清理干凈。在有缺陷的部位應(yīng)適當鑿除后再進行修補, 如有露筋的地方尚須清除鋼筋的鐵銹。在噴射前要用水將結(jié)構(gòu)表面沖洗干凈, 并保持噴射面的濕潤狀態(tài)。
3.4 柔性表面封閉
對于容易活動的窄小裂縫, 如不要求美觀, 可用柔性表面封閉材料封閉裂縫。首先將裂縫鑿開, 并用噴砂法或水氣噴射法或兩者兼用將裂縫內(nèi)部清理干凈, 然后用柔性封閉劑, 如聚乙烯條、壓縮膠貼等材料充填。
3.5 鋼板粘貼修補
用環(huán)氧基液粘結(jié)劑涂敷在鋼板上, 然后將其壓貼于裂縫位置上。一般工序如下:
( 1) 對鋼板進行表面處理, 按所需尺寸切割好鋼板, 再用打磨機研磨平整并將銹蝕徹底清除, 使鋼板表面露出鋼的肌體; ( 2) 對混凝土表面進行修鑿, 去掉表面層, 使其露出新鮮的混凝土, 并須處理平整; ( 3) 用丙酮或二甲苯擦洗修補部位的混凝土面及鋼板面, 以便去掉粘結(jié)面的油脂和灰塵;( 4) 在鋼板和混凝土粘結(jié)面上均勻涂刷環(huán)氧基液粘結(jié)劑; ( 5) 用方木、角鋼和固定螺栓等均勻地進行加壓粘貼; ( 6) 養(yǎng)護到所需時間, 拆除壓貼用的方木、角鋼等支架材料; ( 7) 在鋼板表面上再涂刷養(yǎng)護涂料, 如鉛丹或其他防銹油漆。
4 結(jié)語
雖然多年來混凝土梁板的施工裂縫一直是施工中最常見和難以克服的弊病, 但只要在施工中對每個環(huán)節(jié)和工序嚴格把關(guān), 還是能夠克服和減少的。
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