箱梁裂缝成因及防控措施分析-技术创新

箱梁裂缝成因及防控措施分析

日期：2017-6-29 9:38:33　来源：互联网　浏览数：
　

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1·混凝土裂缝的类型
    根据混凝土内出现裂缝的深度不同，可将其分为贯穿性裂缝、深层裂缝和表面裂缝等不同类型[1]。所谓贯穿型裂缝，即所产生的混凝土裂缝在结构中出现了断面现象，给整体建筑结构的稳定性和耐久性等都造成了较为严重的损害，甚至影响结构功能的实现；深层裂缝是由于裂缝进一步破坏所引起，也给建筑整体结构带来了威胁；表面裂缝似乎与结构性裂缝无关，然而，在混凝土收缩过程中，则会因裂缝处所产生的应力集中而加剧裂缝的扩大，其潜在隐患也不容忽视。
    2· 混凝土裂缝的成因
    2.1 干缩引起的裂缝
    干缩裂缝的出现大多出现在两个时间节点上：混凝土养护工作完成后的一段时间内；混凝土浇筑工作完成的一周后。引起裂缝的原因主要是混凝土水泥浆中的水分不断蒸发，混凝土也逐渐干缩，并根据混凝土内外水分蒸发程度的不同而出现不同的结构变形，这是一种不可逆的物理过程[2]。简言之，混凝土的干缩变形极大程度上受到外部环境的影响，表面水分蒸发的越快结构出现的变形就越大，内部水分因蒸发慢，所以内部变形会相对较小，这两种拉应力的不匹配就造成了裂缝的出现。经过工程实践总结发现，混凝土干缩裂缝多为表面性的，且裂缝较细浅，多为平行线或网状线，宽度一般为0.05～0.2 mm；在大体积的混凝土中，平面部位更为高发；在较薄的梁板中，短向分布较多。我们都知道，混凝土的干缩裂缝与其抗渗性和耐久性密切相关，特别是在水压的作用下，甚至会因水力劈裂作用而影响混凝土建筑结构的承载力。而与混凝土干缩状况密不可分的影响因素主要包括混凝土的水灰比、水泥的成分和用量、集料的性质和用量，以及外加剂的用量等。
    2.2 塑性收缩裂缝
    塑性收缩，指的是混凝土在凝结前，因表面水分的蒸发较快而产生的收缩。该种裂缝的出现多在干热天气或有大风天气时，裂缝具有中间宽、两端细且长短不一、不连贯的特点，裂缝的长度在0.2~3 m之间，宽度可达1～5 mm。经过对引发该种裂缝的原因探究，其主要成因包括：混凝土在终凝前的强度已经很小，甚至没有，或者是混凝土在终凝之初时，受到高温天气或者大风气候等外在因素的影响，导致混凝土表面的水分过快或过度蒸发，在混凝土结构内部的毛细管中形成了巨大的负压力量，使得混凝土体积收缩过快，当混凝土本身的强度无法与其收缩速率相抗衡而产生应力的时候，就出现了龟裂。经过现场勘察发现，影响混凝土塑性收缩开裂与混凝土的水灰比、凝结时间、外部环境条件、外部温度、混凝土凝结时的风速，及外部的相对湿度状况等有着密切的联系。
    2.3 化学反应裂缝
    在钢筋混凝土结构的建筑中产生的裂缝多是化学反应（包括碱骨料反应和钢筋锈蚀）引起的。究其根源，主要在于混凝土经过搅拌后会产生碱性离子，当它们遇到那些活性骨料之后就会产生化学反应，并随着在周围环境中所吸收水分的增加而出现体积的扩大，最终导致混凝土出现酥松，最后在其承载力不断减弱的情况下膨胀开裂。由于该裂缝多发生在混凝土结构使用过程中，当发现此种裂缝时很难找到有效的补救措施，因此必须在施工过程中采取有效措施加以干预，预防此种裂缝的出现。
    3· 箱梁混凝土裂缝的防控措施
    3.1 表面修补法
    这是一种最为简单且常见的原始修补方法，该方法较为适合那些稳定性较好、且对箱梁结构承载力不具有影响的表面裂缝和深进裂缝的处理[3]。而具体的处理方法为：可以将水泥浆、环氧胶泥等涂抹在裂缝的表面，也可以在出现裂缝的混凝土表面做涂刷油漆、沥青等防腐材料的处理。这样一方面能够对混凝土结构建筑起到防护作用；另一方面也能够减少混凝土在受力作用时出现裂度增加。此外，在具体的建筑施工中，我们也经常采用在箱梁混凝土裂缝表面粘贴玻璃纤维布的方法来进行修补。
    3.2 灌浆、嵌缝封堵法
    所谓灌浆法，就是通过压力设备把胶结材料压进混凝土结构出现的裂缝内，该材料在硬化之会和原来的混凝土结构形成一个整体，并发挥其封堵加固的作用。这种方法较为适合已经对箱梁结构整体性有影响或者受裂缝影响出现渗漏问题的混凝土裂缝的修补。具体到工程实践中，我们较为多用的胶结材料包括水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。
    而嵌缝法是箱梁工程实践中应用最为普及的一种裂缝封堵方法，它是将聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶沿着混凝土出现裂缝的凿槽进行嵌填的一种方法，除了上述提到的塑性材料外，聚合物水泥砂浆等刚性止水材料也可用于该方法中。
    3.3 结构加固法
    结构加固法多适用于箱梁混凝土裂缝已经严重影响或威胁到建筑结构的性能时，就必须采取该方法进行加固处理。在工程实践中，进行结构加固处理的具体方法主要包括：加大混凝土结构的截面面积、在构件的角部外包型钢、预应力法加固、粘贴钢板法加固、增设支点法加固、喷射混凝土补强法加固等多种方法。
    3.4 混凝土置换法
    当箱梁混凝土受到严重损坏而出现较大裂缝时，多采用此方法。其作用原理为先去掉受损的混凝土，再将新的混凝土或其它材料进行对等的置换。在工程实践中，我们经常用到的置换材料除了普通混凝土或水泥砂浆外，聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆也可应用于该方法中。
    3.5 电化学防护法
    它利用电场作用力，引发混凝土介质（混凝土或钢筋混凝土）所处的环境发生变化，进使钢筋钝化，降低其被腐蚀性[4]。在工程实践中，我们在裂缝处理中常用且有效的化学防护法主要包括阴极防护法、氯盐提取法和碱性复原法。
    3.6 仿生愈合法
    作为一种新的高科技裂缝处理方法，采用的是模仿生物组织自动分泌愈合刨伤部位所需物质，并使刨伤尽快愈合的一种方法。要实现这一目的，只需要在传统的混凝土配比中加入含掂结剂的液芯纤维或胶囊等特殊组分，即可在其内部自动生成智能型的仿生愈合神经网络，一旦箱梁出现混凝土裂缝，就会自动开启重新愈合的功能，让裂缝消失于无形。
    4 ·结语
    笔者在工程构件预制过程中发现，混凝土在初成型的24 h 内，尤其是前12 h 内能否保持恒定的温度和湿度直接影响砼后期强度及裂缝[5]。比如笔者参建的白疙瘩至明水段高速公路因项目地处戈壁滩，水资源极度缺乏、大风天气频繁，在项目箱涵、箱梁等集中预制时采用了蒸汽养生，即节约了水资源，且砼强度及裂缝预防得到很好的保障。在施工过程中我总结出无论外部气候寒冷还是炎热，砼在初浇筑完的12 h 内若篷布全封闭并通蒸汽，第二天掀篷布拆模，那么砼强度能在三天内达到设计强度的100%。若砼浇筑完，施工人眼觉得气候比较适宜，只是顶面覆盖篷布然后箱梁或箱涵内通蒸汽，那么经后期强度检测，三天只能达到设计强度的85%左右，七天后也就达到设计强度的95%左右，对施工整体工期及质量影响较大。