市政橋梁裂縫原因及加固處理
2015-07-13
一、混凝土的特性
引起混凝土橋梁產(chǎn)生裂縫的原因很多，分析諸多引起混凝土橋梁產(chǎn)生裂縫的原因均與混凝土的特性密切相關(guān)。因此有必要重溫混凝土的特性，找出混凝土裂縫與其特性之間的內(nèi)在關(guān)系，以尋求防止混凝土裂縫的方法?；炷潦怯伤?、砂、石(碎石或卵石)和水經(jīng)拌合而成的一種人造石材;砂、石是骨料，水泥和水拌合后形成水泥漿，水泥漿充滿砂石間的縫隙將砂石包裹起來，硬化后將骨料膠結(jié)在一起形成堅硬的整體(混凝土)。
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混凝土是水泥、石子和砂石組成的人造石材，屬脆性材料，其抗壓強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度低(約為抗壓強(qiáng)度的十分之一)。在施工或使用過程中當(dāng)混凝土受拉或受彎，在很小的拉應(yīng)力下就會開裂，是混凝土這種材料致命的弱點(diǎn)。
（二）混凝土耐久性較差
混凝土的耐久性包括混凝土的抗?jié)B性、抗凍性和抗腐蝕性。人們普遍認(rèn)為混凝土是一種人造石材，其耐久性應(yīng)是混凝土具有的最凸顯的特點(diǎn)之一。隨著科學(xué)研究的不斷深入和混凝土在使用時所出現(xiàn)的問題來看，混凝土的耐久性不僅不如普遍認(rèn)為的那么強(qiáng)，反而十分的差。長期實踐證明混凝土的抗?jié)B性比較強(qiáng)而混凝土的抗凍性和抗腐蝕性較差。當(dāng)氣溫達(dá)到零度以下時，混凝土內(nèi)部的自由水結(jié)冰膨脹，經(jīng)多次凍融循環(huán)后，其強(qiáng)度和外觀不能保持混凝土原有的特性，混凝土內(nèi)部因出現(xiàn)裂縫而導(dǎo)致強(qiáng)度降低;混凝土在酸、堿、鹽等腐蝕環(huán)境中隨時間推移內(nèi)部結(jié)構(gòu)受破壞，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低，從而降低了混凝土的耐久性。
二、橋梁建筑中混凝土出現(xiàn)裂縫的原因
（一）鋼筋銹蝕形成裂縫
橋梁施工所采用的混凝土保護(hù)層缺乏足夠厚度，使得二氧化碳直接侵蝕和炭化混凝土保護(hù)層，導(dǎo)致鋼筋表面混凝土堿度下降，而鋼筋四周氯離子含量增加或氯化物加入也會損害到鋼筋表面的氧化膜，推動混凝土內(nèi)的水分、氧氣與鋼筋鐵離子發(fā)生銹蝕反應(yīng)，進(jìn)而引發(fā)膨脹應(yīng)力直接作用于四周混凝土，使得保護(hù)層混凝土出現(xiàn)開裂和剝離情況，并順著鋼筋縱向形成裂縫，最終導(dǎo)致混凝土表面被銹跡完全滲透。鋼筋銹蝕不僅會縮小其有效斷面面積，還會削弱鋼筋和混凝土之間的握裹力，降低結(jié)構(gòu)承載力，促使不同類型的裂縫產(chǎn)生，進(jìn)一步加劇鋼筋銹蝕程度，最終破壞整個橋梁結(jié)構(gòu)。
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沉縮造成的混凝土裂縫是較為常見的，造成這種現(xiàn)象的主要原因是在具體施工中沉實的力度和時間不足，也可能是由于骨料產(chǎn)生了下沉現(xiàn)象，沒有及時的對表面進(jìn)行覆蓋操作。水分消耗過快，所以強(qiáng)度沒有達(dá)到要求，在后期的某些牽引力的作用下，差生了裂縫。
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混凝土在施工完成后，自身也有它的溫度。這個溫度是由混凝土進(jìn)行澆筑時候的溫度、水泥的溫度以及自身散熱的特點(diǎn)共同決定的。伴隨著溫度的升高，澆筑溫度也會隨之升高，容易產(chǎn)生裂縫。反之，如果外界溫度很低，那么混凝土內(nèi)部溫度較高，兩者的熱傳遞，和熱力的影響也會出現(xiàn)裂縫。
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混凝土硬化的過程中，體積會有所減小。這也影響了自身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。如果在體積縮小的過程中收到某些外部部件的約束，那么也容易產(chǎn)生裂縫。
（五）荷載引起的裂縫
任何材料，任何工程都有自身的負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。如果在橋梁建筑中，過度在橋梁上放置建筑工具、設(shè)備和材料。造成負(fù)荷過重，有可能造成裂縫的發(fā)生。同時施工次序不標(biāo)準(zhǔn)，造成橋梁過早承受負(fù)荷，也會產(chǎn)生裂縫。對橋梁的設(shè)計結(jié)構(gòu)不了解，粗暴施工也會造成裂縫的產(chǎn)生。
?。┎牧腺|(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)，造成裂縫
橋梁對各種材料有細(xì)致的要求，如果在材料選取中偷工減料，或者使用材質(zhì)低劣的不合格產(chǎn)品，無疑對橋梁的工程質(zhì)量會造成惡劣的影響。同時不同材料在按比例額進(jìn)行搭配的時候，如果搭配的比例不科學(xué)，隨意搭配，也會造成質(zhì)量不合格，出現(xiàn)橋粱裂縫。
三、橋梁維修與加固的措施和方法
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1、混凝土橋而表層缺陷的修補(bǔ)
混凝土橋面出現(xiàn)缺陷主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):麻面、孔洞、露筋、磨損等等。析這些缺陷存在的主要原因基本上都是由于施工當(dāng)中與設(shè)計當(dāng)中的缺陷所導(dǎo)致的，這同時與當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件存在著非常密切的聯(lián)系，對于這種類型缺陷出現(xiàn)的主要的修補(bǔ)方式，是將橋梁表面的受損部分到除銹范圍之后，選擇使用修補(bǔ)材料進(jìn)行修復(fù)處理，所選擇使用的材料主要包括以下幾種:混凝土、水泥砂漿與環(huán)氧樹脂粘結(jié)材料等等、相對而言，環(huán)氧樹脂的材料是比較高的，并且其能夠使用的范圍也沒有混凝土使用的那么廣泛。因此，本文就專門針對于混凝土與水泥砂漿使用過程當(dāng)中的注意要點(diǎn)、在對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行修補(bǔ)的時候，對于混凝土級配的要求，主要是確保高于原混凝土的級配，而至于水灰比的配置，則應(yīng)該盡可能的選擇比較小的配置。此外，還可以適當(dāng)?shù)奶砑舆m量的減水劑、當(dāng)選擇使用混凝土作為修補(bǔ)的時候，則可以選擇的方式主要包括三種，分別為直接澆筑、噴射以及壓漿三種方式。
在修補(bǔ)的部位相對而言比較淺的情況卜，并且所選擇使用的材料都是與原混凝土的類型相同的材料，這個時候，可以適當(dāng)?shù)奶砑右恍┕橇蟻頊p少砂漿的干縮，促進(jìn)砂漿強(qiáng)度的不斷增加、但是在此之前，需要通過試驗，來確定最為合適的配合比，具體的施工方式分為兩種，分別為人工涂抹以及機(jī)械噴漿兩種、采用人工涂抹最大的優(yōu)勢在于方便施工，這種方式比較適合用在面積比較小的缺陷修補(bǔ)、而后者則比較適用于面積相對比較大的缺陷修補(bǔ)，這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)在于能夠進(jìn)一步的提高密實度與強(qiáng)度、
2、結(jié)構(gòu)裂縫缺陷的修補(bǔ)
不可否認(rèn)的是，橋梁混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫是一個無法避免的問題，分析裂縫形成的主要原因，其與材料的伸縮特性有著最為密切的聯(lián)系，在混凝土開裂之后，其會與空氣當(dāng)中的二氧化碳發(fā)生一系列的反應(yīng)、如果不能夠及時的采取措施，對裂縫進(jìn)行修補(bǔ)的話，裂縫會不斷的擴(kuò)大，甚至?xí)沟媒Y(jié)構(gòu)整體的安全性受到影響，橋梁出現(xiàn)裂縫是由多種因素所引起的，裂縫形成的原因復(fù)雜。如果根本成因來區(qū)分，那么裂縫可以分為以下幾種，即收縮裂縫、溫度裂縫，包括因為荷載太大而導(dǎo)致的彎曲裂縫等等。而針對于裂縫，補(bǔ)縫的方式主要包括以下幾種，即表面封閉法，表面熟貼修補(bǔ)法以及壓力灌漿修補(bǔ)法這三者，對比這三種補(bǔ)縫的方法，其中最為突出的一種補(bǔ)縫方式是壓力灌漿修補(bǔ)法。
?。ǘ┙Y(jié)構(gòu)加固
橋梁的加固處理是一項系統(tǒng)的工程，因為文章篇幅的限制，下面就簡單的介紹幾種比較實用的加固方法:
1、主梁的加固
對主梁的加固主要采取的措施包括以下幾點(diǎn):通過墩頂上面的兩孔梁端空間進(jìn)行現(xiàn)澆橫向懸臂挑梁的設(shè)置;在挑梁懸臂的位置進(jìn)行預(yù)制的人行道梁的設(shè)置、另外在梁底使用粘貼鋼板也是提高梁底剛度，恢復(fù)主梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的有效技術(shù)措施，擬在近期開展的南寧市白沙大橋維修工程中就計劃使用粘鋼技術(shù)修復(fù)部分梁體。
2、主拱圈的加固
通常情況下，市政橋梁的橫系梁尺寸都是比較小的，在橫向的聯(lián)系方面比較差。所以，在進(jìn)行主拱圈加固的時候，可以適當(dāng)?shù)脑黾釉Ｏ盗旱慕缑娉叽?，利用橫隔板來代替拱頂?shù)牟糠謾M系梁，使得全拱寬共同承受力度。
3、懸臂孔主梁和掛梁牛腿的加固
對于懸臂梁路橋而言，牛腿處有著非常明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象，受力情況非常復(fù)雜，而我國當(dāng)前的理論研究結(jié)果也比較片面，在目前眾多的施工方案當(dāng)中，對于牛腿位置的加固處理、主要可以選擇使用下列兩種方法:首先將牛腿位置的混凝上換做鋼纖維的混凝土，在結(jié)合面的位置上，采用環(huán)氧砂漿做粘結(jié)處理。將掛梁從兩個支點(diǎn)擱在主梁上改為以多支點(diǎn)擱在端橫梁上。
四、結(jié)語
裂縫是橋梁致命的質(zhì)量問題，在實際施工時候應(yīng)該加大重視力度。同時根據(jù)橋梁的具體情況和其所處地理位置的自然條件等將可能存在的問題加以綜合分析，根據(jù)實際問題確定切實有效的對策和措施，加強(qiáng)施工過程管理力度，從而有效的控制橋梁裂縫的產(chǎn)生。
