國家《水泥混凝土用快速修補材料》行業(yè)標準編寫單位
橋梁伸縮縫混凝土破損的主要原因及修補方法
一、橋梁伸縮縫混凝土破損的主要原因
1.交通荷載因素
車輛超載:車輛超載是導致橋梁伸縮縫混凝土破損的重要原因之一。當車輛荷載超過設計標準時,伸縮縫處承受的壓力和沖擊力大幅增加。例如,重型卡車長期超載運行,在經(jīng)過伸縮縫時,其產(chǎn)生的巨大壓力會使伸縮縫混凝土產(chǎn)生裂縫。隨著車輛的不斷通行,裂縫會逐漸擴展,最終導致混凝土破損。
交通流量大:頻繁的車輛通行也會對伸縮縫混凝土造成損害。在交通繁忙的路段,車輛的反復碾壓使得伸縮縫混凝土一直處于高頻率的受力狀態(tài)。這種持續(xù)的作用力會使混凝土疲勞,進而產(chǎn)生微小的裂縫。隨著時間的推移,這些裂縫會相互貫通,降低混凝土的整體性,導致破損。
2.自然因素
溫度變化:橋梁結(jié)構(gòu)會因溫度的變化而產(chǎn)生伸縮變形。伸縮縫就是為了適應這種變形而設置的。然而,當溫度變化幅度過大且過于頻繁時,伸縮縫混凝土可能會因為與伸縮裝置的不同步伸縮而產(chǎn)生裂縫。例如,在寒冷的冬季,混凝土收縮,而伸縮裝置如果不能很好地適應這種收縮,就會對混凝土產(chǎn)生拉應力,導致混凝土開裂;在炎熱的夏季,混凝土膨脹,也可能因擠壓而出現(xiàn)破損。
雨水侵蝕:雨水含有酸性物質(zhì)(如二氧化碳溶解后形成的碳酸),會對混凝土產(chǎn)生化學侵蝕。長期暴露在雨水中的伸縮縫混凝土,其表面的水泥漿會逐漸被侵蝕,導致混凝土內(nèi)部的骨料暴露。而且,雨水還可能滲入混凝土的內(nèi)部裂縫中,當溫度下降時,水結(jié)冰膨脹,會進一步擴大裂縫,加速混凝土的破損。
地震等自然災害:在地震等自然災害發(fā)生時,橋梁會受到強烈的震動。伸縮縫處的混凝土由于其相對薄弱的連接性,很容易在地震力的作用下產(chǎn)生裂縫、松動甚至脫落。即使是較小的地震,也可能使伸縮縫混凝土的原有微小裂縫擴展,破壞其結(jié)構(gòu)完整性。
3.設計和施工缺陷
設計不合理:如果伸縮縫的設計選型不當,比如伸縮量計算不準確,在實際使用過程中,伸縮縫就無法滿足橋梁的伸縮要求。當橋梁的伸縮量超過伸縮縫的設計范圍時,會對伸縮縫混凝土造成損壞。另外,伸縮縫的構(gòu)造細節(jié)設計不合理,如錨固設計不佳,會導致混凝土與伸縮裝置的連接不牢固,在車輛荷載等作用下,混凝土容易松動和破損。
施工質(zhì)量差:在施工過程中,混凝土的配合比不合理會影響其強度和耐久性。如果水灰比過大,混凝土的強度會降低,而且其抗?jié)B性也會變差,容易受到雨水等的侵蝕。振搗不密實也是施工中常見的問題,這會使混凝土內(nèi)部存在空隙,降低其整體性能。此外,伸縮縫裝置的安裝精度不夠,如安裝位置偏差、高程不準確等,也會導致混凝土在后續(xù)使用中容易破損。
4.材料老化
橡膠老化:伸縮縫中的橡膠止水帶等部件會隨著時間的推移而老化。橡膠老化后會失去彈性,無法有效地密封伸縮縫,導致雨水等有害物質(zhì)更容易侵入。而且,老化的橡膠在伸縮過程中可能會與混凝土產(chǎn)生摩擦,破壞混凝土表面。
混凝土自身老化:混凝土中的水泥在長期使用過程中會發(fā)生水化反應,隨著時間的增長,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)會逐漸變化。此外,混凝土中的鋼筋也可能會銹蝕,鋼筋銹蝕產(chǎn)生的膨脹力會導致混凝土開裂。一般來說,經(jīng)過多年使用的橋梁伸縮縫混凝土,由于材料老化,其性能會逐漸下降,更容易出現(xiàn)破損現(xiàn)象。
二、橋梁伸縮縫混凝土破損的修補方法
1.表面修補法
適用情況:當伸縮縫混凝土表面僅有細微裂縫或局部小面積破損時,可以采用表面修補法。這種方法主要是對混凝土表面進行處理,以恢復其外觀和一定的防護功能。
具體操作:首先,要對破損部位進行清理,使用高壓水槍或鋼絲刷等工具清除表面的雜物、灰塵和松動的混凝土顆粒。然后,對于裂縫,可以采用環(huán)氧樹脂等材料進行灌注封閉。將環(huán)氧樹脂按照規(guī)定的比例調(diào)配好后,用注射器等工具將其注入裂縫中,使其填滿裂縫。對于表面的小坑洼,可以使用水泥砂漿進行填補。調(diào)配好的水泥砂漿應具有合適的稠度,填補后要進行表面抹平,確保修補后的表面與原混凝土表面平整。
2.局部修補法
適用情況:當伸縮縫混凝土有較大面積的破損,但尚未影響到伸縮縫的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性時,可以采用局部修補法。
具體操作:先將破損的混凝土全部鑿除,鑿除范圍應超出破損邊緣一定距離,一般為 20 - 30 厘米,以保證修補后的混凝土與原混凝土有良好的結(jié)合。在鑿除后,要對基層進行清理和鑿毛處理,使基層表面粗糙,增加新老混凝土的粘結(jié)力。然后,按照設計要求重新澆筑混凝土。在澆筑時,要注意混凝土的配合比應與原混凝土相近,并且要加強振搗,確保混凝土密實。同時,可以在新澆筑的混凝土中加入適量的膨脹劑,以補償混凝土的收縮,防止新混凝土與原混凝土之間產(chǎn)生裂縫。
3.整體更換法
適用情況:當伸縮縫混凝土破損嚴重,已經(jīng)影響到伸縮縫的正常功能和橋梁的安全時,需要采用整體更換法。
具體操作:首先要拆除原有的伸縮縫裝置和破損的混凝土。拆除過程中要注意保護橋梁主體結(jié)構(gòu),避免對其造成損傷。在拆除后,要對橋梁的伸縮縫預留槽進行清理和修整,確保其尺寸和形狀符合新伸縮縫裝置的安裝要求。然后,安裝新的伸縮縫裝置,按照設計要求進行定位和固定。接著,澆筑新的混凝土,在澆筑過程中,要嚴格控制混凝土的質(zhì)量和澆筑工藝,如控制混凝土的坍落度、振搗方式等。新澆筑的混凝土要進行充分的養(yǎng)護,一般采用覆蓋保濕養(yǎng)護的方式,養(yǎng)護時間不少于 7 天,以確?;炷吝_到設計強度。