析道路施工中混凝土裂縫的預(yù)防處理

摘 要：文章首先闡述了橋梁裂縫預(yù)防處理的重要性，然后分析了橋梁出現(xiàn)裂縫的原因，最后對(duì)橋梁裂縫處理方法進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：道路施工；混凝土裂縫；預(yù)防處理；

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2014）-08-00-02

一、橋梁出現(xiàn)裂縫的原因

（一）荷載引起的裂縫

混凝土橋梁在靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，主要有直接裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫；次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。

1、設(shè)計(jì)計(jì)算階段

結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)不計(jì)算或部分漏算；計(jì)算模型不合理；結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實(shí)際受力不符；荷載少算或漏算；內(nèi)力與配筋計(jì)算錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不考慮施工的可能性；設(shè)計(jì)斷面不足；鋼筋設(shè)置偏少或布置錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)剛度不足；構(gòu)造處理不當(dāng)；設(shè)計(jì)圖紙交代不清等。

2、施工階段

不加限制地堆放施工機(jī)具、材料；不了解預(yù)制構(gòu)件受力特點(diǎn)，隨意翻身、起吊、運(yùn)輸、安裝；不按設(shè)計(jì)圖紙施工，擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序，改變結(jié)構(gòu)受力模式；不對(duì)結(jié)構(gòu)做機(jī)器振動(dòng)下的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算等。

3、使用階段

超出設(shè)計(jì)載荷的重型機(jī)械搬運(yùn)安置過程中的接觸、撞擊；發(fā)生大風(fēng)、大雪、地震、爆炸等。

（二）溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。

（三）收縮引起的裂縫

在實(shí)際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮。研究表明，影響混凝土收縮裂縫的主要因素有：水泥品種、標(biāo)號(hào)及用量、骨料品種、水灰比、外摻劑、養(yǎng)護(hù)方法、外界環(huán)境、振搗方式及時(shí)間。

（四）鋼筋銹蝕引起的裂縫

要由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足，混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，鋼筋周圍氯離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng)，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長(zhǎng)約2～4倍，從而對(duì)周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結(jié)構(gòu)承載力下降，并將誘發(fā)其它形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。

（五）凍脹引起的裂縫

大氣氣溫低于零度時(shí)，吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍，游離的水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹9%，因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力；同時(shí)混凝土凝膠孔中的過冷水（結(jié)冰溫度在-78度以下）在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布引起滲透壓，使混凝土中膨脹力加大，混凝土強(qiáng)度降低，并導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。尤其是混凝土初凝時(shí)受凍最嚴(yán)重，成齡后混凝土強(qiáng)度損失可達(dá)30%-50%。冬季施工時(shí)對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。

（六）施工工藝質(zhì)量引起的裂縫

在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣，容易產(chǎn)生縱向的、橫向等各種裂縫，特別是細(xì)長(zhǎng)薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)。

二、橋梁裂縫處理方法分析

目前混凝土裂縫處理的方法有很多：如注漿法、表面處理法、開槽填充法、電化學(xué)防護(hù)法、仿生自愈合法等。

（一）橋梁裂縫僅進(jìn)行表面封閉涂裝可能帶來的后果分析

混凝土橋梁梁體由于承受車輛荷載的作用，而且往往處于風(fēng)、雨、陽(yáng)光等直接作用下，因此橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的裂縫大多是隨時(shí)間而變化的活動(dòng)裂縫。涂裝層破壞以后，外界環(huán)境的水分就可以很容易進(jìn)入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，從而造成鋼筋銹蝕、凍融破壞及堿集料反應(yīng)等耐久性破壞。再者，僅進(jìn)行裂縫表面封閉涂裝處理的混凝土橋梁，開裂梁體仍未膠結(jié)成一整體，這樣處理后的梁體剛度及疲勞性能仍與未處理前一樣沒有得到任何提高。

（二）注漿修補(bǔ)對(duì)活動(dòng)裂縫的約束影響分析

對(duì)于非穩(wěn)定型的橋梁裂縫，最有效的處理方法是采用注漿和表面涂裝進(jìn)行綜合處理。裂縫注漿根據(jù)灌漿化學(xué)成分以及效果的不同，分為剛性注漿與柔性注漿。剛性注漿一般采取水泥漿、普通環(huán)氧樹脂一類的灌漿材料。其特點(diǎn)是強(qiáng)度高、力學(xué)性能好，但一般脆性高，當(dāng)其灌注活動(dòng)裂縫時(shí)，由于裂縫寬度的變化，往往會(huì)沿漿液與混凝土的界面產(chǎn)生貫通的脫粘層或在裂縫附近產(chǎn)生新的裂縫或在漿體中部產(chǎn)生通縫，如圖1（b）所示，因此其只能用以灌注穩(wěn)定裂縫。柔性注漿一般根據(jù)結(jié)構(gòu)裂縫活動(dòng)特征采用適當(dāng)柔韌性的注漿材料，裂縫注漿修補(bǔ)后，即使裂縫寬度發(fā)生變化，但是其變化幅度由于注漿液的約束作用得到了大大的減小，注漿液與混凝土之間也不會(huì)發(fā)生貫通的脫粘層，更不會(huì)在裂縫附近產(chǎn)生新的裂縫，如圖1（c）所示。采用柔性注漿和表面涂裝綜合處理的活動(dòng)裂縫，即使表面涂裝層產(chǎn)生裂紋、粉化等現(xiàn)象，失去了阻隔外界有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部的能力，裂縫深部的柔性注漿液仍能阻擋水分的進(jìn)入，這樣就保證了結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期耐久性。再者，注漿液能使開裂的混凝土結(jié)構(gòu)膠結(jié)成一整體，恢復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)功能。

（三）注漿修補(bǔ)技術(shù)

注漿修補(bǔ)采用日本SHO-BOND公司研究開發(fā)的壁可法，注漿工藝。壁可法是利用注漿器上加力器的壓力（約300 kN/m2），保持低壓持續(xù)灌注（保壓時(shí)間可持續(xù)1-2 h），利用加力器的彈性自動(dòng)完成注漿。該方法可灌注的最小縫寬為0.1-0.2 mm，此方法可將灌注材料可靠地注入裂縫細(xì)小的末端中。注漿前應(yīng)仔細(xì)檢查梁體裂縫情況，確定需要注漿施工的裂縫數(shù)量，根據(jù)裂縫確認(rèn)注漿嘴粘貼位置，進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并準(zhǔn)備好腳手架、注漿機(jī)具等。“壁可法”施工工藝為：裂縫表面處理→粘貼注漿嘴→裂縫封閉→封縫檢查→配制注漿液→注漿→結(jié)束→檢驗(yàn)。

三、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

采用以上所選材料及技術(shù)， 2005年7月對(duì)該工程的其中兩孔梁進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)裂縫修補(bǔ)試驗(yàn)，試驗(yàn)完成一年后，前往工程現(xiàn)場(chǎng)對(duì)其進(jìn)行了質(zhì)量檢驗(yàn)。

（一）只注漿未涂裝施工的梁體的裂縫附近沒有出現(xiàn)新的裂縫。

（二）注漿并涂裝施工完成的涂裝層表面光潔、色澤鮮艷，目視無明顯變色、起泡、開裂、脫落、粉化、斑點(diǎn)等老化現(xiàn)象。

（三）現(xiàn)場(chǎng)鉆取芯樣檢驗(yàn)表明，采用柔性注漿液注漿處理的裂縫，其注漿液與混凝土界面沒有產(chǎn)生貫通的脫粘層，漿體中部也沒有產(chǎn)生通縫，注漿修補(bǔ)后的混凝土騎縫芯樣如圖2所示。

四、結(jié)束語(yǔ)

路施工中混凝土裂縫的預(yù)防處理至關(guān)重要，因此，在橋梁工程的后續(xù)發(fā)展中，要不斷提高管理人員素質(zhì)，加強(qiáng)對(duì)裂縫處理技術(shù)的重視，嚴(yán)格管理體系，促進(jìn)橋梁裂縫的預(yù)防處理技術(shù)水平的提高。

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