橋梁工程中因模板引起的病害及裂縫原因
2015-05-29
引言
隨著我國綜合國力的提升，鋼筋混凝土橋梁在公路建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用，隨之產(chǎn)生的病害問題也日益尖銳。病害的表現(xiàn)形式多樣，引發(fā)原因也不相同。本文對模板引起的混凝土橋梁病害和混凝土橋梁中最常見病害形式——裂縫的引發(fā)原因及破壞機理進行討論，并提出一定的防治措施。
1、模板引起的橋梁病害
模板工程是為混凝土成型用的模板及支架的設(shè)計、安裝、拆除等一系列技術(shù)工作和完成實體的總稱。橋梁外觀質(zhì)量的好壞在很大程度上取決于模板的質(zhì)量，模板的制作、安裝質(zhì)量是關(guān)鍵，混凝土的平整度、光潔度、色差度都與模板直接相關(guān)，如模板不平順，板縫不嚴(yán)密，發(fā)生滲水、漏漿，甚至支架松動，模板跑模、變形等都將引起混凝土質(zhì)量不良或外觀粗糙現(xiàn)象。
模板原因造成的病害現(xiàn)階段不能得到徹底根除，只能預(yù)防和采取補救措施。以下就是模板產(chǎn)生的橋梁病害和相應(yīng)處理方法進行分析。
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現(xiàn)出無數(shù)綠豆般大小的不規(guī)則小凹點。直徑通常不大于5mm。 由于鋼筋密集，混凝土振搗不足，氣泡未完全排出，部分氣泡殘留在混凝土與模板之間；新拌混凝土澆筑入模后，停留時間過長，振搗時已有部分凝固；澆筑前沒有在模板上撒水濕潤，或濕潤不足，混凝土的水分被模板吸去、鋼模隔離劑涂刷不勻，排氣不暢；模板拼縫漏漿，靠近拼縫的構(gòu)件表面漿少；模板表面未清理干凈，附有水泥漿渣等雜
1.1.2蜂窩
是指混凝土表面無水泥漿，骨料間有空隙存在，形成數(shù)量或多或少的窟窿，大小如蜂窩，形狀不規(guī)則，露出石子深度大于5mm，深度不漏主筋，可能漏箍筋。模板漏漿，加上振搗過度，漏漿嚴(yán)重；混凝土塌落度偏小，加上激振力不足或漏振；混凝土澆筑方法不當(dāng)，沒有采用帶漿法下料和趕漿法振搗；混凝土攪拌與振搗不足，使混凝土不均勻，不密實，造成局部砂漿過少。
1.1.3孔洞、狗洞
孔洞是指混凝土表面有超過保護層厚度，但不超出截面尺寸1/3的缺陷，結(jié)構(gòu)內(nèi)存在著空隙，局部或部分沒有混凝土，狗洞是指內(nèi)外模板距離狹窄，振搗困難。骨料粒徑過大，腹板鋼筋過密，造成混凝土下料中被鋼筋和抽拔管卡住，下部形成孔洞；混凝土流動性差，或混凝土成分出現(xiàn)離析，粗骨料同時集中到一起，造成混凝土澆筑不暢；未按澆筑順序振搗，造成漏振點；沒有分層澆筑，或分層過厚，使下部混凝土振搗作用半徑達不到，形成松散狀態(tài)；水泥結(jié)塊、骨料中含有冰塊、泥塊等雜物。
1.1.4“爛邊”和“爛根”
爛邊”和“爛根”主要是由于模板拼縫不嚴(yán)密、接縫處止?jié){不好，模板下底邊與臺座包邊角鋼結(jié)合不緊密，振搗時混凝土表面失漿造成。漏漿較少時邊角出現(xiàn)“毛邊”，漏漿嚴(yán)重出現(xiàn)混凝土蜂窩麻面。模板底部未留置清掃口或澆筑前未清理干凈；另外附著式振搗器布置過密、過低、太靠近拼縫也是造成梁“爛邊”和“爛根”的一個原因。
1.1.5錯臺、跑模
模板拼縫經(jīng)反復(fù)拆裝企口變形嚴(yán)重或支模時模板垂直度控制的不好，相鄰兩塊模板本身嵌縫；相鄰兩塊模板對拉螺桿松緊程度不一，模板激振后漲開程度不一；混凝土側(cè)壓力比較大；拉桿滑絲、螺母絲扣有損傷，激振過程中出現(xiàn)螺母脫絲。
1.1.6切角
切角指梁張拉起拱后，梁端頭馬蹄底邊混凝土發(fā)生斜截面破壞后掉角。
1.1.7裂縫、掉角
一些工程中因模板材料缺少，為加快模板周轉(zhuǎn)速度，往往在混凝土尚未達到拆模強度要求時間就進行模板拆除，這樣做不安全，也不能保證工程質(zhì)量。拆模過程中模板對構(gòu)件沖擊或集中堆載，也可導(dǎo)致混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫。
1.2防治措施
1.2.1支立模板
混凝土的外觀即外露面的形成直接取決于模板，而模板的選擇和支立質(zhì)量直接影響著混凝土的外觀，如果模板本身質(zhì)量低劣，生銹變形，加之支立不規(guī)范，會導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)蜂窩、麻面、表面無光澤、跑模等外觀缺陷。施工中著重從以下幾個方面控制：
?。?）模板要選擇具有足夠的剛度和強度、不易變形、表面光潔的板材，防止?jié)仓炷習(xí)r有明顯撓曲和變形?；炷镣饴睹娴哪０灏迕孢m合采用膠合板或鋼模板。
（2）對大面積的混凝土，適合選擇模數(shù)少、單塊表面積較大的模板拼裝，這樣可以減少模板的拼縫數(shù)量，從而減少混凝土表面的錯臺和不平整現(xiàn)象。
（3）模板拼縫要保證搭接平順、嚴(yán)密，不能錯臺和大的縫隙，對于局部縫隙難以整合的地方要加貼膠條，保證不漏漿。
?。?）支架必須穩(wěn)定、堅固，可以抵抗施工中偶然發(fā)生的沖撞和振動。支架立柱要安裝在有足夠承載力的地基上，保證澆筑混凝土后不發(fā)生超過設(shè)計規(guī)定的允許沉降量。對于蹬立在土地上的支架，做好排水措施，防止雨水浸軟土體導(dǎo)致支撐松動。
(5)支架在模板背面的支撐要分布合理，兩模板拼縫處可用木條墊平再加以支撐，防止?jié)仓駬v過程中模板錯動，形成錯臺。轉(zhuǎn)貼
1.2.2涂脫模劑
(1)脫模劑最好選用干凈的機油、色拉油或市場上出售的專用脫模劑，其脫模效果遠遠好于一般調(diào)配的脫模劑。
(2)脫模劑涂抹時間最好在立模前30分鐘涂抹完畢并加以保護，防止污染。要均勻涂抹，厚度一致，不能有漏涂、沾有污漬和滴流現(xiàn)象。
(3)脫模劑不可隨意更換，要始終固定使用同一種，減少色澤差異。
1.2.3混凝土澆筑
(1)在澆筑時對混凝土表面操作仔細周到，使砂漿緊貼模板，以使混凝土表面光滑、無水囊、氣囊或蜂窩。混凝土分層澆筑厚度不應(yīng)超過30cm。澆筑要連續(xù)不間斷，以防間隔時間過長形成斷層紋。
(2)澆筑混凝土期間，必須設(shè)專人檢查支架、模板、鋼筋和預(yù)埋體等穩(wěn)定情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有松動、變形、移位時，應(yīng)及時處理。
(3)混凝土初凝后，模板不得振動，伸出的鋼筋不可承受任何外力。
1.2.4混凝土搗實
(1)不能在模板內(nèi)利用振搗器使混凝土長距離流動，以致引起離析?；炷琳駬v密實的標(biāo)志是混凝土停止下沉，不冒氣泡、翻漿、表面平坦。
(2)澆筑前檢查模板拼縫，對可能漏漿的縫，設(shè)法封堵；模板表面清理干凈，隔離劑應(yīng)涂刷均勻。
(3)澆筑過程中要有專人檢查模板質(zhì)量情況，并嚴(yán)格控制每次振搗時限；振搗工具的性能必須與混凝土的工作度相適應(yīng)；一名振搗手跟著灰斗粗振，另一名振搗手隨后細振，按規(guī)定的振搗間距精心振搗，尤其加強模板邊角和結(jié)合部位的振搗；嚴(yán)格執(zhí)行帶漿下料和趕漿法振搗，注意混凝土振實的五點表現(xiàn)；混凝土拌制時間應(yīng)足夠；分層厚度不得超過規(guī)范規(guī)定，防止振搗不到位、不密實。
(4)采用流動性良好的混凝土，在鋼筋密集處采用細石混凝土澆筑，振搗時設(shè)專人在模板外敲打協(xié)助振搗并檢查混凝土振實情況。對構(gòu)件角點和結(jié)合部重點檢查，特別注意振搗，不能用機械振搗時，可改用人工插搗，插搗應(yīng)反復(fù)數(shù)次，確?；炷敛怀霈F(xiàn)孔隙；混凝土配比中摻加高效減水劑，確保混凝土流動性滿足工作要求；在混凝土運輸、澆筑的各個環(huán)節(jié)采取措施保證混凝土不離析；振搗應(yīng)密實，不允許出現(xiàn)漏振點，吊斗應(yīng)按布灰厚度，走動卸灰，避免吊斗直接將混凝土卸入模板內(nèi)，一次卸料過多；防雜物出現(xiàn)在拌制好的混凝土當(dāng)中。
(5)接縫處夾帶橡膠海棉條或無紡?fù)凉げ贾節(jié){，拼縫設(shè)計成搭接企口縫，并用鋼木壓板、橡膠壓條止?jié){，預(yù)制臺座包邊角鋼表面粘帖橡膠海棉，防止模板激振時底邊脫開臺座；在保證馬蹄振搗的情況下，將最先每兩道橫隔板之間4個附著式振搗器減少到3個，并將振搗器位置調(diào)高，避免振搗器太靠近模板底邊、拼縫。
(6)預(yù)制梁澆筑順序一般從模板一端開始水平分層澆注，當(dāng)梁較高超過2.5米時，采用馬蹄、腹板、翼板同時澆筑。從模板一頭開始，先澆筑一段馬蹄，反回頭澆筑腹板段、翼板，再向前澆馬蹄，再回頭澆筑腹板、翼板，如此反復(fù)保持澆筑斜面不斷推進。由于正截面段馬蹄部分抽拔管集中、變截面段的起始部分腹板較薄，橫隔板鋼筋密集，大料混凝土流動性不如小料，下料過程中容易卡料，導(dǎo)致馬蹄、橫隔板下耳出現(xiàn)孔洞。所以針對這些部位要采用小料、大料兩種配比的混凝土，前兩罐灰拌小料，水平分層澆注馬蹄部分，附著式振搗器振搗，其它部位混凝土采用大料按上述方法澆筑，插入式振搗器振搗；混凝土停歇后繼續(xù)澆筑，雖未超出施工縫停歇時間，亦應(yīng)參照施工縫的要求進行檢查，情況嚴(yán)重時嚴(yán)格按照施工規(guī)范的規(guī)定處理好施工縫；精心組織振搗，注意混凝土振實的5點表現(xiàn)，振搗棒插入下層混凝土5-10厘米，避免混凝土發(fā)生離析；涂機油時以模板現(xiàn)油光為準(zhǔn)，采用質(zhì)量品質(zhì)較好的機油涂刷均勻。
1.2.5定期修整模板
確保模板底邊和拼縫處平整度滿足規(guī)范要求；設(shè)專人緊固模板，手勁一致保持對拉螺桿松緊一致；裝模時叮囑操作工人檢查拉桿的工作情況，杜絕使用壞絲的拉桿螺母和已變形拉桿。混凝土側(cè)壓力比較大時，拉桿上雙螺母。激振強烈時螺母底下加墊減振彈簧墊片，防止拉桿崩絲，出現(xiàn)跑模。
2、裂縫
混凝土橋梁裂縫的成因復(fù)雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因。裂縫的種類就其產(chǎn)生的原因大致分以下幾種。
2.1裂縫原因分析
2.1.1荷載引起的裂縫
混凝土橋梁受靜、動荷載及次應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，主要有彎曲裂縫、剪切裂縫、扭曲裂縫和局部應(yīng)力引起的裂縫。荷載裂縫依荷載不同而呈現(xiàn)不同的特點。這類裂縫多出現(xiàn)在受拉區(qū)、受剪區(qū)或振動嚴(yán)重部位。如果受壓區(qū)出現(xiàn)起皮或有沿受壓方向的短裂縫，往往是結(jié)構(gòu)達到承載力極限的標(biāo)志，是結(jié)構(gòu)破壞的前兆。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同的受力方式，產(chǎn)生裂縫特征如下:（1）中心受壓，沿構(gòu)件出現(xiàn)平行于受力方向的短而密的平行裂縫。
?。?）中心受拉，裂縫貫穿構(gòu)件橫截面，間距大體相等，且垂直于受力方向。
?。?）受彎，彎矩最大截面附近從受拉區(qū)開始出現(xiàn)與受拉方向垂直的裂縫。
（4）受剪，當(dāng)箍筋太密時發(fā)生斜壓破壞，沿梁端腹部出現(xiàn)大于45°方向的斜裂縫；當(dāng)箍筋適當(dāng)時發(fā)生剪壓破壞，沿梁端中下部出現(xiàn)約45°方向互相平行的斜裂縫。
（5）受扭，構(gòu)件一側(cè)腹部先出現(xiàn)多條約45°方向斜裂縫，并向相鄰面以螺旋方向展開。
?。?）受沖切，沿柱頭板內(nèi)側(cè)發(fā)生約45°方向斜面拉裂,形成沖切面。
?。?）局部受壓，在局部受壓區(qū)出現(xiàn)與壓力方向大致平行的多條短裂縫。
2.1.2溫度變化引起的裂縫
混凝土有熱脹冷縮性質(zhì)，混凝土受水泥水化放熱、陽光照射、大氣及周圍溫度等因素影響而出現(xiàn)冷熱變化時，將發(fā)生收縮和膨脹產(chǎn)生溫度應(yīng)力，溫度應(yīng)力超過混凝土強度時即產(chǎn)生裂縫。溫度裂縫區(qū)別于其他裂縫主要在于隨溫度變化而擴張和合攏。
2.1.3收縮引起的裂縫
混凝土凝固時，由于混凝土表面水分蒸發(fā)過快或者是基礎(chǔ)、模板吸水過快，以及混凝土本身的水化熱高等原因使混凝土產(chǎn)生急劇收縮，此時混凝土強度很小，不能抵抗這種變形應(yīng)力而導(dǎo)致開裂。
2.1.4原材料質(zhì)量引起的裂縫
混凝土主要由水泥、砂、骨料、水及外加劑組成。混凝土所采用的材料質(zhì)量不合格，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，主要表現(xiàn)在砂石含泥量超標(biāo)、砂石級配差、骨料中還有泥性硅化物、拌合用水或外加劑中含有氯化物等雜質(zhì)對鋼筋腐蝕有較大影響。
2.1.5施工工藝質(zhì)量差引起的裂縫
在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、起模、運輸、拼裝及吊裝過程中若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低，可能產(chǎn)生各種形式的裂縫，特別是細長薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)裂縫，裂縫出現(xiàn)部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生原因而異，如鋼筋混凝土保護層厚度過厚、混凝土振搗不密實、不均勻、混凝土澆筑太快、水灰比過大、混凝土早期受凍、拆模過早等。
2.2混凝土橋梁裂縫的修補
在設(shè)計、施工、運營階段都應(yīng)根據(jù)不同的成因采取預(yù)防措施，很多裂縫是可以克服和控制的，但仍有一部分裂縫是不可避免的。有些裂縫在使用荷載作用或外界物理、化學(xué)作用下，不斷擴展，引起保護層剝落、鋼筋腐蝕，使混凝土性能和耐久性降低，危害橋梁的正常使用，必須盡早修補。
2.2.1表面封閉法
(1)表面封閉法是最簡單和最普通的裂縫修補方法，對寬度較小的裂縫通過密封來防止水汽、空氣、化學(xué)物質(zhì)的侵入。
(2)封閉前應(yīng)對裂縫表面進行處理，用鋼絲刷等工具清除裂縫表面的灰塵、浮渣及松散層等污物，然后再用酒精等有機溶劑沿裂縫兩側(cè)擦洗并保持干凈。
(3)裂縫處理好后，先在裂縫兩側(cè)涂一層環(huán)氧樹脂，然后抹一層薄的環(huán)氧樹脂膠泥，表面刮平整，保證密閉。
2.2.2灌漿法
(1)對于較寬裂縫應(yīng)進行壓力灌漿處理。灌漿處理一般采用環(huán)氧樹脂進行灌漿。
(2)對裂縫表面進行處理，沿裂縫用鋼釬鑿成“V”型槽或“U”型槽，槽寬與槽深可根據(jù)裂縫深度和有利于封閉來確定。鑿縫時先沿裂縫打開，再向兩側(cè)加寬，鑿?fù)旰笥娩摻z刷和氣泵將混凝土碎屑、粉塵清除干凈。
(3)埋設(shè)灌漿嘴的間距可根據(jù)裂縫的深度確定，埋設(shè)時先將灌漿嘴用環(huán)氧樹脂膠泥粘貼在預(yù)定的位置上。
(4)裂縫封閉后，待密封膠泥達到一定強度后應(yīng)進行壓力試漏，檢查密封效果。
(5)灌漿機具、器具在灌漿前應(yīng)進行檢查，運行正常方可使用。灌漿結(jié)束后立即拆除管道并用丙酮沖洗管道和設(shè)備。
(6)灌漿結(jié)束后用環(huán)氧樹脂膠泥將灌漿處抹平，最后對每一道裂縫表面刷環(huán)氧樹脂水泥漿，確保封閉嚴(yán)實，并使其顏色與橋梁混凝土盡量保持一致。
結(jié)論：混凝土施工過程中，我們要加強加強對原材料、模板的質(zhì)量進行控制，并及時對施工現(xiàn)場進行檢查，針對容易出現(xiàn)的通病，采取有效措施，加強預(yù)防。當(dāng)發(fā)現(xiàn)影響混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的問題或事項要立即解決，使混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量自始至終處于受控狀態(tài)，提高混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，防止出現(xiàn)病害。
