混凝土橋梁中的裂紋檢測及其處理
2014-06-10 來源：中國論文網(wǎng)
1 橋梁中混凝土裂紋的危害性
在混凝土橋梁中，如果裂紋寬度較小，對使用沒有重大危害，但是當(dāng)裂紋寬度較大時(shí)，則會出現(xiàn)很大危害。危害主要表現(xiàn)如下：
1.1 進(jìn)一步加速混凝土碳化
一旦橋梁混凝土中出現(xiàn)了裂紋，當(dāng)遇到潮濕的環(huán)境，裂紋中的二氧化碳與水泥中的氫氧化鈣、硅酸三鈣、硅酸二鈣會在相互作用下轉(zhuǎn)化為碳酸鹽，進(jìn)而中和水泥的堿性，使混凝土的堿度降低，最終導(dǎo)致鋼筋的純化膜破壞，引起銹蝕和橋梁結(jié)構(gòu)的破壞。
1.2 冰凍的影響
混凝土裂紋當(dāng)遇到冰凍災(zāi)害時(shí)，裂紋會加寬，直接影響了混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。
1.3 混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性遭到破壞
混凝土裂紋對混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性有重大影響。根據(jù)嚴(yán)重程度的區(qū)分，會影響橋梁結(jié)構(gòu)的外觀、正常使用和耐久性。
2 混凝土橋梁中裂紋的檢測方法
2.1 長度檢測
具體檢測方法是在裂紋的首尾劃線，并涂上油漆，等過段時(shí)間來檢查，如果油漆上出現(xiàn)了明顯的細(xì)裂紋，則說明裂紋長度有繼續(xù)發(fā)展和增大的跡象，對這樣的裂紋需要引起高度重視。
2.2 寬度檢測
對混凝土的裂紋檢測的寬度檢測一般采用裂紋測寬儀，在安裝的時(shí)候要非常細(xì)致小心，確保一千分表正垂直于裂縫布置，且要保證表腳的牢固。可以在中部畫有V形槽的細(xì)條玻璃，用膠凝材料垂直于裂縫粘貼，保證槽日斷而與裂縫相齊，由于槽門處玻璃斷而較小，而且玻璃是小抗拉的脆性材料；只要裂縫有發(fā)展，玻璃就會斷裂。檢測裂縫寬度是否增大。
2.3 深度觀測
測量其深度的方法是：在裂紋中注入0.1%的含水酒精配制的紅色酚酞溶液，然后小心鑿至不顯紅色為止，再測量其深度，做好記錄。
通過這三種方法能夠得出裂紋的三維數(shù)據(jù)，為綜合評價(jià)裂紋性質(zhì)提供數(shù)據(jù)。
3 混凝土產(chǎn)生裂紋的種類
3.1 荷載裂紋
荷載裂紋主要是指混凝土橋梁在靜、動荷載和次應(yīng)力共同作用下產(chǎn)生的。表現(xiàn)為直接裂紋和次應(yīng)力裂紋兩種類型。
3.2 由于溫度變化產(chǎn)生的裂紋
由于混凝土本身有熱脹冷縮的性質(zhì)，當(dāng)內(nèi)外溫度發(fā)生變化時(shí)，混凝土?xí)a(chǎn)生變形，一旦這種變形遭到約束，在混凝土的結(jié)構(gòu)內(nèi)部會產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)就會產(chǎn)生溫度裂紋。同時(shí)溫度裂紋會隨溫度變化出現(xiàn)擴(kuò)張或者合攏的現(xiàn)象。
3.3 收縮引起的裂紋
在實(shí)際工程中，混凝土因收縮所引起的裂紋是最常見的。其中塑性收縮和縮水收縮是混凝土體積變形的主要原因。通過研究分析，影響混凝土收縮裂紋的主要因素有：水泥品種、外摻劑、用量、水灰比、養(yǎng)護(hù)方法、骨料品種、外界環(huán)境等。
3.4 由地基變形產(chǎn)生的裂紋
地基變形產(chǎn)生的裂紋大部分是由于基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降，加之水平方向出現(xiàn)唯一，在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超出結(jié)構(gòu)的抗拉能力時(shí)，開裂就隨之出現(xiàn)。
3.5 鋼筋銹蝕引起的裂紋
為了防止鋼筋銹蝕，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用足夠的保護(hù)層厚度來控制裂紋寬度，同時(shí)施工時(shí)嚴(yán)格按照混凝土的水灰配比，做好混凝土的密實(shí)性工作，控制含氯鹽的外加劑的使用量。在存在腐蝕性強(qiáng)的空氣、地下水的地區(qū)尤其要注意這些因素。
3.6 凍脹引起的裂紋
當(dāng)氣溫低于零度時(shí)，游離的水轉(zhuǎn)變成冰，混凝土就容易出現(xiàn)冰凍，體積膨脹。當(dāng)產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力和重分布引起滲透壓，混凝土中膨脹力會進(jìn)一步加大，此時(shí)混凝土強(qiáng)度會降低，裂紋就開始出現(xiàn)。因此，在冬季施工時(shí)，尤其要注意采取保溫措施以防沿管道方向的凍脹裂紋產(chǎn)生。
3.7 施工工藝質(zhì)量引起的裂紋
在混凝土結(jié)構(gòu)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、橫向等各種裂紋，特別是細(xì)長薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)。
4 橋梁裂紋產(chǎn)生原因分析
4.1 橋梁工程施工的缺陷
由于橋梁工程在施工中施工質(zhì)量低劣，施工工藝不合理、保護(hù)層嚴(yán)重不足，從梁體表面就可以看到雜物、空洞、泥土等原因的存在，橋梁就很容易產(chǎn)生各種方向和深度不一的裂紋，特別是細(xì)長薄壁結(jié)構(gòu)更容易產(chǎn)生裂紋。同時(shí)裂紋出現(xiàn)的部位、走向、寬度會因原因不同而有所差異。常常我們很容易在新舊混凝土和施工縫之間發(fā)現(xiàn)裂紋。
4.2 碳化作用
碳化作用主要表現(xiàn)為在大氣中的二氧化碳與混凝土中的可溶堿性氫氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成了碳酸鈣，由于碳酸鈣不溶于水，因此使混凝土的堿性降低。當(dāng)混凝土的堿性值降到10以下時(shí)，鈍化能力就會消失。這時(shí)如果與暴露在大氣或濕度較大的空氣中鋼筋發(fā)生接觸，就會發(fā)生化學(xué)氧化反應(yīng)。
4.3 氯離子的侵蝕
當(dāng)鋼筋周圍的混凝土孔隙中的氯離子的濃度達(dá)到0.1時(shí)，氯離子滲入鈍化膜與鐵離子結(jié)合便會產(chǎn)生綠銹，造成電化學(xué)的腐蝕。當(dāng)銹蝕進(jìn)一步加大，保護(hù)層承受不住鋼筋銹蝕產(chǎn)生的體積膨脹，就會產(chǎn)生巨大的壓力，出現(xiàn)裂紋、脫落、露筋，混凝土保護(hù)層隨之遭到破壞。
5 針對橋梁混凝土的裂紋的處理方法
5.1 控制好混凝土原材料質(zhì)量，對水泥材料的選擇和配比要慎重
在混凝土材料的選擇上，要采用摻用纖維、緩凝型減水劑、低熱高性能混凝土、中低熱水泥。對于砂石材料需按照規(guī)范嚴(yán)格控制在允許的范圍內(nèi)，根據(jù)材料的特性充分考慮對混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、耐久性的不利影響。同時(shí)按照設(shè)計(jì)圖紙以及指揮部批復(fù)的施工配合比進(jìn)行備料，全部都檢驗(yàn)合格才能投入施工。
5.2 在混凝土基面涂刷阻銹劑
遇到輕微侵蝕的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在橋梁基面涂刷阻銹劑，當(dāng)阻銹劑滲透到混凝土中，方可對鋼筋起到保護(hù)作用，阻止鋼筋進(jìn)一步銹蝕。對于那些侵蝕比較嚴(yán)重的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)先剔除表層松動的混凝土，檢查銹蝕程度后再在鋼筋上涂刷阻銹劑。同時(shí)在混凝土補(bǔ)強(qiáng)后，在結(jié)構(gòu)表面需再噴涂阻銹劑，這樣起到了雙重保護(hù)的作用。
5.3 對繼續(xù)發(fā)展的受力裂紋進(jìn)行加固處理
一般出現(xiàn)明顯張合現(xiàn)象的受力裂紋會有繼續(xù)擴(kuò)張的趨勢，需用拉桿和包箍來進(jìn)行加固?？梢允褂煤蜆蚺_填土的拉桿加固已開裂的橋臺側(cè)墻。同時(shí)用鋼軌或工字梁及拉桿組成的骨架加固橋臺的前墻，通過拉桿上的緊箍螺套施力于安裝在橋臺前墻上的骨架上，達(dá)到加固的目的。對中間墩進(jìn)行加固時(shí)可以用到鋼軌箍，帶緊箍螺套的圓鋼拉桿或扁鋼拉條。
5.4 采用灌槳法來處理
針對裂紋，采用灌漿法時(shí)要先將結(jié)構(gòu)物的裂紋或孔隙封閉，僅留出一個(gè)進(jìn)漿口和排氣孔，把較低粘度的漿液通過壓漿泵壓入縫隙內(nèi)，慢慢使其擴(kuò)散、膠凝固化，最終達(dá)到恢復(fù)其強(qiáng)度和抗?jié)B性的目的。用到的強(qiáng)度高效果好的漿液主要有：水泥漿、水玻璃、環(huán)氧糠酮、聚氨脂、丙凝和甲凝等。
6 結(jié)語
橋梁工程作為我國民生的百年工程，關(guān)系到人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。遇到橋梁施工以及后期養(yǎng)護(hù)中出現(xiàn)的混凝土裂紋問題，應(yīng)及時(shí)采取有效的控制措施，最大力度地控制裂紋的繼續(xù)擴(kuò)張，及時(shí)有效修復(fù)，確保民生安全。
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