桥梁工程中因模板引起的病害及裂缝原因
2015-05-29
引言
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。
