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桥梁混凝土裂缝预防及处
理
【摘要】本文阐述了桥梁工程中混凝土裂缝产生的种类
及原因,提出了预防措施及处理方法。
【关键词】桥梁;混凝土;裂缝;原因分析;预防措施;
处理方法 【Abstract】Inthisarticle,cracksin
concretebridgeconstructiontypesandcausesand
recommendingpreventivemeasuresandtreatment.
【Keywords】Bridge;Concrete;Crack;Reason
analysis;Preventivemeasures;Treatment
随着我国公路建设发展速度的加快,新建桥梁工
程越来越多,在桥梁建造和使用过程中,因混凝土出现裂缝
而影响工程质量甚至导致桥梁垮塌的事件屡见不鲜,可见在
桥梁工程建设中对混凝土裂缝的防治和处理工作是何等重
要!
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桥梁工程中裂缝种类归纳起来可分为三种:一是由外荷
载引起的直接应力裂缝,即外荷载引起的直接应力产生的裂
缝;二是由外荷载引起的次应力裂缝,即是指由外荷载引起
的次生应力产生裂缝;三是变形应力引起的裂缝,这主要是
由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等引起结构变形,变形受
到约束时便产生应力,当此应力超过混凝土极限强度时就产
生裂缝。这些裂缝产生的原因是多方面的,主要有设计原因、
施工原因、材料性质的原因,此外,外部环境等因素的影响
也会产生裂缝。
。
主要是设计疏漏,计算假设受力与实际受力不相符、
计算模型不合理、外部荷载考虑不周全等等。
。
不按设计图纸施工,使结构受力模型与设计不相符;施
工中混凝土振捣不密实、初期养生不够、拆除支架顺序不正
确;不加限制地堆放施工机具、材料,超过计算荷载;不根
据预制结构受力特点合理起吊、运输、安装;施工蛮干、不
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合理使用,乱开孔、乱埋预埋件、乱开槽、乱支牛腿,受车
辆、船舶的撞击等都会产生裂缝。
。
水泥的反常凝固、反常膨胀、离析与泛浆以及水泥的水
化热不按规范施工;混凝土在硬化初期的体积变化和后期的
干缩,若养生不充分;混凝土骨料的配合比、密度、空隙率、
弹性模量等不合适,所有以上原因也会导致裂缝的产生。
。
温度与湿度的变化、混凝土构件内外温差、内部钢筋的
锈蚀、受盐类的化学腐蚀,车轮的磨损、地震荷载、地基变
形及沉降等外部环境影响也会产生裂缝。
裂缝是混凝土本身具有的一种材料特性,让它完全不发
生是不可能的。长、大、薄、高强的混凝土构件是最易产生
裂缝的混凝土构件,而桥梁工程许多结构具备其中一个或多
个特点,如50mT梁预制具有“长、大、薄、高强”四个特点;
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连续刚构具有“大、薄、高强”三个特点;桥面铺装具备“大、
薄、高强”的特点;承台具备“大”的特点;防撞护栏具备
“长、薄”的特点;空心薄壁墩具备“薄、高强”的特点等。
预防混凝土裂缝是在掌握一定基础资料的前提下,通过科学
预测及计算,优化设计施工方案,合理地组织施工,才能避
免混凝土构件中出现裂缝。
。
。
。
(1)薄壁结构配筋中增设防裂筋,一般用小直径钢筋
(φ8~φ14),小间距布置(***@10~***@15cm),明显地提高混凝
土抗裂性。
(2)大体积混凝土配筋中增设温度筋,分层布置,一
般用小直径、小间距布置,提高混凝土抵抗温度应力所引起
的混凝土变形。
(3)结构的转角处、锚固断面、构件形状突变处、预
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留孔道处、受力钢筋截断处等容易出现裂缝的部位增设抗裂
筋,较大孔洞有条件时可在周边设置护边角钢。改善应力集
中,防止裂缝的出现。
,减少内外约束。
(1)设立应力释放缝:在断面小的结构中(如防撞护
栏)按受力特点规则地增设应力释放缝。在采取分层或分块
浇筑大体积混凝土中,合理设置水平或垂直施工缝。
(2)设置后浇缝:当大体积混凝土平面尺寸过大时,
可以适当设置后浇缝,以减小外应力和温度应力;同时增加
混凝土散热面积,降低混凝土的内部温度。
(3)设置滑动层及缓冲层:对大体积混凝土基础与岩
石地基,或基础与厚大的混凝土垫层之间设置滑动层,如采
用平面浇沥青胶铺砂、或刷热沥青、或铺卷材。在垂直面、
键槽部位设置缓冲层,如铺设30~50mm厚沥青木丝板或聚
苯乙烯泡沫塑料,以消除嵌固作用,释放约束应力。
(4)在大体积混凝土内部预埋冷却水管,预制T梁及
连续刚构中以预埋预应力管道为冷却水管,通入冷却水,强
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制降低混凝土水化热温度。
(5)易发生裂缝的重要结构部位混凝土设计时外掺定
量的纤维材料,提高混凝土的抗拉能力,避免裂缝产生。
。
(1)地质勘察精度可靠、试验资料准确,防止因基础
技术资料与实际有误造成不匀均沉降而产生裂缝。
(2)同一联桥梁中,基础结构类型尽量一致,防止因
混合使用不同基础类型或同时采用扩大基础但基底标高差异
大时而引起地基不均匀沉降从而产生裂缝。
(3)避免结构突变(或断面突变),当不能回避时,应
做局部处理,如转角处做圆角,突变处做成渐变过渡。防止
因应力集中而产生裂缝。
。
。
(1)水泥:选用水化热较低、收缩量较小、干缩值较小、
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高标号、早期强度较高的、含碱量较低的、初凝时间较长的
水泥,以减少水化热量总量,减小温差变化幅度,减少水泥
水化时收缩量,增强水泥胶和物的早期强度,从而避免因温
差、干缩等原因产生裂缝。
(2)粗细集料:选用吸水率较小、收缩性较低、级配良
好的骨料,控制骨料中云母、含泥量、有机质和轻物质和硫
化物的含量,以减少骨料的收缩,增强混凝土强度。
。
(1)水灰比:一般来说用水量越大,水灰比越高,混
凝土干缩越大。。
(2)外掺矿物粉:为减小混凝土中水泥含量,减少水
化热及收缩,一般采取外掺粉煤灰等矿物粉,替代混凝土中
部分水泥含量,矿物粉掺配比例宜占胶凝总量的1/4。
(3)外加剂:掺加高效减水、增塑、缓凝剂来增加混
凝土的坍落度和和易性,减少水泥及水的用量,改善混凝土
拌合物的流动性、保水性,降低水化热,减少水化热总量,
减少混凝土干缩,推迟热峰的出现时间。
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。
计算大体积混凝土温度、应力、平均整浇长度(伸缩缝
间距),确定混凝土内外最大温差、最大应力、最长伸缩缝间
距,当其超过混凝土极限抗拉强度时,需在施工方案中采取
降温、延长温度变化时间,或增加应力释放途径,或增加伸
缩缝来避免产生裂缝。计算支架及模板的刚度及挠度,防止
因支架及模板的下沉而引起混凝土在未形成强度前不均匀沉
降而产生裂缝。
。
在混凝土结构立模、浇筑、预制构件运输、堆放、拼装
及吊装过程中,必须合理组织施工,防止因施工原因产生裂
缝。
。
模板与支架必须具有足够的强度和刚度。支架设置在具
有足够强度的地基上,防止因不均匀沉降而产生裂缝。在支
架拆除时,施工顺序正确,避免由于产生瞬时动荷载而导致
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的对结构产生冲击作用而产生的裂缝。
。
(1)混凝土施工时,必须严格按照规范施工,尽量克
服由于材料性质所产生的裂缝。
(2)混凝土搅拌与运输时,要合理确定施工时间的长
短,防止混凝土水灰比加大,避免混凝土凝结硬化时收缩量
增加,防止水分蒸发过多,引起混凝土塌落度过低,使混凝
土出现不规则的收缩裂缝。
(3)混凝土振捣时,防止过振、漏振及振捣不密实,
严禁出现混凝土中粗细骨料不均匀、硬化后沉落过大及成型
后出现蜂窝、麻面、空洞,导致钢筋锈蚀等现象,避免混凝
土抵抗裂缝的抗拉强度降低、塑性收缩及成为荷载裂缝的起
点。
(4)混凝土分层或分段浇筑时,接头部位处理好,防
止在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。浇筑时分层适度,
使混凝土中水化热合理散发。 (5)混凝土初期养护时不得
急剧干燥或早期受冻,防止混凝土与大气接触的表面上出现
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不规则的收缩裂缝、局部剥落,或脱模后出现空鼓现象。
(6)在长、高较大而宽度较小(一般小于80cm)、配筋
较多、预留孔道较多的结构(如50mT梁腹板、悬臂浇筑连续
刚构腹板等)混凝土浇筑振捣时,采用多种方法浇筑,可避
免振捣控制不力及蜂窝、麻面、空洞的产生。
构件运输、堆放、吊装。
预制构件堆放时,支承垫木在一条垂直线上,悬臂不能
过长,运输过程中防止剧烈颠撞,吊装时吊点位置恰当,在
刚度较小的方向设置可靠的加固措施等,均可避免应力裂缝
的产生。
。
。
对于重要结构部位,如悬臂施工刚构0#块支架、挂蓝、
连续箱梁满堂支架等施工前要进行等荷载预压,实际测得变
形值,施工时据实测变形值预设预拱度。
浇筑混凝土过程中,专人负责检查支架及模板稳定性,
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准备必需的工具、材料,在发现变形时,在混凝土处于流态
时及时支护。
。
实测粗细骨料含水量,计算出施工配合比。搅拌过程
中,水量通过时间来控制,粗细骨料及水泥、外掺矿粉通过电
子计量来控制,外加剂通过量杯保证按施工配合比搅拌混凝
土,严禁随意更改水灰比。
。
(1)控制混凝土入模温度低于30℃,实时监控构件中
混凝土终凝前内外温度,尤其是浇筑后1天~3天内水化热高
峰时。
(2)实测循环冷却降温管进出口水温,据内外温差值
确定冷却水流量、冷却水温度,保证混凝土内外温差在规范
允许范围内。
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对于已经产生的裂缝,需要根据实际情况采取不同的方
法进行处理。一般来说,混凝土裂缝的处理方法通常主要有:
表面修补法,灌浆、嵌逢封堵法,结构加固法等。
。
表面修补法是一种简单、常见的修补方法,它主要适用
于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝
的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧
胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料,在防护的
同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常采用
在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。
、嵌逢封堵法。
灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求
的混凝土裂缝的修补,它是利用压力设备将胶结材料压入混
凝土的裂缝中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从
而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树
脂、***丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。
嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂
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缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝
的目的。常用的塑性材料有聚***乙烯胶泥、塑料油膏、丁基
橡胶等等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。
。
当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采取加固
法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几
种方法:加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型
钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及
喷射混凝土补强加固。
。
混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法,
此方法是先将损坏的混凝土剔除,然后再置换入新的混凝土
或其他材料。常用的置换材料有:普通混凝土或水泥砂浆、
聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。
总之,要减少桥梁裂缝,首先应从设计入手,然后抓好
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施工中的每一道工序的质量,并对混凝土材料及外部环境多
做调查、研究与实验,把裂缝的危害降低到最低程度。
参考文献
[1][M].北京:中国建
筑工业,1997
[2]彭立海、阎士勤、张春生、
[3],
〖ZK)〗
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