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桥梁工程中因模板引起的病害及混凝土裂缝原因

发布时间:2021-11-03

  随着我国综合国力的提升,钢筋混凝土桥梁在公路建设中得到了广泛的应用,随之产生的病害问题也日益尖锐。病害的表现形式多样,引发原因也不相同。本文对模板引起的混凝土桥梁病害和混凝土桥梁中最常见病害形式——裂缝的引发原因及破坏机理进行讨论,并提出一定的防治措施。

  1、模板引起的桥梁病害

  模板工程是为混凝土成型用的模板及支架的设计、安装、拆除等一系列技术工作和完成实体的总称。桥梁外观质量的好坏在很大程度上取决于模板的质量,模板的制作、安装质量是关键,混凝土的平整度、光洁度、色差度都与模板直接相关,如模板不平顺,板缝不严密,发生渗水、漏浆,甚至支架松动,模板跑模、变形等都将引起混凝土质量不良或外观粗糙现象。

  模板原因造成的病害现阶段不能得到彻底根除,只能预防和采取补救措施。以下就是模板产生的桥梁病害和相应处理方法进行分析。

  1.1病害形式及成因

  1.1.1麻面

  麻面是指混凝土表面上呈现出无数绿豆般大小的不规则小凹点。直径通常不大于5mm。 由于钢筋密集,混凝土振捣不足,气泡未完全排出,部分气泡残留在混凝土与模板之间;新拌混凝土浇筑入模后,停留时间过长,振捣时已有部分凝固;浇筑前没有在模板上撒水湿润,或湿润不足,混凝土的水分被模板吸去、钢模隔离剂涂刷不匀,排气不畅;模板拼缝漏浆,靠近拼缝的构件表面浆少;模板表面未清理干净,附有水泥浆渣等杂

  1.1.2蜂窝

  是指混凝土表面无水泥浆,骨料间有空隙存在,形成数量或多或少的窟窿,大小如蜂窝,形状不规则,露出石子深度大于5mm,深度不漏主筋,可能漏箍筋。模板漏浆,加上振捣过度,漏浆严重;混凝土塌落度偏小,加上激振力不足或漏振;混凝土浇筑方法不当,没有采用带浆法下料和赶浆法振捣;混凝土搅拌与振捣不足,使混凝土不均匀,不密实,造成局部砂浆过少。

  1.1.3孔洞、狗洞

  孔洞是指混凝土表面有超过保护层厚度,但不超出截面尺寸1/3的缺陷,结构内存在着空隙,局部或部分没有混凝土,狗洞是指内外模板距离狭窄,振捣困难。骨料粒径过大,腹板钢筋过密,造成混凝土下料中被钢筋和抽拔管卡住,下部形成孔洞;混凝土流动性差,或混凝土成分出现离析,粗骨料同时集中到一起,造成混凝土浇筑不畅;未按浇筑顺序振捣,造成漏振点;没有分层浇筑,或分层过厚,使下部混凝土振捣作用半径达不到,形成松散状态;水泥结块、骨料中含有冰块、泥块等杂物。

  1.1.4“烂边”和“烂根”

  烂边”和“烂根”主要是由于模板拼缝不严密、接缝处止浆不好,模板下底边与台座包边角钢结合不紧密,振捣时混凝土表面失浆造成。漏浆较少时边角出现“毛边”,漏浆严重出现混凝土蜂窝麻面。模板底部未留置清扫口或浇筑前未清理干净;另外附着式振捣器布置过密、过低、太靠近拼缝也是造成梁“烂边”和“烂根”的一个原因。

  1.1.5错台、跑模

  模板拼缝经反复拆装企口变形严重或支模时模板垂直度控制的不好,相邻两块模板本身嵌缝;相邻两块模板对拉螺杆松紧程度不一,模板激振后涨开程度不一;混凝土侧压力比较大;拉杆滑丝、螺母丝扣有损伤,激振过程中出现螺母脱丝。

  1.1.6切角

  切角指梁张拉起拱后,梁端头马蹄底边混凝土发生斜截面破坏后掉角。

  1.1.7裂缝、掉角

  一些工程中因模板材料缺少,为加快模板周转速度,往往在混凝土尚未达到拆模强度要求时间就进行模板拆除,这样做不安全,也不能保证工程质量。拆模过程中模板对构件冲击或集中堆载,也可导致混凝土构件出现裂缝。

  1.2防治措施

  1.2.1支立模板

  混凝土的外观即外露面的形成直接取决于模板,而模板的选择和支立质量直接影响着混凝土的外观,如果模板本身质量低劣,生锈变形,加之支立不规范,会导致混凝土出现蜂窝、麻面、表面无光泽、跑模等外观缺陷。施工中着重从以下几个方面控制:

  (1)模板要选择具有足够的刚度和强度、不易变形、表面光洁的板材,防止浇筑混凝土时有明显挠曲和变形。混凝土外露面的模板板面适合采用胶合板或钢模板。

  (2)对大面积的混凝土,适合选择模数少、单块表面积较大的模板拼装,这样可以减少模板的拼缝数量,从而减少混凝土表面的错台和不平整现象。

  (3)模板拼缝要保证搭接平顺、严密,不能错台和大的缝隙,对于局部缝隙难以整合的地方要加贴胶条,保证不漏浆。

  (4)支架必须稳定、坚固,可以抵抗施工中偶然发生的冲撞和振动。支架立柱要安装在有足够承载力的地基上,保证浇筑混凝土后不发生超过设计规定的允许沉降量。对于蹬立在土地上的支架,做好排水措施,防止雨水浸软土体导致支撑松动。

  (5)支架在模板背面的支撑要分布合理,两模板拼缝处可用木条垫平再加以支撑,防止浇筑振捣过程中模板错动,形成错台。转贴

  1.2.2涂脱模剂

  (1)脱模剂最好选用干净的机油、色拉油或市场上出售的专用脱模剂,其脱模效果远远好于一般调配的脱模剂。

  (2)脱模剂涂抹时间最好在立模前30分钟涂抹完毕并加以保护,防止污染。要均匀涂抹,厚度一致,不能有漏涂、沾有污渍和滴流现象。

  (3)脱模剂不可随意更换,要始终固定使用同一种,减少色泽差异。

  1.2.3混凝土浇筑

  (1)在浇筑时对混凝土表面操作仔细周到,使砂浆紧贴模板,以使混凝土表面光滑、无水囊、气囊或蜂窝。混凝土分层浇筑厚度不应超过30cm。浇筑要连续不间断,以防间隔时间过长形成断层纹。

  (2)浇筑混凝土期间,必须设专人检查支架、模板、钢筋和预埋体等稳定情况,当发现有松动、变形、移位时,应及时处理。

  (3)混凝土初凝后,模板不得振动,伸出的钢筋不可承受任何外力。

  1.2.4混凝土捣实

  (1)不能在模板内利用振捣器使混凝土长距离流动,以致引起离析。混凝土振捣密实的标志是混凝土停止下沉,不冒气泡、翻浆、表面平坦。

  (2)浇筑前检查模板拼缝,对可能漏浆的缝,设法封堵;模板表面清理干净,隔离剂应涂刷均匀。

  (3)浇筑过程中要有专人检查模板质量情况,并严格控制每次振捣时限;振捣工具的性能必须与混凝土的工作度相适应;一名振捣手跟着灰斗粗振,另一名振捣手随后细振,按规定的振捣间距精心振捣,尤其加强模板边角和结合部位的振捣;严格执行带浆下料和赶浆法振捣,注意混凝土振实的五点表现;混凝土拌制时间应足够;分层厚度不得超过规范规定,防止振捣不到位、不密实。

  (4)采用流动性良好的混凝土,在钢筋密集处采用细石混凝土浇筑,振捣时设专人在模板外敲打协助振捣并检查混凝土振实情况。对构件角点和结合部重点检查,特别注意振捣,不能用机械振捣时,可改用人工插捣,插捣应反复数次,确保混凝土不出现孔隙;混凝土配比中掺加高效减水剂,确保混凝土流动性满足工作要求;在混凝土运输、浇筑的各个环节采取措施保证混凝土不离析;振捣应密实,不允许出现漏振点,吊斗应按布灰厚度,走动卸灰,避免吊斗直接将混凝土卸入模板内,一次卸料过多;防杂物出现在拌制好的混凝土当中。

  (5)接缝处夹带橡胶海棉条或无纺土工布止浆,拼缝设计成搭接企口缝,并用钢木压板、橡胶压条止浆,预制台座包边角钢表面粘帖橡胶海棉,防止模板激振时底边脱开台座;在保证马蹄振捣的情况下,将最先每两道横隔板之间4个附着式振捣器减少到3个,并将振捣器位置调高,避免振捣器太靠近模板底边、拼缝。

  (6)预制梁浇筑顺序一般从模板一端开始水平分层浇注,当梁较高超过2.5米时,采用马蹄、腹板、翼板同时浇筑。从模板一头开始,先浇筑一段马蹄,反回头浇筑腹板段、翼板,再向前浇马蹄,再回头浇筑腹板、翼板,如此反复保持浇筑斜面不断推进。由于正截面段马蹄部分抽拔管集中、变截面段的起始部分腹板较薄,横隔板钢筋密集,大料混凝土流动性不如小料,下料过程中容易卡料,导致马蹄、横隔板下耳出现孔洞。所以针对这些部位要采用小料、大料两种配比的混凝土,前两罐灰拌小料,水平分层浇注马蹄部分,附着式振捣器振捣,其它部位混凝土采用大料按上述方法浇筑,插入式振捣器振捣;混凝土停歇后继续浇筑,虽未超出施工缝停歇时间,亦应参照施工缝的要求进行检查,情况严重时严格按照施工规范的规定处理好施工缝;精心组织振捣,注意混凝土振实的5点表现,振捣棒插入下层混凝土5-10厘米,避免混凝土发生离析;涂机油时以模板现油光为准,采用质量品质较好的机油涂刷均匀。

  1.2.5定期修整模板

  确保模板底边和拼缝处平整度满足规范要求;设专人紧固模板,手劲一致保持对拉螺杆松紧一致;装模时叮嘱操作工人检查拉杆的工作情况,杜绝使用坏丝的拉杆螺母和已变形拉杆。混凝土侧压力比较大时,拉杆上双螺母。激振强烈时螺母底下加垫减振弹簧垫片,防止拉杆崩丝,出现跑模。

  2、裂缝

  混凝土桥梁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。裂缝的种类就其产生的原因大致分以下几种。

  2.1裂缝原因分析

  2.1.1荷载引起的裂缝

  混凝土桥梁受静、动荷载及次应力产生的裂缝称荷载裂缝,主要有弯曲裂缝、剪切裂缝、扭曲裂缝和局部应力引起的裂缝。荷载裂缝依荷载不同而呈现不同的特点。这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。如果受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝,往往是结构达到承载力极限的标志,是结构破坏的前兆。根据结构不同的受力方式,产生裂缝特征如下:(1)中心受压,沿构件出现平行于受力方向的短而密的平行裂缝。

  (2)中心受拉,裂缝贯穿构件横截面,间距大体相等,且垂直于受力方向。

  (3)受弯,弯矩最大截面附近从受拉区开始出现与受拉方向垂直的裂缝。

  (4)受剪,当箍筋太密时发生斜压破坏,沿梁端腹部出现大于45°方向的斜裂缝;当箍筋适当时发生剪压破坏,沿梁端中下部出现约45°方向互相平行的斜裂缝。

  (5)受扭,构件一侧腹部先出现多条约45°方向斜裂缝,并向相邻面以螺旋方向展开。

  (6)受冲切,沿柱头板内侧发生约45°方向斜面拉裂,形成冲切面。

  (7)局部受压,在局部受压区出现与压力方向大致平行的多条短裂缝。

  2.1.2温度变化引起的裂缝

  混凝土有热胀冷缩性质,混凝土受水泥水化放热、阳光照射、大气及周围温度等因素影响而出现冷热变化时,将发生收缩和膨胀产生温度应力,温度应力超过混凝土强度时即产生裂缝。温度裂缝区别于其他裂缝主要在于随温度变化而扩张和合拢。

  2.1.3收缩引起的裂缝

  混凝土凝固时,由于混凝土表面水分蒸发过快或者是基础、模板吸水过快,以及混凝土本身的水化热高等原因使混凝土产生急剧收缩,此时混凝土强度很小,不能抵抗这种变形应力而导致开裂。

  2.1.4原材料质量引起的裂缝

  混凝土主要由水泥、砂、骨料、水及外加剂组成。混凝土所采用的材料质量不合格,可能导致结构出现裂缝,主要表现在砂石含泥量超标、砂石级配差、骨料中还有泥性硅化物、拌合用水或外加剂中含有氯化物等杂质对钢筋腐蚀有较大影响。

  2.1.5施工工艺质量差引起的裂缝

  在钢筋混凝土结构浇筑、起模、运输、拼装及吊装过程中若施工工艺不合理、施工质量低,可能产生各种形式的裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现裂缝,裂缝出现部位和走向、裂缝宽度因产生原因而异,如钢筋混凝土保护层厚度过厚、混凝土振捣不密实、不均匀、混凝土浇筑太快、水灰比过大、混凝土早期受冻、拆模过早等。

  2.2混凝土桥梁裂缝的修补

  在设计、施工、运营阶段都应根据不同的成因采取预防措施,很多裂缝是可以克服和控制的,但仍有一部分裂缝是不可避免的。有些裂缝在使用荷载作用或外界物理、化学作用下,不断扩展,引起保护层剥落、钢筋腐蚀,使混凝土性能和耐久性降低,危害桥梁的正常使用,必须尽早修补。

  2.2.1表面封闭法

  (1)表面封闭法是最简单和最普通的裂缝修补方法,对宽度较小的裂缝通过密封来防止水汽、空气、化学物质的侵入。

  (2)封闭前应对裂缝表面进行处理,用钢丝刷等工具清除裂缝表面的灰尘、浮渣及松散层等污物,然后再用酒精等有机溶剂沿裂缝两侧擦洗并保持干净。

  (3)裂缝处理好后,先在裂缝两侧涂一层环氧树脂,然后抹一层薄的环氧树脂胶泥,表面刮平整,保证密闭。

  2.2.2灌浆法

  (1)对于较宽裂缝应进行压力灌浆处理。灌浆处理一般采用环氧树脂进行灌浆。

  (2)对裂缝表面进行处理,沿裂缝用钢钎凿成“V”型槽或“U”型槽,槽宽与槽深可根据裂缝深度和有利于封闭来确定。凿缝时先沿裂缝打开,再向两侧加宽,凿完后用钢丝刷和气泵将混凝土碎屑、粉尘清除干净。

  (3)埋设灌浆嘴的间距可根据裂缝的深度确定,埋设时先将灌浆嘴用环氧树脂胶泥粘贴在预定的位置上。

  (4)裂缝封闭后,待密封胶泥达到一定强度后应进行压力试漏,检查密封效果。

  (5)灌浆机具、器具在灌浆前应进行检查,运行正常方可使用。灌浆结束后立即拆除管道并用丙酮冲洗管道和设备。

  (6)灌浆结束后用环氧树脂胶泥将灌浆处抹平,最后对每一道裂缝表面刷环氧树脂水泥浆,确保封闭严实,并使其颜色与桥梁混凝土尽量保持一致。

  结论:混凝土施工过程中,我们要加强加强对原材料、模板的质量进行控制,并及时对施工现场进行检查,针对容易出现的通病,采取有效措施,加强预防。当发现影响混凝土结构施工质量的问题或事项要立即解决,使混凝土结构的施工质量自始至终处于受控状态,提高混凝土结构的施工质量,防止出现病害。

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