对混凝土梁裂缝成因及修补技术的探讨

一 、混凝土桥梁裂缝的成因及评定 在当前运输繁忙，提高车速，上重载的大趋势下，圬工梁将经受严峻的考验。随着 混凝土梁的广泛应用，人们逐渐认识到混凝土粱并非是免维修l的永久性结构物。即使是 建造时工程质量良好的混凝土梁，在列车荷载的反复冲击、温度变化、大气中酸性腐蚀 等多种因素作用下，也会逐渐劣化，产生裂缝病害 更何况许多混凝土存在较大的不足。 混凝土梁裂缝产生原因可归纳为以下几个方面的因素：桥梁裂缝修补 1， 设计上考虑不周，重视梁的强度，抗裂性等硬性指标，忽视粱的构造细节，耐 候性等软指标 主要表现在：桥梁裂缝修补 (1) 混凝土的保护层厚度较小； (2)桥面设计不合理，首先是排水管过短，造成污水沿梁体表面流淌，水分渗人梁 体内，致使钢筋锈蚀而引起裂缝；其次是防水层保护层强度不足，砂浆保护层易裂损，引 起防水层破损，造成梁体渗水。桥梁裂缝修补 2． 制造质量不良， 主要表现在：桥梁裂缝修补 (1)冬季制梁室内外温差大，脱模后气温不当， 硬化干缩；桥梁裂缝修补 (2)工厂制梁时，为了提高产量，加快周转时间，使用高热水泥及过多的水泥用量；桥梁裂缝修补 (3)制梁时缺乏严格的生产工艺，制模和捣固设备未跟上，赶进度，砂石含泥量超 标，不清洗，水泥用量不足，振捣不实，造成梁体蜂窝麻面较多，混凝土强度不足。 桥梁裂缝修补3． 材料使用不当。主要表现在：桥梁裂缝修补 (1)水泥或集料中碱度量高，砂石骨料中，含有活性硅；桥梁裂缝修补 (2)不恰当的使用混凝土外加剂，棍凝土材料的干燥收缩，混凝土中掺加了有害离 子等，导致大批桥梁发生碱骨料反应。 桥梁裂缝修补4． 酸性大气造成梁体中性化。对于较低等级有16米Ⅱ型粱，特别是在城市工业区 附近，在大气中酸性的腐蚀下，使用仅30多年的时间，钢筋保护层中性化，使钢筋失去 碱性环境，造成钢筋锈蚀，致使保护层脱落、露筋。 要进行裂缝评定，首先要根据具体桥梁裂缝的表现状态，竣工资料，气象条件，工 业环境与实测混凝土的强度碳化深度以及桥梁中部的实际挠度值，辅以一定的化学分析， 来找原因，方可“标本兼治”。根据裂缝成因和特征，判断结构受力工作状态，评定结构， 它具有简便、迅速的优点，但它只是一种定性的分析评定方法，而不能定量地分析结构 的安全性，必要时要进行强度计算及荷载试验。对龟裂，细浅的收缩裂缝一般不予修补。 但于预应力混凝土梁沿预应力筋方向的裂缝、普通钢筋混凝土梁沿主筋及轧筋方向的裂 缝以及预应力混凝土梁封端混凝土裂缝等，一般应予以修补和处理。对贯穿性裂缝，其 缝竟超过0．3mm，长度伸到受压区，裂缝已贯穿整个载面或部分载面，应根据危害程度， 采取必要加固修补措施。 二、对裂缝修补方法及技术的综述 目前，国内外在治理钢筋混凝土开裂等工程问题时，主要是根据结构损坏程度不同， 裂缝宽度， 钢筋锈蚀程度，承载能力等采取以下措施。 1 结构承载力显著降低，钢筋大范围锈蚀，严重影响结构安全的，可采取如下措 施：桥梁裂缝修补 (1) 换梁；桥梁裂缝修补 (2)外加预应力技术；桥梁裂缝修补 (3)增大截面技术； (4) 粘贴钢板补强技术；桥梁裂缝修补 (5)改善结构体系技术等。 2． 结构承载能力未显著降低，钢筋轻微锈蚀，或锈蚀虽然严重但整体承载能力并 未影响使用安全的， 则： (1)沿受力方向的受压区裂缝，可采用粘结强度高的环氧类浆液进行压力注浆，使 干裂的混凝土形成一个整体，增加抗力(适用于：缝竟0．1—2mm)。 (2)沿受拉筋方向的纵向裂缝及横向裂缝并伴随有钢筋锈蚀，过去采用开槽填补法， 现在采用具有良好的粘结力，同时又具备良好延性注浆液进行压浆处理， 良好的粘结力 是为了保证足够的钢筋握裹力， 良好的延性是为了确保混凝土在受拉度形时产生一定的 变形，而不至于把旧混凝土重新拉裂(适用于：缝竟0．1—3mm)。桥梁裂缝修补 (3)混凝土开裂同时伴随着有大面积脱落，可采取喷抹馄凝土修补，在喷混凝土中 应掺人中性速凝剂以及微膨胀剂，这是由于新老混凝土粘结力较高， 中性速凝剂不会显 著降低后期强度，微膨胀剂的作用主要是减少喷混凝土收缩开裂。 此外，在对上述大面积开裂脱落采用聚合物混凝土修补方法。聚合物混凝土优点是 粘结力强，变性能力强，抗裂性好，防水防锈能力高，适台于动载结构。 对于裂缝修补技术，除了最近美国创造的真空注人法以外，低压压注浆液法在国内 外都普遍认为是一种较好的选择。但过去采用的高压压浆液法由于压力大，对混凝土具 有离散性，意外情况较多， 配比复杂，质量不稳定等诸多不利因素已逐步被淘汰。铁科 院的“T型活塞式弹力补缝器 方法就属于此类方法。对注浆材料均采用改性环氧树脂作 为注浆液，它具有质量保证，工艺简单易操作等优点， 另外，同时用聚合物浆液对粱体 表面进行封闭，使粱体混凝土的孔隙被聚合物所充填，从而大大提高抵卸外界水、酸及 有害离子腐蚀的能力 三、混凝土梁裂缝修补技术及施工组织方面的一些经验 我段管内共有某桥梁厂生产的Ⅱ 型1 6米圬工梁167孔，T型预应力混凝土梁7O孔， 早在1982年、1983年、1984年三年时问，对全段的1]4孔裂缝桥梁进行了压浆封闭，采 用高压压浆液法，暂时消灭了这一病害。但从1993年开始，叉发现过去处理过的许多桥 梁有裂缝产生，有不少是在过支压浆的位置上产生的。根据统计，1994年初我段有0．2 毫米以上裂纹的Ⅱ型圬工粱孔数有131孔。据分析主要是由于制造质量不良引起。其中 大麻水大桥第A：／L，锅铲湾大桥第三孔，新店子立交桥第二孔，新寨大桥第五孔均有相 当严重的大面积棍凝土剥落， 主筋锈蚀达到2毫米左右，从1 994年至1 997年陆续对川I 黔线计86孔Ⅱ 型梁进行了裂缝修补。所采用的材料及机具均采用铁科院研制的TK 型补 缝胶，ZV 型修补胶，TZ型封缝胶，ZB型罩面胶，T型弹力补缝器等配套器具工序为； 搭脚手架一照明一测绘裂缝图一测缝宽、长、记录、分析评定一裂缝打标记一裂缝表面 清理一标记注浆咀位置一封缝一试风补漏一配料一压浆一再压浆一铲击注浆咀一表面打 磨清洗、修补一涂装罩面一拆脚手架 2． 混凝土梁修补技术方面的一些经验 (1)材料的用途和配比见表1。 (2)注意各种材料的贮存期，TK 型注缝胶中有效贮存期甲液为半年，乙液为三个 月，TF型封缝胶及ZV 型粉补胶，ZB型罩面胶均为一年，超过贮存期后产生沉淀和化学 反应，材料均有不同程度的变质，效果欠佳。 (3)对于中问排水的Ⅱ 型梁，为防止污水浸湿渗入粱体内侧，可补作滴水帘。用修 补胶将的确良布牯在粱缘即可(的确良布先用修补胶两面各刷两遍)。 (4)对于大面积脱块、露筋，过去整治工序是：凿除裂缝处混凝土面保护层一钢筋 除锈一打磨清洗一填捣聚合物混凝土，特别严重的用环氧砂浆填捣，但由于列车振动，对 新补混凝土的影响，效果不太好，后来我们采用五合板作摸子，填捣之后，关模， 中问 用一层塑料薄膜保证脱模后的外观，让新老混凝土一起振动，效果相当好。对于lm 、5crn 厚以下的膜块效果相当不错，经过～ 年时间的观测， 敲击无空响，也无裂缝产生， 证明 新老混凝土粘结牢固。 (5)对于有些空响严重，混凝土结构性差的地方，建议打掉局部混凝土，用上述第 4条的方法重新修补。 3． 混凝土梁裂缝修补施工组织方面的一些经验 (1)制定比较完善的技术标准和施工细则。 根据现场经验和有关资料标准，制定了《混凝土粱裂缝修补施工细则》及《施工安 全细则》，从而规范施工作业，保证施工质量奠定了良好基础，对一般的修补均要求绘制 裂缝图，空壳位置图，对严重的则要照相存档。桥梁裂缝修补(2)推行全面质量管理，强化安全措施 将安全责任和技术责任落实到人头，规范施工记录，做到每一个步骤都有人监督，有 人签字，方可进行下一个步骤，建立修补原始档案资料，严格修补工艺， 因为混凝土粱 修补工艺复杂，一个环节不填将导致修补失败。通过推行全面质量管理来确保行车安全、 人身安全、修补质量并提高修补工作效率。桥梁裂缝修补 (3)进行病害综合整治，全面改善设备质量 我们在整治桥梁裂缝的同时，对同座桥的封端混凝土通缝、槽隔板断裂、裂缝等病 害也进行了修剂处理，对中间排水的Ⅱ 型粱补作了滴水帘。 四、初步效果 1． 施工质量回检 从1994年7月至9月压浆封闭之后，采取用钻取小芯样发现，浆液已充满了裂纹， 木锤敲打无空响，在采用zv剂涂膜的裂纹表面未见鼓泡、剥落和皱皮及粉化现象，无新 裂纹产生，效果良好。尤其是对裂纹相当严重的锅铲湾大桥第三孔右片外肋外侧的大面 积脱壳，是因为梁体“先锈后裂” 引起的，经过处理后，取消慢行40公里／d,时，恢复 正常速度， 至今无异常情况发生。 1 995年新店子桥第二孔，1997年新寨大桥第五孔，均主筋锈蚀达2mm，有3—5根 箍筋锈断，lm 左右剥壳4处，混凝土粉化达0．45m3。经过处理后，新旧混凝土粘结牢 固，至今无新裂纹产生，且裂体外观光泽、整洁、美观，也无异常现象。桥梁裂缝修补 2． 圬工粱表面碳化深度的对比 1994年7月和1 996年5月两次分别对锅铲湾大桥第三孔右片外助外侧混凝土表面 的碳化深度作了测试，其数据见表2。 从表2可看出．一般的200号圬工梁中性化深度发展速度为o．71ram／年，很显然，在 这2O个月的时间里其碳化速度大大降低了。 五、对混凝土裂缝修补工作以后发展的探讨 (1)混凝土梁裂缝病害与其它病害及缺陷是有关系的，只有进行综合整治，才能达 到事半功倍的目的。比如说，防水层失效，泄水管过短，道床板结等， 由于雨水污水渗 入梁体，对桥梁裂纹的产生发展是起到了一定作用的。 (2)有必要尽快制定《对于混凝土梁裂缝病害可靠性鉴定标准》，采用综合评定法， 分为几个等级， 以便对结构剩余寿命的预测。 (3)有必要配备一些无损伤检测仪，比如说“钢筋锈蚀仪”、“保护层测厚仪”、“超 声波检测仪”、“混凝土取样机 。我们现在对混凝土梁的鉴定所采取的数据是不精确的， 还停留在五十年代的水平， 只有借助仪器，才能作出定量分析和结构检算。 (4)作为养护维修部门，更要做好运营设备的检查工作，特别是容易发生病害的薄 弱部位，更要经常检查， 以便早发现，早处理。

需要此文献的朋友，请扫描二维码联系客服，免费发送。