分析混凝土橋梁常見裂縫的危害,並總結混凝土(tǔ)裂縫檢測與監測的方法,最後介紹(shào)裂縫的修補及加強技術。
關鍵詞:混凝土(tǔ);橋梁;裂縫檢測;修補
一(yī)、裂縫的危害性
(一)加速混凝土碳化(huà)混凝(níng)土裂縫的(de)存在,使空氣中的CO2極易滲透到混凝土內部,在潮濕的環境下CO2能與水泥中的氫氧化鈣、矽酸三鈣、矽酸二鈣相互作用(yòng)並轉化(huà)成碳酸鹽(yán),中和(hé)水泥(ní)的(de)基本堿性,使混凝土的堿度降低,導致鋼筋的純化膜遭受破壞,易引起(qǐ)鏽蝕,同時由於混凝土碳化會加劇混凝土收縮開裂,導致橋梁結構破壞。
(二)降低混凝土抵抗各種侵蝕性介質的耐腐蝕(shí)性能力
(1)溶蝕型混凝土腐蝕。即當水通(tōng)過裂縫滲入混凝土內部或是軟水與水泥石作用時(shí),將一部分水泥的(de)水化(huà)產(chǎn)物(如氫氧化鈣)溶解並流(liú)失,引起混凝土破壞。這種腐蝕在橋墩上表現突出(chū)。
(2)鹽酸(suān)(酸性液體)腐(fǔ)蝕和(hé)鎂鹽腐蝕(shí)。這類腐蝕的主要生(shēng)成物不具有(yǒu)膠凝性,且易被水溶解的鬆軟物質,這些物質能被通過裂縫(féng)或(huò)孔隙(xì)滲透入混凝土內部的水所能溶蝕,使混凝土(tǔ)中的水泥石遭(zāo)受破壞。
(3)結晶膨脹型腐蝕。它(tā)是混凝土受硫酸鹽(yán)的作用,在裂縫和矽孔隙中形成低(dī)溶解度的新生物,逐步積累後將產生巨大的應力使混凝土遭受破壞。
(三)影響混凝土結構物的結(jié)構強度和穩定性混凝土(tǔ)裂縫直接影響混凝(níng)土結構物的(de)結構強度和整體穩定性,輕則會影響橋梁結構外觀的正常使(shǐ)用和耐久性,嚴重的貫穿性裂縫可能導致(zhì)橋(qiáo)梁的完全破壞。
二、裂縫的無損檢測與監(jiān)測技術(shù)
(一)超聲波檢測。超聲波(bō)法用於(yú)非破損檢測,就是以超聲波為媒介(jiè),獲得物體內部(bù)信息的一種方法,目前超聲法己應(yīng)用於醫(yī)療診斷、鋼材探傷、魚群探測等許多領域。在這些(xiē)領域裏,由於(yú)組成顆粒小密度大,密(mì)度分部也很均勻,所以聲波能很好地傳(chuán)播,對其(qí)內部(bù)缺陷及其位置等都(dōu)能準確地檢測(cè)出來。掌握混凝(níng)土表麵產生的裂縫深度(dù),對耐久性診斷和研(yán)究修補加固對策有重要意義。測定裂縫深度,基本上都(dōu)是將發射探頭(tóu)和接收探頭,布置在混凝土同一麵上的裂(liè)縫附近,但由於所選用的波形種類(縱(zòng)波、橫波及表麵波(bō))和聲學參(cān)數(聲速、頻率、相位等)的不同,已有許多種具體方法。
(二)衝擊彈性波法(fǎ)一般把彈性體內傳播的波總稱為彈性波,用人工發射彈性(xìng)波到(dào)彈性體內,探測彈性體內的狀態,是廣義的彈性波探測法。衝擊彈性波法與超聲波法的原理是一樣的,但遠比超聲波(bō)測定的(de)裂縫深度深,衝擊彈性波法隻能檢測擴展方向與表麵成直角,沒有分支的單純裂(liè)縫(féng)。
(三)聲發射(shè)檢測法聲發射檢測法也是利用彈性波進行聲(shēng)學檢測的具體檢測方(fāng)法檢測裂縫,和其他方法最大的不同是隻能檢測正在發生的裂縫(féng),不能檢測已發生(shēng)的舊裂縫,對正在(zài)發生的裂縫可檢測裂縫發生的位置(聲發射源定位(wèi)),裂縫的大小,擴展情況和種(zhǒng)類,以及裂縫的深度等。
(四)攝影檢測法攝(shè)影檢測法主要用作調查混凝土表麵的(de)裂縫攝影法包括普(pǔ)通照(zhào)相機、錄象機、放射線、紅外線攝影等進(jìn)行檢測。
(五)傳感儀器監測利用埋設(shè)在(zài)混凝土中(zhōng)的(de)儀器進行裂(liè)縫(féng)監測,常規技術是利用卡爾遜式或弦式測縫(féng)計,其控製範圍僅(jǐn)0.12-1,屬點(diǎn)式檢測,由於裂縫出現的空間隨機性,因此往往漏檢,為了及時無遺漏地監測裂縫,必須實施大範圍的(de)、連續、分布式監測,即所謂(wèi)全分布監測。
(六)光纖傳感網絡監測在各國競相開發的結構監測高科技領域裏,光纖傳感(gǎn)以其(qí)獨特(tè)優勢居於(yú)中(zhōng)心地位,它靈巧、精度高、抗電磁幹擾,且可靠耐久,易於光纖傳輸(shū)組成自動化遙測係統。光纖傳感應用於結構工(gōng)程監測始於20世紀90年代初,如航空航天器、橋梁等的溫度、振動、應變(biàn)檢(jiǎn)測等裂縫的發生可以用埋設在混凝土中光(guāng)纖的光強變化監測,而裂縫的定位可用多模(mó)光纖在裂縫處的光強突然下降或診斷完成,通(tōng)過衰(shuāi)減曲線(xiàn)上的裂縫損耗(hào)突變點,可以準確地確定裂縫的位置(zhì),針對混凝土裂縫檢測的特點,研製出基於光時域反射技術的光纖裂縫(féng)傳感網絡,可實現橋梁混凝土結構的分布檢測,凡裂縫與(yǔ)光纖(xiān)傳感網(wǎng)絡相交,均(jun1)可感知,並可定寬、定位、定向。
三、裂縫(féng)修補方法(fǎ)
(一)表麵封閉法
(1)表麵塗抹通常是在混凝土表麵沿寬度較小的裂縫塗抹樹脂保(bǎo)護膜,在裂縫寬度有可能變動時,可采用具(jù)有跟蹤性的焦油(yóu)環氧樹脂等材(cái)料,在(zài)裂縫多(duō)而且密集或者混凝土老化,砂漿離析的結(jié)構物(wù)上也可大麵(miàn)積塗抹(mò)保護膜(mó)。
(2)鑿深槽(cáo)嵌。先沿裂縫(féng)鑿一條深槽,槽形(xíng)根據裂縫位置和填補材料而定,然後在槽(cáo)內嵌(qiàn)補各種粘結材料,如環氧砂漿、瀝青、甲凝等。
(3)表(biǎo)麵(miàn)噴漿。噴漿修補是在經鑿毛(máo)處理的裂縫表麵,噴射一層(céng)密實而且(qiě)強度高的水泥砂漿保護層來封閉(bì)裂縫(féng)的一種修補(bǔ)方法,根據裂縫的部位、性質和修補要求(qiú)與條(tiáo)件,可采用無筋素噴漿,或掛網噴漿結合鑿槽嵌補等修補(bǔ)方法(fǎ)。
(4)打箍加固封閉法(fǎ)。當鋼(gāng)筋混凝(níng)土產生主應力裂縫時,可采用在裂縫處加箍使裂縫封閉的方法(fǎ),箍可用扁鋼焊成或圓鋼製成,可以直箍也可以斜箍,其方向應和裂縫(féng)方向垂直,墩台或樁基等下部結構(gòu)承載能力不(bú)足,出現裂縫時也可以采取這種方法。
(二)灌漿法先將結構物的裂縫或孔隙與外界封閉,僅留出進漿(jiāng)口及排氣孔,然後將較低粘度的漿液通過(guò)壓漿泵(bèng)以一定的壓力將漿液壓入(rù)縫隙內並使其擴散(sàn),膠凝固化,以達到(dào)恢複整體性、強度、耐久性及抗滲(shèn)性(xìng)的目的(de)。漿液主要有:水泥漿、水泥-水玻璃、環氧糠酮、聚氨脂、丙凝(níng)和甲凝等後幾種方法都屬於化學灌漿法,其強度高效果好。
(三)粘貼加固法
(1)注入法粘貼鋼板。這種方法是(shì)在混凝土表麵與鋼板之間加墊(diàn)塊等使兩者之間保持一定空隙,並用環氧(yǎng)樹脂膠(jiāo)泥封閉四周,而後從注入口注(zhù)入環氧樹脂,同時排出空(kōng)隙中的空氣,由於是從一方(fāng)注入因而容易殘留氣泡,施工時一般用(yòng)木槌隨時敲打鋼板來確定是否灌實,這(zhè)種施(shī)工法雖然費時,但即使混凝土表(biǎo)麵不平整也可進行施工。
(2)壓粘法粘貼鋼板。這種施工方法是在混凝(níng)土表麵(miàn)及(jí)鋼板表(biǎo)麵各塗上1-2厚的環(huán)氧樹脂,然後利用已(yǐ)固定在混凝土中的錨杆把鋼板壓緊在混凝土麵上,隨(suí)著環氧樹脂被擠(jǐ)出,粘貼(tiē)麵之間的空氣也被排出,用這種方法(fǎ)幾乎不會殘留氣(qì)泡,粘結效果(guǒ)也好,此法適(shì)用(yòng)於混凝土表麵平整的(de)場合。
(3)粘貼碳纖維布。粘貼碳纖維布修補技術是一種新(xīn)型的技術,它是利用樹脂類粘結材料將碳纖維布粘(zhān)貼於混凝土(tǔ)表麵,利用其良好的抗拉性能(néng)達到修補加強的目的,這種修(xiū)補方法基本不(bú)增加原結構的自重及尺寸。
(4)混凝土損(sǔn)傷自愈(yù)合。模仿動(dòng)物骨組(zǔ)織結構,並基於生物組織對受創傷部位能自愈合的機理(lǐ),在混凝土材料中複合具有(yǒu)特殊修複功能的材料,在混凝土內部形成仿生(shēng)自愈合的網絡係統,當混凝土出現裂縫時(shí),損(sǔn)傷部(bù)位的粘結材料被釋放流(liú)出並深入微裂縫,使(shǐ)裂縫重新愈合,恢複甚至提高混(hún)凝土材料(liào)的性能。目前,此種方法尚處於研究(jiū)開發階(jiē)段,今後將會(huì)是混(hún)凝土智(zhì)能材料的發展(zhǎn)方向。