市政路桥裂缝原因分析及防控

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  摘要:近年来,随着我国交通基础建设的迅猛发展,各地兴建了大量的混凝土桥梁。桥梁结构在施工和营运使用过程中,常会出现各种不同形式的裂缝。从理论上分析,施工裂缝的产生已经在预示着施工中某一管理环节的缺失,从而引起混凝土路面的提前破坏,缩短其设计的使用寿命,给工程造成一定程度的经济损失。因此,为了防止裂缝出现,应针对裂缝产生的原因进行分析,并采取科学、合理的裂缝防控措施,保证路桥裂缝得到有效制止。本文通过工程实例分析了路桥裂缝产生的原因和处理方法,并对如何有效进行裂缝防控进行了探讨。
  关键词:市政;路桥裂缝;原因;预防措施
  引言
  随着社会进程的加快和我国经济科技突飞猛进的发展,路桥工程作为衔接各地与各地文化经济交流的一道桥梁,其施工质量的好坏直接影响经济市场化进程的提高与发展。而在施工中,混凝土的裂缝则极大地影响了施工的质量,要想确保施工无误,就必须对混凝土裂缝进行有效防治,从而保证整个路桥工程达到优质标准。
  1 工程概况
  某地路桥全长578m,宽24.5m,主桥为六跨变截面预应力钢筋混凝土连续箱梁结构,引桥为钢筋混凝土双室箱梁。2005年,同济大学桥梁工程系对该桥进行了检测,发现该桥翼板存在较多裂缝,最大缝宽在0.25mm左右,跨中区域直腹板上有少量裂缝,缝宽在0.08-0.10mm之间。
  2 裂缝分布情况
  由于该桥的裂缝缝宽较小,因此基于以往对处理裂缝的经验,及现场的实际情况,拟采用环氧树脂低压灌注来处理裂缝,以达到加固和封闭裂缝的双重效果。
  3 裂缝产生的原因
  3.1 地基础变形引起的裂缝
  由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,使结构中产生附加应力,超出混凝土结构的抗拉能力,导致结构开裂。同时,地质勘察精度不够、试验资料不准是造成地基不均匀沉降的主要原因。在地质情况比较一致条件下,各部分基础荷载差异太大时,也有可能引起不均匀沉降,
  3.2 温度变化引起的裂缝
  混凝土具有热胀冷缩的性质,当外部环境或结构内部温度发生变化,混凝土将发生变形,若变形遭到约束,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。
  3.3 施工工艺质量引起的桥梁裂缝
  施工工艺不合理、施工质量低会造成各种裂缝产生,混凝土振捣不密实、不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞,导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。混凝土分层或分段浇筑时,接头部位处理不好,易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。此外,配合比失控也会引起裂缝产生,施工中如果不能严格控制配合比、水灰比,也是酿成早期裂缝出现的重要外在因素之一。水灰比的大小直接影响混凝土的强度,也与干缩裂缝有关。
  3.4 收缩引起的裂缝
  塑性收缩所产生量级很大,可达1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡,便形成沿钢筋方向的裂缝。在构件竖向变截面处如T梁、箱梁腹板与顶底板交接处,因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝。此外,混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。如配筋率较大的构件(超过3%),钢筋对混凝土收缩的约束比较明显,混凝土表面容易出现龟裂裂纹。混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝,裂缝宽度较细,且纵横交错,成龟裂状,形状没有任何规律。
  4 市政路桥裂缝的处理措施
  根据裂缝大小及实际情况,在对裂缝进行详细分析,选择合适的处理方法,在裂缝不再发展、基本稳定的前提下,方可进行裂缝修补处理。
  4.1 施工方法和工序
  材料选用:
  针对该桥裂缝宽较小,在0.2mm左右,采用粘度小、高强度、快固化的环氧化学灌浆材料,环氧化学灌浆材料是一种粘度小,固化快、强度高的新型化学灌浆材料,具有很强的渗透性,极易灌入混凝土缝隙中,常用于混凝土裂缝的快速修补和混凝土的补强加固,其粘度可调,可以灌注0.2mm的裂缝,表面张力小,极易在混凝土裂缝中渗透。同时,其可以在十分钟至几十分钟固化,且固化速度可以调节,施工非常简便。性能指标如表1所示。
  4.2 施工工艺
  用钢刷将裂缝周边的粉刷层除去,露出坚实混凝土基面,封闭裂缝,用密封材料将裂缝表面封闭,以保证注入树脂不致流失。之后进行底座安装,沿裂缝每隔30cm安装一个底座,底座中心要与裂缝中心吻合,并安装牢固,完全密封,保证注入树脂不致流失。裂缝表面用密封材料封闭后须严格检查裂缝是否完全密封并经24h养护硬化后注入浆材,同时用注射器吸入灌浆材料并用橡胶筋缓慢加压注入。检查各注射器情况,随时补充注入材料直至灌满为止。此外,还应进行硬化养护,裂缝注入浆材后,需保证注射器内留有浆材,待此浆材硬化后,方能拆除注射器及底座。底座拆除后,裂缝表面需做磨平处理,保证混凝土表面平滑。
  4.3 质量控制
  施工时,严格按施工操作规程进行施工,控制好原材料,所有材料都要有质保单,现场施工管理人员要及时取样,及时试验,发现问题及时处理,每道工序都要在现场施工人员检查合格后才能进入下一道工序施工。同时还应建立安全组织,加强安全教育,在施工区域两端设置明显标志牌。
  5 市政路桥裂缝的防控措施
  5.1 收缩裂缝的预防
  选用收缩量较小、早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥,选用中低热水泥和粉煤灰水泥,降低水泥的用量。同时控制好水灰比的选用,掺加合适高效减水剂来增加混凝土的坍落度及和易性,减少水泥及水的用量,且用水量绝不能大于配合比设计所给定的用水量。加强混凝土的早期养护,并适当延长混凝土的养护时间。在冬季施工时,应适当延长混凝土的保温覆盖时间,并涂刷养护剂养护;此外,还应设置合适的收缩缝,在浇筑混凝土前,浇水将基层和模板均匀湿透。
  5.2 温度裂缝的预防
  尽量选用低热或中热水泥,并改善骨料级配,掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水灰比,尽量控制在0.6以下。在混凝土中掺加一定量具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂,以改善混凝土拌合物的流动性、保水性,降低水化热,推迟热峰的出现时间。此外,还应合理安排施工工序,分层、分块浇筑,以利于散热,减小约束。
  5.3 荷载受力裂缝的预防
  严格控制现浇梁板墙的厚度和现浇板中钢筋保护层的厚度,尤其是梁板的负弯矩筋设置,在浇筑混凝土时保证钢筋不产生位移。现浇梁板中预埋管线应避免集中布置,预埋管径较粗时,管线必须设置在板厚中心位置;对于现浇梁板混凝土,振捣时严禁漏振、过振,在混凝土初凝前宜进行二次振捣,在混凝土终凝前宜进行二次压抹。在养护期间,当混凝土强度小于1.2MPa时,不得进行后续施工;当混凝土强度小于10MPa时,不得在现浇板上吊运、堆放重物;混凝土强度达到设计要求后,应避免超载集中堆放重物,吊运、堆放重物时应减轻对现浇板的冲击影响。此外,承重、模板的选用和拆除必须经过计算,除满足强度要求外,还必须有足够的刚度和稳定性。
  5.4 沉降裂缝的预防
  对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固;保证模板有足够的强度和刚度,支撑牢固,并使地基受力均匀;同时防止混凝土在浇筑过程中地基被水浸泡,模板拆除的时间不能太早,且要注意拆模的先后次序。
  6 结束语
  综合上述,在路桥施工前,必须制定切实可行的施工方案,加强施工中的质量控制,严格施工流程管理,并将针对裂缝防治的措施与办法落到实处,从而保证路桥工程达到优质标准。
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