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钢筋混凝土桥梁裂缝修补技术

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 钢筋混凝土桥梁裂缝修补技术

1、前言

  混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。由于由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题,使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程病害。轻者使内部的钢筋等材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性等,严重的将威胁到人民的生命、财产。

  2、出现混凝土裂缝的原因

  从微观上看,混凝土是由水泥、砂、石、空气、水组成的多相结合体,由于混凝土的组成材料、微观构造以及所收外界影响的不同,混凝土裂缝产生的原因也有很多种:

  1、大体积混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发,导致混凝土内外温差较大使混凝土的形变超过极限而引起的裂缝:

  2、混凝土在硬化的过程中由于干缩引起的体积变形受到约束时产生的裂缝,这种裂缝的宽度有时会很大,甚至会贯穿整个构件。

  3、在大厚度的构件中,由于混凝土的塑性塌落受到模板或顶部钢筋的抑制,在浇捣后数小时会发生这种由于混凝土塑性塌落引起的裂缝。

  4、当有约束时,混凝土热胀冷缩所产生的体积胀缩因为受到约束力的限制,在内部产生了温度应力,由于混凝土抗拉强度较低,容易被温度引起的拉应力拉裂从而产生温度裂缝。(由于太阳曝晒产生裂缝是工程中最常见的现象)

  5、混凝土加水拌和后,水泥中的碱与活性骨料中的活性氧化硅起反应,析出的胶状碱—硅胶从周围介质中吸水膨胀,体积增大到三倍从而使混凝土胀裂产生裂缝。

  6、在炎热或大风天气,混凝土表面水分蒸发过快以及混凝土水化热高等,在混凝土浇筑后数小时仍处于塑性状态时易产生塑性收缩裂缝。

  7、构件承受荷载所产生的裂缝:如、构件在均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩,出现垂直于构件纵轴的裂缝;构件在较大剪力作用下,产生斜裂缝,并向上、下延伸。

  8、当结构的基础出现不均匀沉降时,结构构件受到强迫变形,而使结构构件开裂,随着不均匀沉陷的进一步发展,裂缝会进一步扩大。

  9、当钢筋混凝土构件处于不利的环境中,如海洋等时,由于混凝土保护层厚度过薄,特别是混凝土的密实性不良,环境中的氯离子和溶于海水中的氧会使混凝土中的钢筋生锈生成氧化铁。氧化铁的体积比原来金属的体积大得多,铁锈体积膨胀,对周围混凝土挤压,使混凝土胀裂。这种裂缝一般沿钢筋方向,比较容易识别。顺钢筋方向的裂缝发生后,更加速了钢筋锈蚀过程,最后导致保护层成片剥落,这种顺筋裂缝对耐久性的影响较大。

  我实习所在工地的地下室外墙板浇捣的混凝土就出现了裂缝。经分析裂缝产生的原因是:

  本工程采用C50这样高强度的混凝土,水灰比较大,虽然加入了减水剂,但还是未能有效抵消混凝土的收缩变形;另外该地下室墙板的厚度较厚,达40mm,因而容易产生较大的内外温差。产生温度和收缩变形,长墙结构所产生的温度和收缩变形在高度方向是自由的,但在纵向却受到另一结构地下室底板的约束,在长墙承受降温和收缩作用时,必将产生缩短变形,受到底板的约束,引起拉应力,当拉应力超过抗拉强度时便引起开裂,这时裂缝方向永远垂直于拉应力方向,故为竖向。

  此外本工程外墙混凝土浇筑后并没有严格按要求进行养护。一般来说膨胀混凝土淋水养护须7~14D,最少为7D,在混凝土终凝后2D即可开始浇水养护,而混凝土的膨胀值一般要14D才基本稳定。同时,掺膨胀剂的混凝土,水化时需水量大,比普通砼更要加强养护,覆盖淋水,使其表面始终处于潮湿条件。

  由于施工队是第一次施工如此高强度的混凝土,施工经验不足,在混凝土养护上并没有采取十分有效的措施养护外墙。同时由于天气炎热,混凝土水灰比控制不稳定;混凝土振捣不到位,振捣不够密实,这些也是促使混凝土收缩变形较大,产生裂缝的原因之一。此外,现场施工人员还告诉我:本工程采用的是商品混凝土,商品混凝土塌落度大,稍加振捣即出现石子下沉,浆体上浮,时常有较多泌水,随着水分的蒸发,表面会出现塑性收缩裂缝。在混凝土拌和物中有多余水量,混凝土硬结后,比较容易出现干燥收缩裂缝。

  3、混凝土裂缝的修补方法

  问题出现了,解决它的方法自然而然也随之产生。随着施工经验的发展,现在混凝土裂缝修补的方法有很多:如表面修补法、灌浆嵌缝封堵法、结构加固法、混凝土置换法、电化学防护法、仿生自愈合法等等,其中灌浆嵌缝封堵法又可分为压力注浆法、开槽填补法和涂膜封闭法三种。

  低压注浆法适用于宽度为0.2~0.3mm的混凝土裂缝修补。修补工序如下:裂缝清理—粘贴注浆咀和封闭裂缝—试漏—配制注浆液—压力注浆—二次注浆—清理表面。

当裂缝数量较多时,先要在预计要贴的裂缝位置贴上医用白胶布,再用窄毛刷将封缝用浆沿裂缝来回涂刷。使裂缝封闭,大约10分钟后,揭去胶布条,露出小缝,粘贴注浆咀用键包严。固化后周边可能有裂口,必须反复用浆补上,以避免注浆时漏浆。注浆操作一般在粘咀的第二天进行,若气温高的话半天就可注浆。操作时先用补缝器吸取注浆液,插入注浆咀,用手推动补缝器活塞,使浆液通过注浆咀压入裂缝,当相邻的咀中流出浆液时,就可以拔出补缝器,堵上铝铆钉。一般由上往下注浆,水平缝一般从一端向另一端逐个注浆。为了保证浆液充满,在注浆后约半小时可以对每个注浆咀再次补浆。

  涂膜封闭法适用于宽度小于0.2mm的微细裂缝的修补,也可用于混凝土外表面的装饰和防水处理,以及防止混凝土保护层的炭化和有害离子对混凝土的腐蚀。工序为:清扫—刮腻子—涂刷底层涂料—涂刷主层涂料—涂罩面层。

  混凝土表面裂缝、气孔和缺陷先用腻子(混凝土修补胶:粉料=1:1.8~2.0)填充补平,待干后用砂布磨平,再进行底层涂刷(混凝土修补胶:粉料=1:0.7~0.8),涂料在使用前要通过铁窗纱过滤,除去杂质和团块。主层涂料要涂刷三遍,每遍涂刷都要等上遍涂料干后再涂,且两次涂刷方向最好是相互垂直。

  开槽填补法适用于结构允许开槽而宽度较大但数量不多的裂缝,如墩台或路面混凝土的裂缝。工序为:开槽—涂刷界面处理浆—压抹聚合物砂浆—养护。

  先用凿子和扁铲沿裂缝开槽,槽深和宽约3~5cm,呈U型,用刷子在槽底和两壁均匀涂刷一层界面处理浆,在界面处理浆尚未硬化之前,将拌制好的聚合物水泥砂浆用抹刀压入槽中,压实抹平。在养护时不需要浇水,在湿空气中即可,养护期间不得淋雨、日晒或风吹,最好覆盖一层塑料薄膜。

  这三种方法可以单独使用,也可以同时使用。例如桥梁裂缝的修补可先注浆,在涂膜封闭;而对于路面、墩台的粗大裂缝则采用开槽填补发为宜;为了防止钢筋锈蚀,混凝土受到有害离子的腐蚀,则可以采用涂膜防水处理。

  本工程地下室出现的裂缝经研究决定使用SJ-75混凝土裂缝修补剂进行修补,采用的方法是开槽填补法:首先用切割机在裂缝两边出宽×深=1.2cm×1.0cm的小槽,凿除混凝土,清理干净。再直接用水泥与修补剂配成水泥砂浆修补膏进行修补。具体操作如下:用毛笔或小刷子在混凝土裂缝处涂刷SJ-75裂缝修补剂两遍,待以上涂膜干燥后,选用普通硅酸盐水泥,用SJ-75修补剂调成水泥净浆修补膏即可使用。(配比为:修补剂:水泥=1:3.5)裂缝填补分为两次,第一次填补0.5 cm深,第二次填补浆体高出混凝土表面2~3m m。裂缝修补后除采用薄膜覆盖,防止因雨淋等因素降低修补效果外,还要仍按原设计要求对修补出进行SJ防水涂料施工。特别要注意的是修补剂要存放于室内,避免阳光直射和雨淋。施工温度要求在4℃以上,避免在阴雨天气施工。

  4、小结

  虽然现在混凝土裂缝修补的方法越来越多,效果也越来越好,但与其事后补过还不如事前做好预防工作。通过和现场工作人员的交流,我大致总结出以下几点预防混凝土裂缝的建议;

  1、设计单位应该提出混凝土施工温度控制的具体要求和混凝土施工养护的基本要求,确定外加剂的品种和掺量,确保混凝土收缩与膨胀相抵消;

  2、混凝土配合比控制要求严格,计量要准确,坍落度抽检工作要加强,不能流于形式;

  3、混凝土振捣要密实,拆模后须挂草帘或麻布浇水养护保持湿润状态两天。

  4、施工过程中应经常观察模板的位移和混凝土浇捣的密实情况,不能漏振、过振,且在第一次振捣后要进行第二次振捣。

  5、配置大体积混凝土宜使用低水化热水泥,如矿渣水泥,此外可掺加膨胀剂,同时要采用塑料薄膜和草袋覆盖以确保混凝土内外温差小于25℃。

  6、对于商品混凝土,则要在满足其可泵性、和易性的前提下尽量减小出机时的塌落度、降低砂率、并严格控制骨料的含泥量等。

  我相信只要施工人员本着一颗认真负责的心,严格按规定要求施工,严把质量关。就必定能防患于未来,尽可能地降低混凝土裂缝的出现。


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