混凝土结构出现裂缝是十分普遍的现象, 钢筋混凝土结构中裂缝出现的类型较多,产生裂缝的原因也是情况各异,是工程常见的质量通病,也是长期困扰建筑工程的一个问题。本文分析了缝隙出现的原因以及应对措施。  

一、钢筋混凝土结构裂缝分析  

1、混凝土结构裂缝种类分析  

1.1 混凝土拌合物沉降裂缝 

这种裂缝的发生,往往是采用大流动性混凝土拌合物时发生的裂缝。大流动性混凝土拌合物在混凝土初凝前,混凝土拌合物中的粗集料始终处于一种自由体,虽然经过振动器械进行了振动,内部的孔隙也基本排除,但在混凝土内部的粗集料本身在自身重力的作用下缓慢下沉。对于钢筋混凝土结构,在混凝土没有达到初凝前,其内部的粗集料继续处于下沉状态,而混凝土沿着钢筋的下方继续下沉,由于在钢筋的作用下,钢筋上面的混凝土被钢筋支护,在钢筋上表面沿着钢筋的走向产生裂缝,这种裂缝的深度一般只达到钢筋表面为止。 

1.2早期混凝土干缩裂缝  

这种裂缝一般出现在混凝土较薄的结构,如现浇楼板混凝土、道路混凝土、地坪等混凝土,在结构断面不大于300mm、混凝土坍落度大于100m时,最容易发生此种裂缝。这种裂缝产生的原因是混凝土拌合物在浇捣完毕后,混凝土拌合物内部的水分一部分泌出流失,一部分被水泥水化所用,另外一部分被蒸发,尤其是在干热、风较大的季节以及在空中的薄壁结构板,混凝土拌合物则更容易出现失水干缩而发生裂缝。 

1.3混凝土应力裂缝  

a.混凝土温度应力裂缝。在混凝土硬化过程中,混凝土结构可能要承受各种温度和湿度及其他原因引起的变形,因为混凝土在内、外约束应力作用的情况下,结构的自约束应力由于非线性的不均匀变形引起,并可能产生局部裂缝或贯穿性裂缝。因为混凝土拌合物内的水泥在水化时,要产生大量的水化热,当混凝土内外温差超过一定限度混凝土的拉应力小于混凝土的热胀应力时,便会产生温度应力裂缝。b.混凝土自应力裂缝。在混凝土硬化后,即使混凝土没有受任何荷重的作用,也会因其自身的收缩而产生裂缝。尤其是在夏季的混凝土施工中,更容易发生这种裂缝。这种裂缝往往是在混凝土墙板上产生,它的形式一般为上下贯通的裂缝,这种裂缝是混凝土的自应力引起的,原因是混凝土在水泥水化热达到一定温度的时候,混凝土的膨胀应力开始消失,而此时的混凝土开始产生收缩。这种收缩是均匀的收缩,所以在此种条件下,混凝土墙板的裂缝呈现出有规律性的裂缝。c.荷载变形裂缝。这种裂缝一般由两种情况造成:一是在混凝土结构还未达到设计要求的强度时,被车辆或重物碾压或撞、砸而造成的变形缝;二是即使混凝土已经达到了设计强度,而在混凝土墙板或薄壁结构物撞击或超荷载堆放而造成的裂缝。后者出现的裂缝一般较为明显,属于贯穿性的裂缝。  

二、裂缝形成原因 

1、模板 

支模的方法不妥,有个别工地支柱下面的土未夯实、未设置足够底面积的垫木,有时模板支撑系统的刚度不够,使支柱下陷,有过早拆模的现象,拆模后未做临时支撑就承受过大的施工荷载等。 

近年来建筑楼板施工多采用竹胶板做模板,竹胶板铺设后应使用钉子与下面的木方支撑肋钉牢固,否则竹胶板与木方之间会产生空隙,当受到上部压力时,竹胶板会下陷变形。 

2、钢筋、材料的加工、安装 

在钢筋混凝土结构中,钢筋的强度,塑性性能与混凝土的粘结力以及配置是否正确等都会对结构的强度、刚度和裂缝有直接的影响。 

3、水泥供应和使用 

用户对不同水泥的特性不了解,主要表现在任何工程、任何部位、任何施工气候条件千篇一律的使用普硅水泥,无论对于确保工程质量还是降低造价都没有好处;水泥采购上只求价格便宜没有重视产品质量和厂家的信誉。4、混凝土的养护 

混凝土养护不及时,没有覆盖,表面游离水蒸发过快,产生急剧的体积收缩;使用收缩率较大的水泥,水泥用量过多,或使用过量的粉砂,混凝土稠度不当,浇筑后骨料下沉,上下收缩不一致,或水灰比过大,模板过于干燥,拆模或拆除覆盖物时混凝土与外界温差过大等,或大体积混凝土都可能发生裂缝。 

5 、混凝土的水化热 

在混凝土的硬化过程中,水泥的水化反应产生大量的水化热,使混凝土的内部、外部产生温差,随着混凝土的硬化过程的发展,当混凝土冷却时就出现了收缩的差别,因而会在混凝土构件的表面产生裂缝,大体积混凝土构件由于浇注的持续性、持久性,使得水泥的水化反应也在不断发生,所以大体积砼构件较一般混凝土构件更易产生因水泥水化而引起的裂缝。因此在大体积混凝土施工过程中,正确的选用水泥的品种和适当的减水外加剂,可减少大体积混凝土因水泥水化形成的裂缝。 

6、商品砼自身原因剧烈的市场竞争,导致各商品砼厂商以采用大粉煤灰掺量,低价位、低性能的砼处掺剂,以及细度模数低、含泥量较高的中细砂作为降低价格和成本的主要竞争手段。混凝土强度值对水灰比的变化十分敏感,水、水泥、外掺混合材料等计量偏差,将直接影响混凝土的强度。而采用含泥量大的砂配制的混凝土收缩大,抗拉强度低,容易因塑性收缩而产生裂缝。泵送砼坍落度大,易产生局部粗骨料少、砂浆多的现象,此时,砼脱水干缩时,就会产生表面裂缝。 

三、裂缝的修补方法 

1、认真清理外表  

1.1认真地清理其外在的杂物,将其结构层显示出来,通过技术方法毒气进行处理。 1.2用角磨机将被粘贴的混凝土表面打磨平整,除去表层浮浆、油污等杂质及混凝土碳化层,直至完全露出混凝土结构新面。 1.3转角部位应进行导角处理并打磨成圆弧状,圆弧半径不应小于20mm。 1.4用吹风机除去混凝土表面粉尘并保持干燥。 1.5按设计要求对裂缝进行封闭处理,把K801结构胶泥延裂缝用刮板刮满,再延裂缝刷稀释胶泥宽5cm的封闭带。 

2、涂刷底层涂料 

将底层涂料各组分按比例称量准确,搅拌均匀;用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面,直到混凝土表面完全覆盖树脂为止;自然风干至表面手指接触感觉干燥后,打磨表层凸起部分至平整。 

3、表面凿槽嵌补 

沿混凝土裂缝凿一条深槽,槽内嵌水泥砂浆或环氧胶泥、聚氯乙烯胶泥、沥青油膏等,表面作砂浆保护层。槽内混凝土面应修理平整并清洗干净,不平处用水泥砂浆填补,保持槽内干燥,否则应先导渗、烘干,待槽内干燥后再行嵌补。环氧煤焦油胶泥可在潮湿情况下填补,但不能有淌水现象。嵌补前先用素水泥浆或稀胶泥在基层刷一层,然后用抹子或刮刀将砂浆或环氧胶泥、聚氯乙烯胶泥嵌入槽内压实,最后用1:2的水泥砂浆抹平压光。在侧面或顶面嵌填时,应使用封槽托板逐段嵌托并压紧,待凝固后再将托板去掉。 

4、粘贴碳纤维 

按施工要求剪裁碳纤维片,并配制浸渍树脂;用干燥的滚筒将浸渍树脂均匀涂刷于构建表面,进行下层树脂作业,作业方式同地层;粘贴碳纤维布于下层树脂上,以滚筒压底使其充分结合,并使浸渍树脂充分浸入碳纤维中,避免出现空鼓;碳纤维布粘贴30 分钟后,用滚筒将浸渍树脂均匀的涂刷于碳纤维布上,进行上层树脂作业;自然分干过程中必须适当养护,避免被水、粉尘污染。 

5、养护 

粘贴碳纤维布后需自然养护24 小时,以达到初期固化,并保证期间不受干扰。注意要点:施工在5℃以上环境温度条件下进行;碳纤维片为导电材料,使用碳纤维片材时应尽量远离电器设备及电源;使用中应避免碳纤维片的弯折。 

结束语 

混凝土产生裂缝是不可避免的,其微观裂缝是本身物理力学性质决定的,但它的有害程度是可以控制的,缩小温差,温度差抑止收缩,保证混凝土自身强度,来防止钢筋混凝结构裂缝的产生。 

由于桥梁伸缩缝的施工质量好坏是影响桥梁是否能正常使用的重要环节,所以,对桥梁伸缩缝的施工质量进行控制一直是桥梁工程施工的技术人员所注意的问题。在工程的实施全过程中,只有工程技术人员从伸缩缝的设计到施工全过程进行严格管理,并采取科学的对策和措施,只有这样才能确定桥梁伸缩缝的质量。 

桥梁伸缩缝是桥梁的重要组成部分之一,它可以协调桥梁建筑材料的物理性能所引起的上部结果之间的联结,以及车辆荷载环境特征所引起的位移。但是在桥梁的长时间使用过程中,常常会遇到桥梁伸缩缝处出现破坏,路面损坏,出现高低不平的错台等不良的问题。这一系列的问题将会使车辆在通过桥梁时产生跳动与冲击,这样就会对桥梁和路面造成附加的冲击荷载,同时会使司乘人员感到不适,并有可能引起行车事故。所以,对桥梁伸缩缝施工质量的严格控制,从而达到延长桥梁使用寿命的目的,就显得很有必要性了。 

1、桥梁伸缩缝的分类 

(1)钢板式伸缩缝 

对于钢板式伸缩缝形式主要有以下两种:第一种是搭接板式伸缩缝,它有一定的强度,可以实现较大车轮荷载承受,但行驶性、耐久性以及吸震性就显的很差;第二种是锌铁皮U型伸缩缝,它多用在人行道上,该种伸缩缝不仅造价低,而且施工方便。 

(2)板式橡胶伸缩缝 

由于橡胶材料的吸震性和密易性,使得其减少噪声性能和防水性能较好, 并且它的施工工艺简单、伸缩量都可以满足一般大桥的需要,所以板式橡胶伸缩缝的适用范围最为广泛。 

(3)填塞式伸缩缝 

这种伸缩缝的伸缩量相对来说较小,大约在0~25mm之间,由于油毛毡和沥青作为其使用的材料,因此这种伸缩缝的施工工艺比较简单,并且造价也比较低,它一般应用在小跨径旧桥。这种伸缩缝在热涨时,其中的填充物容易被挤出,并且冷缩时挤出的填料又不能复原,还会造成板体钢筋的腐蚀,因此它的使用年限较短。 

(4)土工布伸缩缝 

由于土工布伸缩缝使用的是锌铁皮 U 型伸缩缝的改造型,因此其具备经济性好、施工简单及行车舒适性等优点,从理论上讲它将好于其他类型的伸缩缝。 

2、桥梁伸缩缝常出现的问题及成因 

2.1 桥梁伸缩缝常出现的问题 

桥梁伸缩缝的定义,即为了满足材料胀缩变形需要,在桥梁上部结构中设置的间隙。桥梁伸缩缝的意义在于,它可以协调桥梁建筑材料的物理性能所引起的上部结果之间的联结,以及车辆荷载环境特征所引起的位移。目前,桥梁伸缩缝的现状主要有以下三个方面: 

第一方面,由于土局部过早破坏,从而导致异型板变形引起破坏; 

第二方面,由于两异型板过早变形扭曲,从而逐渐造成破坏; 

第三方面,由于橡胶条过早损坏,从而造成杂物及桥面排水直接排到下面的梁端以及支座,造成支座过早损坏。 

如果伸缩缝遭到损坏后,就会对行车的舒适性和安全性带来很大隐患。当在伸缩缝损坏初期时维修比较困难,并且在维修时还不能中断交通,而行车的影响也会对施工质量也存在影响。 

2.2影响伸缩量的成因 

(1)温度变化对桥梁伸缩量的影响 

由于温度会使桥梁内部温度分布不平衡,这样就会导致大跨径桥梁的端部产生角度的变位,一般情况下跨径比值较小,可以忽略不计;但是对于大跨径桥梁,设计时应该充分的考虑。因此,可见温度的变化是影响伸缩量的主要因素, 

(2)地震也会使构造物发生变位 

一般情况下,地震对桥梁伸缩装里的变位影响非常复杂,当前还不能准确把握,因此在设计伸缩装里时可以不做考虑。 

(3)各类待重所引起的桥梁拢度 

恒载、活载等能够使桥梁端部发生相应的角变位,并且使伸缩装里产生水平、垂直及角变位。在加宽桥面而要设里纵向伸缩装里的情况下,一定要注意在振动时变位随时间变化的相位差。 

(4)坡对变位的影响 

当遇到纵坡较大的桥,施工时就可以把活动支座看为是水平的,对纵坡大且组合钢桥变位大的情况下,要设计的设计伸缩装置。 

3、桥梁伸缩缝的施工过程及方法 

3.1桥梁伸缩缝施工前准备 

当桥梁伸缩缝施工前期,就要提前做好以下几点的施工准备工作: 

(1)对于桥梁伸缩缝施工用的材料――混凝土,一定要选用优质水泥和骨料,而且要对其进行各项指标试验,合格后方可使用。在通常情况下混凝土的强度要比梁体的高一个等级,同时在需要时还要掺加一定的外加剂; 

(2)在不同气温条件下安装定位值可能出现不同的值,因此,就要求安装定位值时,必须满足在最低气温时不能超过行车要求的最大缝隙,而在最高气温时伸缩缝还剩有最小的工作宽度和一定的富余。 

(3)对于桥面的准备工作,一般要求伸缩缝的施工都在桥面黑色铺装连续摊铺完成以后进行,这样才能确保施工控制简单又能达到高质量; 

(4)对于伸缩缝,在施工前必须检查伸缩缝的质量,一定要严格按照生产厂家要求的方法,如进行装卸、放置和运输的方法等。而对于产生弯曲、扭转的伸缩缝则不能使用; 

3.2桥梁伸缩缝的施工过程及方法 

在做好桥梁伸缩缝施工前相关的准备工作后,下面就是桥梁伸缩缝的施工了。一般而言,桥梁伸缩缝的施工基本分为四个步骤,分别为:开槽 、安装、浇注混凝土以及养护。 

4、桥梁伸缩缝的施工质量控制措施 

4.1桥梁伸缩缝质量好坏将对其后期使用产生不良影响 

众所周知,材料会因为天气的原因,产生热胀冷缩的现象。混凝土的收缩会直接引起的桥梁挠度、桥面纵坡及行车制动力等的变化,这些变化很容易使桥梁伸缩缝产生缝体脱落和现浇混凝土表面局部剥落等现象的发生,严重的还将会破损等病害。这一切不仅仅会造成车辆行驶时运行不稳,而且将会造成桥梁整体的服务水平下降,甚至还会影响到桥梁的安全。 

4.2桥梁伸缩缝施工质量控制的方法 

因此,在桥梁伸缩缝施工过程中加强管理就显得很有必要了,只有这样才能保证桥梁伸缩缝的质量,具体措施如下: 

(1)要在材料选择上选择适合伸缩缝装置。要达到这个要求就需要做到以下几点:能够协调上部结构梁与梁之间及其梁与台之间的位移;在车辆通行时要达到平稳、舒畅的目的;还能够做到防止垃圾和雨水渗入;做到抵抗机械磨损和碰撞,经久耐用的要求。而作为考虑的首要因素,就是伸缩缝装置的刚度和质量。 

(2)慎重选择新型伸缩缝。对于以往伸缩缝总存在种种不足,目前市场上陆续出现一些新型的伸缩缝,如GTF 无缝伸缩缝、BEJ 弹性混凝土伸缩缝等,这些新兴伸缩缝与以往伸缩缝材料相比都会有一些新的有点,除了优点以外它也会有一定的适用条件和范围。 

(3)注重伸缩缝施工过程的控制。在桥梁施工过程中,特别要注意和伸缩缝安装有关的预埋和预留,一定要做到准确的安装,牢固的焊接;在安装前要完全彻底清理桥端缝隙中存在的杂物,并且槽口清理尺寸要足够,冲洗也要干净,最好在气温偏低时安装进行;焊接长度应满足规范要求,还要注意焊接顺序;由于要抵消锚固混凝土形成强度过程中产生的收缩裂缝,还要提高混凝土抗振抗渗的密实度,就采用快凝高强膨胀混凝土。 

5、经验总结 

  总而言之,桥梁伸缩缝对整个桥梁的重要性是不可忽视的,是值得我们所高度重视的。因为,桥梁伸缩缝质量的好坏对于桥梁整体结构会产生很大的影响,也会带来一定的后遗症,要对伸缩缝从设计到施工全过程进行严格的把关,只要这样才能确保桥梁伸缩缝的质量。