不管何种类型的桥梁,对裂缝都是比较敏感的。如果不重视,任其自由发展,定会影响桥梁的承载能力,甚至有可能导致桥毁人亡的重大安全事故。因此,十分有必要对裂缝进行认识分析。
一、裂缝的分类
从桥梁结构受力的角度分析,裂缝可以分成因结构受力产生的裂缝和非结构受力产生的裂缝两类。
(一)因结构受力产生的裂缝
温度裂缝。温度裂缝是桥梁施工过程中经常遇到的裂缝形式,产生原因顾名思义是由于混凝土构件局部温度不一致,热胀冷缩不均衡而产生的。此类裂缝的一般出现在混凝土厚度较大,或是长度较长的构件中,且一般在锚固端,长度较短。荷载裂缝。对于钢筋混凝土构件,也有很多裂缝是由于在设计阶段,对构件的尺寸或是配筋率设计不足,导致其承载能力偏低,在荷载作用下便产生裂缝。受力性质不同,产生的裂缝形态也不同。承受拉(轴)力和弯矩的构件在横截面有一维的拉应力,承受剪力和扭矩及其他复合受力结构有主拉应力。这些构件将出现垂直于主拉应力方向的裂缝。裂缝一般沿构件宽度方向贯通部分或全截面。仔细观察还可发现表面裂缝的多种形态和宽度的变化规律。例如截面较大的拉杆,除了贯通全截面较宽的裂缝外,还有在钢筋附近短而窄的裂缝;截面高度较大的梁,裂缝宽度在钢筋位置处较窄,而稍远处的腹部裂缝更宽;
梁端斜裂缝在截面高度中间部分最宽,上、下端较窄,等等。
(二)非结构受力产生的裂缝
由于桥梁处在一个开放的环境,因此影响裂缝的因素很多,主要有混凝土收缩徐变、塑性沉降、水化热、组分间的碱骨料反应以及所采用水泥的细度等。混凝土徐变产生的裂缝一般是由于浇筑混凝土时,水用量较大,随着时间的推移,水分的蒸发,轻者在构件表面出现麻面,重者会产生裂缝。此类裂缝一般都较短且较细,分布较均匀。混凝土塑性收缩产生的裂缝常出现在大面积的板壳表面,因气温高、风速大等原因,在混凝土浇注数小时后,混凝土表面由于蒸发速度超过了本身泌水速度而产生裂缝。此类裂缝。一般表现为不规则的鸡爪形,且均为细微的表面裂缝。混凝土塑性沉降引起的裂缝。在浇筑钢筋混凝土构件时,混凝土中的骨料塑性下沉,下沉过程中,如骨料受到顶部钢筋的阻碍,会使得顶部钢筋处的沉降与两侧的沉降相差过大,从而在钢筋上方出现顺筋的表面裂缝。此类裂缝一般出现较少,且较短,较粗。
混凝土水化热引起的裂缝。此类裂缝一般出现在大体积的混凝土构件表面,是由于水泥水化热导致混凝土构件内外温差过大引起。
由组分间的碱骨料反应引起的裂缝。由于水泥的碱液与活性骨料的硅酸盐化学反应后,会析出体积增大几倍的胶体,使混凝土胀裂,产生裂缝。此类裂缝的特点是裂缝中充满白色沉淀。
由于水泥细度而引起的裂缝,此类裂缝产生的原因一般容易被忽视,且在实际施工过程中也较为普遍。由于市场价值不合理导向,现在很多的水泥生产商为追求混凝土强度,将水泥磨得很细,强度越高的水泥被认为质量也越高。水泥颗粒过细的直接结果就是提高了早期强度,但同时也产生很多不利影响:(1)水泥颗粒过细,使水泥早期水化热过分集中,使混凝土结构早期易于产生温度差异裂缝,从而影响混凝土的结构强度和长期耐久性;(2)水泥颗粒过细,使得混凝土早期干燥收缩变形较大,更容易产生早期收缩裂缝;(3)水泥颗粒过细,混凝土早期强度发展快,但混凝土后期强度发展潜力小,使实际结构安全度大大降低;(4)随着水泥颗粒比表面积的增加,混凝土徐变也随之增加,对预应力混凝土结构不利;(5)随水泥颗粒比表面积的增加,与相同高效减水剂的适应性变差。为增大流动性和减小流动性损失需要掺加更多的高效减水剂,不仅增加施工费用,也可导致混凝土中水泥用量的增加。
二、裂缝的处理措施
(一)改良施工工艺
针对不同原因产生的裂缝,具体的改趄施工工艺也有所不同。对于由温度荷载引起的裂缝,在施工时可以采用分层、分块浇筑,采用低热的水泥、预冷骨料、预埋冷却水管以及设置排气孔等措施,减小温差,降低温度应力及温度次应力;对于荷载裂缝,则需要勘察方和设计方多沟通交流,便于设计方在桥梁设计阶段,充分考虑实际交通环境和各个可能因素,做到尽可能准确、科学的设计,同时具体在施工时,设计方和施工方多交流,做到有问题及时通气,共同协商解决;对于由混凝土徐变产生的裂缝,采用科学合理的配合比,严格按照既定的配合比施工,并根据具体施工环境做适当调整;对于由混凝土塑性收缩产生的裂缝,施工时只需用覆盖养护,控制混凝土表面湿度等措施便可防止其产生;对于由混凝土塑性沉降引起的裂缝,实际施工时,通过改善配合比、减少泌水、加大保护层等来防止,在初凝前将表面重新抹面压光也可使裂缝闭合;对于由水泥细度引起的裂缝,应选择合适细度的水泥,并对采用的水泥要进行相关试验,严格按照相关规范进行操作,准确地读取数据并进行科学分析,选择合适项目的水泥。
(二)裂缝修补
裂缝,在施工过程中是必然会产生的,采取正确的施工工艺,可以有效减少裂缝的数量,但并不能有效的消除。因此,在裂缝产生后,如何进行裂缝修补,显得至关重要。目前使用较广的裂缝修补方法是灌浆法。灌浆法是在裂缝产生的地方,凿~个2era宽,2era深的小口,将结构胶等粘接剂通过空压机注入裂缝内,使裂缝闭合,再JJn~l,表面找平。此法一般适用于裂缝较少的情况。如裂缝较多,面较大,则可先灌浆后,再在表面粘贴三层耐碱玻纤布,达到封闭裂缝并保护混凝土构件表体的功效。
施工过程中,裂缝是不可避免的。除了正确的施工,科学的管理以及及时的修补外,还需要各工程建设方之间的良好沟通和交流,充分客观地了解实际情况,共同协商,才能确保工程质量,将裂缝控制在“最佳状态”。
文章标题:桥梁施工中的裂缝问题及处理措施
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