丁华国
(新疆路桥总公司第一工程处)
混凝土裂缝的产生和在一系列物理化学作用下发生的进一步扩展,都会使得混凝土产生较为严重的碳化现象,保护层变的脆弱,在外力的不断冲击下最终会松散脱落,使得保护层内部的钢筋裸露到空气中,空气中水份的存在会使得钢筋表面发生电化学反应,使刚劲结构产生严重的锈蚀,刚度和强度都会急剧降低,耐久性同样受到影响,在这种不良的状况下,桥梁结构的安全性是完全无法保证的,甚至可能发生严重的坍塌事故,这在桥梁史上也都是有先例的,必须加以有效的控制。
混凝土自身因功能、用途的不同而有所区别,且通常所处的实际工程环境也是大相径庭的,因此,混凝土结构裂缝的形成原因也是复杂而繁多的。大多数时候,桥体裂缝是由多种原因共同作用产生的,但总体上来说,能够引起混凝土桥体裂缝的主要原因还是表现在以下六个方面的内容。
(1)外部荷载引起的裂缝。混凝土桥体的外部受力和其相应变化情况是一个非常复杂的过程。通常,将混凝土桥梁在动载荷、静载荷和此应力作用下产生的裂缝统称为荷载裂缝,具体来说,则可以进一步的细分为次应力裂缝和直接应力。外部载荷能够引起混凝土桥梁的桥体裂缝,主要是因为钢筋混凝土结构在承受外力所施加的弯矩和拉力时会在其横截面上产生一个纵方向上的分力,即拉应力,上文已述,混凝土抗拉能力较差,正是因为这样一种矛盾使得混凝土结构在承受载荷时就会在其纵方向上产生裂缝。当然,受力状况不可能完全一样,所以桥体裂缝的外观也不尽相同。
(2)温度变化引起的裂缝。混凝土桥梁的建设属于大体积混凝土工程,又由于混凝土自身具有热胀冷缩的性质,因此在外部环境和内部温度之间相差太大的时候,就会在混凝土桥体内产生温差变形,由于混凝土自身的刚度,温差变形会受到一定的约束,此时结构内部就会相应的产生拉应力,当这种拉应力超过混凝土自身的抗拉强度时,混凝土桥体上就会形成所谓的温差变形。能够引起温差变形的因素有日照、水化热、蒸汽养护、温度骤变等。
(3)地基变形引起的裂缝。桥梁工程通常都具有大跨度、窄宽度的特点,这就会导致桥梁容易在竖直方向上产生不均匀沉降或者是水平方向上的偏移,虽然说在桥梁结构中,这种变化是很小的,但是这种变化即使很小,也会产生较大的附加应力,当这种附加应力超过桥梁能够承受的额拉应力时,也会产生相应的桥体裂缝。地基变形引起裂缝的状况有很多种,如地址勘察工作的不完善、实验资料的记录失误、地基地质条件差等。
(4)钢筋锈蚀引起的裂缝。桥梁结构是完全处于自然环境条件下的,因此,保护层厚度不够、混凝土水灰比不当、空气和水腐蚀性大等因素都会导致钢筋的锈蚀。钢筋锈蚀会引起严重的体积膨胀,从而引起混凝土的胀裂裂缝。
(5)施工工艺不良引起的裂缝。桥梁结构在建设过程中会经历多种施工工艺,但通常来说,能够引起混凝土裂缝的则主要以下五个方面的工艺原因:一是养护工作不到位,二是振捣不均与密实,三是混凝土的配合比或者是水泥的水灰比不符合要求,四是混凝土没有按照设计规范来进行严格的分层、分段处理,五是地基的处理不到位。
(6)材料质量不佳引起的裂缝。混凝土所采用的材料质量不合格,同样可能导致桥体裂缝的产生。
上文较为详尽的阐述了混凝土桥梁产生的主要原因,我们就此提出了针对性的解决方案,主要就是以下几个方面的处理方案。
(1)表面处理:表面处理包括表面涂抹和表面贴补两种,其中表面涂抹处理的对象主要是裂缝规模不大且浆材难以灌入的;表面贴补处理的主要对象是大面积漏水的。
(2)灌浆法:这种裂缝控制方法广泛的应用于各种工程实践中,一般的裂缝都可以用灌浆法进行处理。
(3)填充法:填充法,顾名思义就是利用修补材料直接对裂缝进行填充修补,这种方法成本低、操作简单,较宽的裂缝可以直接用此法处理,较窄的,也可以通过开V形槽后再使用此法进行修补。
设计、施工、养护等任何一方面的不足,都会导致混凝土桥体裂缝的产生。由此可见,严格按照设计规范、技术标准、法律法规来进行设计与施工是很有必要的。发现问题、处理问题也是其中重要的环节。
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