梁板裂缝成因及处理

桥梁钢筋混凝土梁板裂缝的成因与处理发布人:佚名:发布时间：2007-7-3019:29:20阅读人数：1118前言近年来，我省高速公路建设得到迅猛发展，高速公路在使用过程中不可避免的出现一些病害，尤其以混凝土桥梁的裂缝最为常见，在桥梁的后期养护中已成常见病害。为了进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识，结合京珠高速公路后期养护出现的病害。本文结合对K282+542中桥裂缝的修复施工，对混凝土桥梁裂缝的种类、产生的原因以及处理方法进行阐述。一、混凝土桥梁裂缝种类、成因在高速公路养护过程中，经常会发现桥梁（特别是中、小桥、通道）梁板底部出现一些细小裂缝，分为表面龟裂、纵向裂缝、横向裂缝及斜向裂缝。实际上，混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因，裂缝有施工时产生的，也有使用中产生的。混凝土桥梁裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下几种：1、荷载引起的裂缝混凝土桥梁在常规静、动荷载下产生的裂缝称荷载裂缝，因桥梁设计桥梁静荷载对裂缝的产生较小，主要应力裂缝是由外荷载引起的裂缝。裂缝产生的原因有：在使用阶段，超出设计载荷的重型车辆过桥。荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点。这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。但必须指出，如果受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝，往往是结构达到承载力极限的标志，是结构破坏的前兆，其原因往往是截面尺寸偏小。根据结构不同受力方式，产生的裂缝特征如下：1）、受拉。裂缝贯穿构件横截面，间距大体相等，且垂直于受力方向。采用螺纹钢筋时，裂缝之间出现位于钢筋附近的次裂缝。K282+542中桥裂缝主要位于梁底，集中在行车道和超车道下方的梁板，与车辆的行驶有关。2）、受压。沿构件出现平行于受力方向的短而密的平行裂缝，可以造成桥面铺装与梁体脱空，桥面铺装在车辆的反复碾压下破坏。3）、支座处的负弯矩：施工中不注意钢筋的保护，为方便混凝土的振捣施工，将钢筋踩弯，这样会造成支座的负弯矩，导致混凝土梁板出现裂缝，突出表现在连续混凝土箱梁上。4）、受剪。当箍筋太密时发生斜压破坏，沿梁端腹部出现大于45°方向的斜裂缝；当箍筋适当时发生剪压破坏，沿梁端中下部出现约45°方向相互平行的斜裂缝。2、收缩引起的裂缝混凝土主要由水泥、砂、碎石、水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料不合格，可能导致结构出现裂缝。影响混凝土收缩裂缝的主要因素有：水泥安定性不合格，强度不足；砂石粒径太小、级配不良、空隙率大、使用超出规定的特细砂、砂石中含泥量高。混凝土强度值对水灰比的变化十分敏感，基本上是水和水泥计量变化对强度影响的叠加，因此，水、水泥、外掺混合材料、外加剂溶液的计量偏差，将直接影响混凝土的强度。3、收缩引起的裂缝在桥梁调查中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。缩水收缩（干缩）。混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩，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。影响混凝土收缩裂缝的主要因素有：1）、养护方法。良好的养护可加速混凝土的水化反应，获得较高的混凝土强度。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间越长，则混凝土收缩越小。蒸汽养护方式比自然养护方式混凝土收缩要小。2）、外界环境。大气中湿度小、空气干燥、温度高、风速大，则混凝土水分蒸发快，混凝土收缩越快。4、地基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。主要表现为承台、桥台的开裂。基础不均匀沉降的主要原因是地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降及桥梁基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，可能造成不均匀沉降。5、保护层不足引起钢筋锈蚀的裂缝由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2~4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。6、施工工艺质量引起的裂缝在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异，比较典型常见的有：1）、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。2）、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。3）、温差裂缝，特别是夏季，在太阳的直射下，混凝土升温急剧，混凝土体之间形成温度差，最容易产生温差裂缝，表现在薄壁桥墩上。冬季则在迎风的一面。4）、混凝土浇筑后过分抹干压光：混凝土浇筑完成后，多度的抹干压光会使混凝土的细骨料过多地浮到表面，形成含水量很大的水泥浆层，水泥浆中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳化学反应生成碳酸钙，引起表面体积碳水化收缩，导致混凝土梁板表面龟裂。二、裂缝的处理方法：针对K282+542中桥钢筋混凝土梁板的裂缝病害，为减少混凝土梁板的挠度，加强混凝土梁板的承载力，可采取粘贴碳纤维进行补强，其施工工艺如下：1、裂缝调查裂缝数量为234条，分布在12块板底，裂缝长度在0.3－1.1m之间，裂缝宽度最大为0.15mm。2、裂缝修复沿砼裂缝开凿成槽，用树脂砂浆浆将其填补封闭，对于宽度小于0.05mm的微细裂缝，则采用表面涂刷树脂砂浆的方法进行修补。3、施工放样：按设计要求准确放出粘贴碳纤维布的具体位置、尺寸。误差应满足相应的规范要求。4、表面处理1）、清除混凝土表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出密实混凝土结构层，并用修复材料（环氧树脂砂浆或补土剂）将表面修复平整。2）、用角磨机将被粘贴的混凝土表面打磨平整，除去表层浮浆、油污等杂质及混凝土碳化层（目测或试剂检测），直至完全露出混凝土结构新面。3）、转角部位应进行导角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm。4）、用吹风机除去混凝土表面粉尘并保持干燥。5）、按设计要求对裂缝进行封闭处理，把K801结构胶泥延裂缝用刮板刮满，再延裂缝刷稀释胶泥宽5cm的封闭带。5、涂刷底层涂料：将底层涂料各组分按比例称量准确，搅拌均匀；用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面，直到混凝土表面完全覆盖树脂为止；自然风干至表面手指接触感觉干燥后，打磨表层凸起部分至平整。6、表面缺陷修补：按要求配置找平材料，将混凝土表面凹陷部位，用找平材料填补平整，不能留有棱角；转角处应用找平材料修复为光滑的圆弧，半径不小于20mm。7、粘贴碳纤维：按施工要求剪裁碳纤维片，并配制浸渍树脂；用干燥的滚筒将浸渍树脂均匀涂刷于构建表面，进行下层树脂作业，作业方式同地层；粘贴碳纤维布于下层树脂上，以滚筒压底使其充分结合，并使浸渍树脂充分浸入碳纤维中，避免出现空鼓；碳纤维布粘贴30分钟后，用滚筒将浸渍树脂均匀的涂刷于碳纤维布上，进行上层树脂作业；自然分干过程中必须适当养护，避免被水、粉尘污染。8、养护：粘贴碳纤维布后需自然养护24小时，以达到初期固化，并保证期间不受干扰。注意要点：施工在5℃以上环境温度条件下进行；碳纤维片为导电材料，使用碳纤维片材时应尽量远离电器设备及电源；使用中应避免碳纤维片的弯折。9、表面防护在确认表面干燥后，即可对碳纤维布进行表面防护涂装，采用107建筑胶水与水泥拌和均匀，颜色接近混凝土梁，用滚筒或刷子均匀的涂在碳纤维布表面。结束语K282+542中桥经过维修，在一年中经过多次日常检查，对桥梁梁底裂缝进行观察，裂缝没有继续发展，碳纤维布的粘贴有效的提高了桥梁结构的承载力。因此，在养护管理过程中，进一步加强巡查和管理，及时发现和处理问题，是保证桥梁正常使用的前提，也是相当重要的一个环节。