所屬欄目:建筑設計論文 發布日期:2017-03-17 13:33 熱度:
隨著橋梁使用的時間增長,橋梁難免會出現一些裂縫,這些縫隙需要及時檢測,及時修補,本文就從橋梁縫隙產生的原因入手,提出了應對橋梁縫隙的補救措施。
《橋梁建設》現由中國鐵路工程總公司主管,中鐵大橋局集團有限公司主辦,中鐵大橋局集團武漢橋梁科學研究院有限公司出版!稑蛄航ㄔO》主要報道和交流我國橋梁工作者在科技、設計、施工等方面的實踐成果和理論探討,重點突出橋梁工程領域的新技術、新工藝、新設計、新設備、新材料及最新科研成果,為讀者提供相關的技術、經濟信息。本期刊具有準確的市場定位和突出的辦刊特色,已成為國內橋梁界具有權威性的刊物,在全國橋梁工程領域具有較高的知名度。
一些橋梁設計人員對橋梁的使用情況和所處環境估計不足,橋梁使用時間長了以后,逐漸產生裂縫。比如橋梁結構的形狀和外觀產生比較大的變化,或者橋梁中的鋼筋沒有受到很好的保護,防護措施安裝不到位,這些原因都會產生裂縫。有些設計人員往往不考慮實際橋梁受力的因素,計算圖式不符合實際,也會造成不同程度的裂縫。
1 橋梁裂縫產生的原因
1.1 設計時考慮有所欠缺,導致橋梁設計不合理而產生的裂縫
一些橋梁設計人員對橋梁的使用情況和所處環境估計不足,橋梁使用時間長了以后,逐漸產生裂縫。比如橋梁結構的形狀和外觀產生比較大的變化,或者橋梁中的鋼筋沒有受到很好的保護,防護措施安裝不到位,這些原因都會產生裂縫。有些設計人員往往不考慮實際橋梁受力的因素,計算圖式不符合實際,也會造成不同程度的裂縫。
1.2 由于天氣的原因,尤其是溫度的變化也會使橋梁產生裂縫
有些橋梁所處的外部環境季節或晝夜溫度變化比較大,其內部結構也產生了溫度變化,即使是細微的變化,積累的時間久了,也會出現變形。如果在結構變形的過程中受到不合理矯治,就會出現結構應力,當這種力的強度超出了橋梁所能承受的抗拉強度的時候,就出現了裂縫,有時會造成嚴重的后果。出了溫度變化,日照時間和強度也會使橋梁內部產生溫度變化,比如橋面板、主梁、橋墩等重要位置受到劇烈陽光照射后溫度顯然會高于其他部位,這種受熱不均勻的現象使橋梁局部所受的應力不均勻,出現裂縫。
1.3 鋼筋遭到腐蝕或銹蝕而引起的裂縫
在建設施工的時候,監理人員的疏忽有時候會使質量較差的混凝土混雜于建材中,鋼筋的保護層厚度也可能出現不符合條件的情況。現在城市污染霧霾加重,導致出現的酸雨的可能性和酸雨腐蝕性大大加強,這些腐蝕性物質會是鋼筋表層和混凝土表層遭到腐蝕,進而產生裂縫。如果鋼筋收到氯化物的侵蝕,其周圍出現較高密度的氯離子,也會使鋼筋的氧化膜遭到破壞,氧氣和水分分子就會與鐵離子產生化學反應,出現銹蝕的情況,隨著銹蝕面子的加大,鋼筋和混凝土的承載力大大降低,膨脹開裂甚至脫落,造成裂縫產生。
1.4 施工工藝的質量不佳導致的裂縫
混凝土所采用的材料包括水泥、砂子、骨料等,如果其中有材料不合格,就會導致裂縫出現。橋梁建設中,混凝土需要經過澆筑、起模、運輸、對方和拼裝等環節。如果在其中有某個施工工藝不合格或者不按照規定,就會導致施工工藝質量低,這容易在橋梁上產生橫豎不一,有斜有正,橫向或貫穿的裂縫。如果是結構式細長薄壁,就更容易出現裂縫。
2 裂縫修補的必要性
在當今的橋梁建設中,混凝土是使用最為廣泛的材料,也是應用最大的材料。但是就像上述分析那樣,大部分混凝土結構橋梁都因為或這或那的原因有裂縫出現。有的裂縫雖然不影響橋梁使用,但是如果裂縫較大或者裂縫出現的位置較為敏感,就可能引發構件承載力的減弱,導致橋梁使用壽命降低,如果不引起足夠的重視,甚至會導致橋梁垮塌的危險,給人民群眾的生命財產帶來巨大損失。橋梁保護層脫落、橋梁鋼筋受到嚴重侵蝕,混凝土出現碳化現象、橋梁承載力和持久強度降低等,都是裂縫現象給橋梁安全帶來的巨大隱患。我國《公路養護技術規范》中明確規定了橋梁裂縫的限值,我國《鐵路橋梁檢定規范》中也對相關裂縫寬度有明確的限值規定。對橋梁裂縫的規范寬度和限值應該得到足夠的重視,并根據它進行及時修補,以保證整個橋梁結構的穩定和持久性。在橋梁建設和維護的實踐中,除了要遵循上述的規定,還應該根據具體環境考慮裂縫的具體情況和形式,并采取相應的措施。如果是在半年時間內裂縫寬度增大0.1mm以上,就應該判斷此裂縫在發展狀態中,及時采取措施防止裂縫發展;如果裂縫的寬度沒有顯著增大,但是裂縫的數量增多,也要立即進行修補;如果裂縫寬度達到0.3mm以上,并且產生結構性危險時,應該立即對橋梁采取整體修護,并查找原因。橋梁的微觀裂縫用肉眼有時并不可見,它存在于砂漿或者骨料與砂漿的界面中,但一樣應該引起重視。[2]合理科學的設計方案應該使橋梁得到有效加固,對使用性能不產生負面影響,技術成熟可靠,施工簡單經濟便利,可行性強。
3 化學灌漿技術的選材
關于修補的方法,主要有面處理法、填充法、灌漿法等,對橋梁深層次的裂縫以及貫穿性裂縫可以采用物理性修補方法,比如用風鉆、風鎬等工具鑿除裂縫,在斷面上澆筑混凝土。而對裂縫比較嚴重的橋梁,適宜采用化學灌漿的方法。實際上,化學灌漿方法就是通過化學灌漿泵等設施把配置好的高分子材料粘結劑灌入橋梁裂縫中,利用化學灌漿的擴散、滲透、膠凝等作用,完成對橋梁混凝土裂縫的修補。經修補后的混凝土構件重新粘合在一起,又恢復成一個整體,承載能力和加固能力得到改善,也進一步保護了裸露在外容易遭到侵蝕的鋼筋。這種技術是化學與工程學、力學、材料學的相結合。采用化學材料進行灌漿,用以對結構性裂縫進行修補,能夠很大程度上提升灌漿材料的可灌性,即使是小于0.3毫米的裂縫,也能夠輕松灌入,而且施工操作比較簡單方便,在我國越來越受橋梁建設者歡迎。
化學灌漿法采用的材料是主要環氧樹脂以及甲基丙烯酸鈉,后者也稱為甲凝。一般的環氧樹脂固化強度能夠達到70—120MPa,由乙二胺、增韌劑、稀釋劑等組成,是補強、固結灌漿的材料,不管什么原因造成的混凝土開裂,它能夠在處理裂縫的過程中發揮重要作用。但是有固結體比較脆弱的缺點。按照稀釋劑的種類,環氧樹脂灌漿材料可以分為三種。一種是環氧樹脂與丙酮、二甲苯等非活性稀釋劑混合而成。這種灌漿液能夠配制簡單方便,使用起來也很簡便,粘度較低,在混凝土建筑工程中等到較多運用。第二種是由活性稀釋劑與環氧樹脂配制成的,由于活性稀釋劑比非活性稀釋劑的粘度大,因此這種灌漿液粘性大,可灌性受到影響。第三種環氧樹脂灌漿材料以糠醛一丙酮稀釋劑為混合稀釋劑,這種漿液在我國有比較廣泛的應用。其中又可分為糖醛丙酮、康叉丙酮、半醛亞胺三種稀釋劑。
以上幾種化學灌漿材料各有各的優點,但是有個共同的劣勢就是不夠耐水,親水性差,而且固結體較為脆弱。隨著材料科學的不斷創新,目前在橋梁建筑時還有一種比較新型的化學灌漿材料被應用。這種材料被稱作EAA,是將普通環氧樹脂灌漿材料與甲凝材料結合在一起而配制的。環氧丙酮作為其中的主要體系,與呋喃樹脂稀釋劑、脂肪胺固化劑、促進劑和AA添加劑等材料相混合。和普通的環氧樹脂相比,丙酮在這種材料的體系中不再扮演非活性稀釋劑的角色,而是被賦予產生活化作用的使命,以加成作用促使碳鏈變成大分子結構。
4 化學灌漿技術的工藝
用化學灌漿的方法修補橋梁裂縫,主要經過以下工藝流程:首先對橋梁裂縫進行仔細檢查并做及時清理,然后設計布孔,并進行鉆孔、清孔、埋進漿咀等一些列工藝,然后對裂縫區進行貫通性和封閉性檢查,經過檢查將縫區封閉,進行壓氣試驗,接著進行漿液配置與灌漿操作,最后對灌漿工藝進行收尾處理,并對其效果進行質量檢查。下面就具體的工藝要點略作說明。[3]
對橋梁裂縫進行修補之前,為了對橋梁結構受損的部位和所有裂縫進行定性和定量分析,需要對裂縫或受損情況進行詳細的檢查并記錄在案。對裂縫的清理需要在裂縫兩側之內,用小錘、手鏟等工具把混凝土構件的表面抹平,把突出的部分鑿平,再用丙酮清洗以便清除裂縫周圍的油污,保證灌漿的效果。
布孔的時候要按照包圍布孔的原則,在裂縫面的周圍打斜交孔,在其他的部位打直交孔?拙嘁话阋刂圃80cm左右,排距控制在40cm左右,擺成梅花的形狀。與頂面側面相比,下部底部的布孔要相對少一些,之后要進行清孔,把孔部清除干凈;瘜W灌漿材料需要通過嘴子灌入,嘴子也充當著裂縫的排氣口,因此應當遵循一定的原則來埋咀,一般是寬的裂縫嘴子稀疏,寬度小的裂縫要密集。在斷裂處要單獨設咀,在構件的兩面進行交錯式布置。在埋貼之前要用丙酮把嘴子底盤清洗干凈,再將環氧膠泥抹在底盤的周圍,但不要把嘴子和裂縫灌漿的通道堵塞。嘴子埋貼完成后,需要把裂縫全部封閉。
為了檢查嘴子的暢通情況,封閉工作完成后要先進行壓水壓氣試驗。經過試驗封閉質量良好,沒有滲漏發生就可以進行漿液的配制,然后進行灌漿即可。灌漿時可以采用的方法有手壓泵灌注和注射器灌注兩種方法,如果裂縫較大適宜采用前者,如果裂縫小,灌漿量少,適宜采用后者。
5 結論與建議
在橋梁建設和使用中,裂縫的出現不可避免,如果不采取及時有效的措施,會對橋梁安全造成重大危害,也會嚴重危害人民群眾的安全健康。隨著建筑業與材料學、化學結合的越來越緊密和不斷的發展,用化學灌漿修補橋梁裂縫的工藝越來越成熟。這種方法也因其經濟實用,方便高效得到越來越多的青睞;瘜W灌漿材料的運用不僅沒有降低橋梁的承載能力,維護了橋梁使用功能,而且節約資源,因此,應該得到橋梁建設者的重視。
文章標題:橋梁裂縫的成因及應對措施
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