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基于裂缝原因浅谈桥梁修补方法

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前言


在混凝土结构中, 会经常出现裂缝的现象。 随着时间的推移和外界的影响, 混凝土的内部构造会不断发生变化, 加上钢筋的锈蚀, 混凝土的碳化等影响, 小裂缝会逐渐演变成大裂缝, 最终严重威胁人们生命财产的安全。 因此, 要准确分析好裂缝的产生原因, 研究防治方法, 保证桥梁的质量, 从而确保人们的生命财产安全, 在给人们带来方便的同时, 更是促进了建筑业的发展。


1、 桥梁施工裂缝的原因 


1. 1 荷载引起的裂缝荷载裂缝产生的原因在于施工过程中, 不加限制地堆放施工机具、 材料; 不了 解预制结构受力特点, 随意翻身、 起吊、 运输、 安装; 不按设计图纸施工, 擅自更改结构施工顺序, 改变结构受力模式; 不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。


1. 2 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。砂石粒径太小、 级配不良、 空隙率大, 将导致水泥和拌和水用量加大, 影响混凝土的强度, 使混凝土收缩加大, 如果使用超出规定的特细砂, 后果更严重。 砂石中云母的含量较高, 将削弱水泥与骨料的粘结力, 降低混凝土强度。 砂石中含泥量高, 不仅将造成水泥和拌和水用量加大, 而且还降低混凝土强度和抗冻性、 抗渗性。 砂石中有机质和轻物质过多, 将延缓水泥的硬化过程, 降低混凝土强度, 特别是早期强度。 砂石中硫化物可与水泥中的铝酸三钙发生化学反应, 体积膨胀 2. 5 倍。 拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。 采用海水或含碱泉水拌制混凝土, 或采用含碱的外加剂, 可能对碱骨料反应有影响。


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 1. 3 施工工艺质量引起的裂缝 与施工有关的原因, 混凝土在浇筑、 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、横向的、 斜向的、 竖向的、 水平的、 表面的、 深进的和贯穿的各种裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现。 裂缝出现的部位和走向、 裂缝宽度产生原因有拌和不均匀, 搅拌时间过长, 浇灌速度过快, 振捣不充分, 接缝处理不当, 保护层厚度不够或钢筋被扰动, 模板漏浆, 支撑下沉, 拆模过早,初期受冻, 初期养护不够, 硬化前受振动或加荷, 预应力混凝土过早张拉或超张拉, 养护混凝土时内外温差过大。


1. 4 温度变化引起的裂缝 桥梁结构能够观察到的严重裂缝损害, 很多都是由于温度引起的内应力和约束应力所造成的。 混凝土具有热胀冷缩性质, 当外部环境或结构内部温度发生变化, 混凝土将发生变形, 若变形受到约束, 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。 以下情况易产生温度裂缝: 薄、 厚构件的连接处易发生裂缝:在箱形桥梁中, 当桥面板的温度与底板的温度有较大差别时, 箱形梁腹板处容易开裂; 浇注大体积混凝土时, 由于产生水化热, 致使混凝土内外温度差过大, 使得混凝土表面开裂; 混凝土在降温收缩时受到约束, 内部产生拉应力, 混凝土也容易开裂。 此外, 蒸汽养护或冬季施工措施不当, 混凝土骤冷骤热, 内外温度不均, 也易导致裂缝的产生。


2、 桥梁裂缝的修补方法


造成桥梁病害的原因是各种各样的, 这就需要我们在实际工作中针对桥梁的具体缺陷和病害进行具体分析, 确定该桥存在的缺陷和病害产生的原因, 找出影响耐久性的各方面因素, 为今后延长桥梁的使用寿命奠定良好的基础。 对于桥梁的裂缝而言, 要判明裂缝的种类, 并进行有针对性的处理。


2. 1 表面封闭修补法


2. 1. 1 表面涂抹。


通常是在混凝土表面沿宽度较小的裂缝涂抹树脂保护膜, 在裂缝宽度有可能变动时, 可采用具有跟踪性的焦油环氧树脂等材料。 在裂缝多而且密集或者混凝土老化、 砂浆离析的结构物上也可大面积涂抹保护膜。


2. 1. 2“V” 形或“U” 形槽口充填修补。


在只用上述表面涂抹处理不能充分修补的场合, 可采用如下方法: 在混凝土表面沿裂缝凿出“V” 形或“U” 形槽口, 然后用树脂砂浆充填修补。 填补前要用钢丝刷清除凿后已浮动的混凝土碎片, 必要时可先上底层涂料然后填塞树脂砂浆。


2. 1. 3 凿深槽嵌补。 


先沿裂缝凿一条深槽, 槽形根据裂缝位置和填补材料而定, 然后在槽内嵌补各种黏结材料, 如环氧砂浆、 沥青、 甲凝等。


2. 1. 4 表面喷浆。 


喷浆修补是在经凿毛处理的裂缝表面, 喷射一层密实而且强度高的水泥砂浆保护层来封闭裂缝的一种修补方法。 根据裂缝的部位、 性质和修补要求与条件, 可采用无筋素喷浆, 或挂网喷浆结合凿槽嵌补等修补方法。


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2. 2 化学灌浆法


此法可使结构重新结合为整体、 阻断空气和水分进入梁体, 避免腐蚀钢筋。 对静止裂缝的修补, 裂缝开展已基本稳定的情况, 一般以环氧树脂等化学材料并施加低压灌注至混凝土裂缝中。 对活动裂缝的修补, 处于继续开展而未稳定的裂缝, 应在分析并控制裂缝开展使其稳定后, 方可进行修补加固。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。灌浆材料应具备黏结强度高、 可灌性好等基本要求, 一般常采用环氧和甲凝两类材料。 环氧灌浆是以环氧树脂为主体, 它的黏结力强、 稳定性好、 收缩小、 耐腐蚀及机械强度高, 裂缝宽度在 0. 1mm 以上时采用环氧灌浆。 甲凝灌浆是以甲基丙烯酸甲酷为主体, 它具有黏度低可灌性好、 抗拉强度高等特点, 常用于修补裂缝宽度在 0. 1mm 以下的细裂缝。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置再灌入裂缝。灌浆完毕待浆液聚合固化后, 即可将灌浆嘴一一拆除, 并用环氧胶泥抹平。 最后对每一道裂缝表面再刷一层环氧树脂水泥浆, 确保封闭严实,并使其颜色与混凝土结构尽量保持一致。


2. 3 黏贴钢板施工法


黏贴钢板施工法是将整个钢板黏贴于待修补的裂缝位置上, 使其与原有的混凝土成为整体, 从而提高对荷载的抵抗力。 用于黏贴的钢板厚度一般为 4. 5~6mm, 而混凝土与钢板的黏结剂一般采用环氧基液黏结剂。


2. 3. 1 注入法黏贴钢板。 


 这种方法是在混凝土表面与钢板之间加垫块等使两者之间保持一定空隙, 并用环氧树脂胶泥封闭四周, 而后从注入口注入环氧树脂, 同时排出空隙中的空气。 由于是从一方注入因而容易残留气泡, 施工时一般用木锤随时敲打钢板来确定是否灌实。 这种施工法虽然费时, 但即使混凝土表面不平整也可进行施工。


2. 3. 2 压黏法黏贴钢板。 


这种施工方法是在混凝土表面及钢板表面各涂上 1~2 mm 厚的环氧树脂, 然后利用已固定在混凝土中的锚杆把钢板压紧在混凝土面上, 随着环氧树脂被挤出, 黏贴面之间的空气也被排出。 用这种方法几乎不会残留气泡, 黏结效果也好。


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