混凝土桥梁裂缝分类修补方法标准探讨

发表时间:2016/9/23   来源:《工程建设标准化》2016年8月总第213期   作者:刘明成 杨修志
[导读] 混凝土桥梁裂缝处治是一种经常性的桥梁养护作业,分类处治标准的科学、准确、适当与否对桥梁寿命和美观有着很大影响。

(山东省临沂市公路局,山东,临沂,276001)
  【摘  要】结合多年桥梁养护实践,参照“规范”等有关资料,提出了桥梁裂缝修补方法按宽度划分标准、适用范围、处治对策,在一定程度上弥补了规范中的不足,利于桥梁养护,便于实际操作,符合桥梁精细化养护工作理念。对桥梁裂缝的处治具有一定的指导和借鉴作用。
  【关键词】混凝土桥梁;裂缝修补方法分类;标准;技术措施
  引言
  桥梁裂缝可以说是混凝土结构的“常发病”和“多发病”。随着公路通车时间的延长,运营荷载的递增,沿线桥梁结构裂缝数量将会日益增多,而且裂缝长度、宽度也不断增大。裂缝是反映混凝土结构病害的“晴雨表”。裂缝的出现不仅影响桥梁质量,严重的会危及桥梁使用,甚至会导致桥梁垮塌。为此,需要对公路桥梁进行经常性的监测,发现裂缝及时进行处理,以保证桥梁的安全运营。
  目前,我国现行“公路养护技术规范”(以下称“规范”)中明确了桥梁裂缝宽度限值,而桥梁裂缝修补方法、分类标准尚不明确,结合公路桥梁养护实践,分析了混凝土桥梁裂缝的种类和产生的原因,为方便桥梁养护维修,对裂缝修补的可行办法、分类标准进行探讨,给出了技术措施,以便于实际操作,及时处治裂缝病害,达到防患于未然的作用。
  1.混凝土桥梁裂缝成因及分类
  混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因素相互影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。混凝土桥梁裂缝的种类、其产生的原因如下:
  1.1 成因
  混凝土结构的任何损伤与破坏,一般都是在混凝土中出现裂缝,裂缝是反映混凝土结构病害的晴雨表。所以,对混凝土结构的损伤检测,首先应从对结构的裂缝调查、检测与分析入手。混凝土结构的裂缝是由材料内部的初始缺陷、微裂缝的扩展而引起的。引起裂缝的原因很多,内因是混凝土结构、构件材料质量缺陷,截面尺寸不足、设计、施工、养护失误等;外因是结构超载、位移约束、温度、收缩、徐变影响、灾害损坏影响等。
  混凝土结构、构件因承载力不足而产生的裂缝,开裂只是结构、构件承载力下降的一种表面征兆和构造性的反应,并非导致其承载力下降的实质性原因,故不可能通过单纯的裂缝修补来恢复其承载功能。
  1.2 分类
  混凝土桥梁裂缝分为“结构性裂缝”和“非结构性裂缝”两大类。两类裂缝有明显的区别,危害效果也不相同,有时两类裂缝交融在一起。据有关资料表明,结构性裂缝约占全部裂缝的20%,非结构性裂缝约占全部裂缝的80%。
  (1)结构性裂缝:由外荷载引起的裂缝,称为结构性裂缝(又称为受力裂缝),分为设计性结构裂缝及施工性结构裂缝。其裂缝的分布及宽度与外荷载有关。这种裂缝的出现,预示结构承载力可能不足或存在其他严重问题。
  (2)非结构性裂缝:由变形引起的裂缝,称为非结构性裂缝,分为塑性裂缝、温差裂缝、长期干缩裂缝、龟裂缝及其它侵害性裂缝。如温度变化、混凝土收缩等因素引起的结构变形受到限制时,在结构内部就会产生拉应力,当此应力达到混凝土抗拉强度极限值时,即会引起混凝土裂缝,裂缝一旦出现,变形得到释放,拉应力也就消失了。
  2.混凝土桥梁裂缝表现形式及修补作用
  裂缝是混凝土桥梁最常见的缺陷和主要病害,桥梁病害形成往往是从裂缝先开始的。混凝土桥梁裂缝因桥梁类型不一,其表现形式也多样。
  2.1 表现形式
  裂缝按其表现形式可划分为静止裂缝、活动裂缝和尚在发展的裂缝。


静止裂缝是形态、尺寸和数量已稳定不再发展的裂缝;活动裂缝是宽度在现有环境和工作条件下始终不能稳定、易随着结构构件的受力、变形或环境温度、湿度变化而时张、时闭的裂缝;尚在发展的裂缝是长度、宽度和数量尚在发展,但经历一段时间后发展将会终止的裂缝。
  主要表现为:现浇板式桥梁裂缝纵向开裂,长度基本大于3米,部分贯通整跨;空心板桥裂缝为横向,长度基本与板宽齐,裂缝很细微,基本处于板底横向筋位置;混凝土拱桥裂缝为拱顶处纵向开裂,同时每隔3~5米横向开裂;双曲拱桥拱波纵向裂缝;刚架拱横隔板湿接头裂缝、拱肋裂缝;T梁横隔板连接处裂缝、腹板应力裂缝主要是受力裂缝;
  2.2 修补作用
  裂缝修补后,抵御诱发钢筋锈蚀的介质侵入,延长结构使用寿命;通过对混凝土补强保持结构、构件的完整性;恢复结构的使用功能,提高其防水、防渗能力;消除裂缝对人们形成的心理压力;改善结构外观。
  3.混凝土桥梁裂缝修补方法分类标准
  混凝土桥梁出现裂缝时,只有处治标准明确、细致,符合施工工艺要求,才更方便养护,更好地实施。参照规范分类,结合养护实践,从养护工艺角度,桥梁裂缝修补方法按缝宽划分。
  3.1界面确定
  “规范”规定,混凝土裂缝宽度限值最小为0.20mm,当混凝土桥梁产生的裂缝宽度小于0.20mm时,钢筋一般不会受到锈蚀。但是当裂缝不断增多而且宽度越来越大时,钢筋受到有害介质的侵蚀,桥梁的刚度才会相应降低,桥梁的使用寿命也受到很大的影响。裂缝宽度应小于0.20mm或设计规定的范围,若超过这个范围,那么这种裂缝就不正常了,需要对其成因及安全性作进一步析和鉴定。因此,裂缝修补方法以缝宽0.20mm为界面划分。
  3.2 修补方法
  桥梁裂缝修补的必要性主要看桥梁的种类或者桥梁有裂缝的部位,当年最大的裂缝宽度超过“规范”限值时,必须进行修补。裂缝修补效果主要取决于修补材料的质量与相应的施工工艺水平,早期桥梁裂缝修补,根据裂缝宽度,对不同部位,采用不同的材料和修补方法,主要有以下四种:
  3.2.1 表面封闭法
  (1)分类标准:裂缝宽度δ<0.20mm时,采用表面封闭法。
  (2)处治对策:沿构件表面涂刷水泥浆、胶黏剂等材料修补裂缝。对梁板和其它需要防渗的部位,应在混凝土表面粘贴纤维复合材料以增强封护作用。
  (3)适用范围:此法适用于混凝土表层微细独立裂缝或网状毛细裂纹。
  3.2.2自动低压渗注法
  (1)分类标准:裂缝宽度δ≥0.20mm时,可采用自动低压渗注法。
  (2)处治对策:借助于较小的压力装置,利用注浆材料良好的渗透性能修补裂缝。
  (3)适用范围:此法适用于数量较多,缝宽0.2<δ<1.5mm静止的独立裂缝、贯穿性裂缝以及蜂窝状局部缺陷。
  3.2.3 压力注浆法(“壁可法”)
  (1)分类标准:裂缝宽度δ≥0.20mm时,可采用压力注浆法。
  (2)处治对策:以较高的压力(0.1~0.4MPa)将裂缝修补胶液或水泥浆注入裂缝腔内,达到充填密实的效果。
  (3)适用范围:此法适用于大型结构贯穿性裂缝、大体积混凝土的蜂窝状严重缺陷以及深而蜿蜒的裂缝。
  3.2.4填充密封法
  (1)分类标准:裂缝宽度δ≥0.20mm时,可采用填充密封法。
  (2)处治对策:先在构件表面沿裂缝走向骑缝凿出U形或V形沟槽,清理洁净缝后,用改性环氧树脂或弹性填缝材料填充,必要时以纤维复合材料封闭其表面。
  (3)适用范围:此法适用于处理缝宽δ>0.5mm的活动裂缝和静止裂缝。
  4.结语
  混凝土桥梁裂缝处治是一种经常性的桥梁养护作业,分类处治标准的科学、准确、适当与否对桥梁寿命和美观有着很大影响。受时限、区域、技术的影响,现行技术规范存有一定的缺陷。桥梁按裂缝宽度划分修补方法,是结合多年养护实践并参照有关资料而给出的,在一定程度上弥补了“规范”的不足,符合桥梁精细化养护的理念。真理无止境,裂缝标准划分的准确性、合理性以及先进的裂缝填封工艺、新的处治设备,需要我们进一步在养护实践中不断完善和发展。
  参考文献:
  [1]JTGH10—2009?公路养护技术规范﹝S﹞?北京:人民交通出版社,2009.12
  [2]杨修志著?路桥管养应用技术.(路桥的凝聚Ⅱ)﹝M﹞?济南:山东友谊出版社,2012.2
  [3]杨修志编著?桥梁养护技术应用与实践﹝M﹞?北京:人民交通出版社,2013.3
  [4]张明喜?桥梁混凝土结构裂缝的处理方法探析﹝J﹞?交通标准化,2011(18)
  [5]张鲲?浅谈混凝土桥梁裂缝的分类及其防治方法﹝J﹞?山西建筑,2011(11)

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