הבנת הסיבות לסדקים בגשר

מבוא

לוחות הגשר הם בין הרכיבים הנחשפים ביותר ונסיעות רבות של תשתיות תחבורה.הם חייבים לעמוד בתנועה מתמדת, קיצוניות סביבתית, ומעבר הזמן. סדקים בחבילות הגשר אינו רק בעיה קוסמטית; זה יכול להוביל להידרדרות מואצת, חיי השירות מופחתים, ואפילו כישלון קטסטרופלי אם לא נבדקו.הבנת הסיבות של סדקים היא חיונית למהנדסים, מפקחים, ומנהלי נכסים כדי למנוע אמצעים יעילים ובדיקה מקיפה של שיטות מחקר.

גורמים מתקדמים לחומרים

שרינקאז פלסטיק וייבוש שרינקאז'

בטון טרי מכיל עודף מים כי מתאדה מן פני השטח.כאשר שיעור הפינוי עולה על שיעור הדימום, מתחים Tenile מתפתח בשכבה פני השטח לפני שה בטון צבר מספיק כוח.תופעה זו, המכונה צטמק פלסטיק, תוצאות בסדקים רדודים, אקראיים, מכווץ מים. ייבוש מתכווץ מתרחשת כמו בטון קשה מאבד לחות במשך חודשים או שנים, גורם לירידה נפח אם הוא מחוספס על ידי סדקים מתכתיים, 000, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 לחץ דם רטוב, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 דחוסים, 000 דחוסים, 000 דחוסים.

התרחבות וחוזה

קונקרט, כמו כל החומרים, מתרחב כאשר מחומם וחוזים כאשר קרירים.על הסיפון גשר, וריאציות טמפרטורה גדולות יכול להיגרם על ידי קרינה סולארית, שינויים עונתיים, חום לחות ממלט.אם תנועות תרמיות מחוספסות, מדגיש פנימי מצטבר. לדוגמה, במהלך יום חם לאחר ירידה מהירה של מעצבי טמפרטורה (למשל, סופת רעמים), פני השטח התרועים מהר יותר מאשר הפנים, להגדיר את זה עשרות לחץ דם ארוך במיוחד אם זה יכול לגרום לרייקט.

תגובה אלקטי-סיליקה (ASR)

ASR היא תגובה כימית בין אחליקה תגובתית במצטברים מסוימים ואלקליס (סויום ואש אשלגן) במים נקיים במלט.התגובה מייצרת ג'ל שתופס מים ומרחיב, ומייצר לחץ פנימי המפצח את לוחות הגילוי הבטון.גשר הנחשקים ללחות הם פגיעים במיוחד.סדקים מ- ASR מופיעים לעתים קרובות כתבנית דמוית מפות (random, Mitigation כולל שימוש ב-treactive Unre-re-re-re-re-re-re-resation, כגון חומרים מטבוליים או מפלטמיצים).

קורוזיה של הכח

כאשר כלורידים ממלחים דה-קלינג או סביבות ימיות חודרים לכיסוי קונקרטי, שכבת תחמוצת פסיבית המגנה על חיזוק פלדה נהרסת.מוצרי קורוזיה (rust) תופסים עד שש פעמים את נפח הפלדה המקורית, ויוצרים כוחות רחבים שפצחים וחוסנים את פני השטח המקיפים.זהו אחד הגורמים הנפוצים והיקרים ביותר של הסקאלה עצמם להאיץ את כלור, תוך כדי ליצור כיסוי חיסגוני, החליקטיבי, החל מחוסם, באמצעות הדבקה נאותה של פלדה, או חסימת פלדה.

גורמים סביבתיים

Freeze-Thaw Cycles

באקלים קר, מים נספגים לתוך בטון pores להקפיא ולהרחיב, גורם ללחץ פנימי של עשרות ימים. חזור מחזורי קפוא-הפעמי בהדרגה מחליש את הבטון, המוביל לפיזור, קשקשים, והפקה. Bridge סיפון הם רגישים במיוחד כי הם חשופים ישירות לגשם, שלג, והיתוך קרח.

⁇ ו- De-Icing Chemicals

מים הם הכלי העיקרי למנגנוני נזק.מלבד הקפאה, לחות מאפשרת התקפות כימיות (סולפים, חומצות) ו-corrosion. De-icing מלחים (סויום כלוריד, סידן chloride) להפחית את הנקודה הקפאה אבל מציג כלורידים חודרים לחות קונקרטית.שילוב של לחות וכלורידים מאיץ באופן דרמטי סיווגים סביבתיים בקודים (למשל, חיפוי על מנת למזג אווירי מגן על מנת למזג אוויר, חסימת מים מדויקים.

אופניים חמים

שינויים בטמפרטורה יומית ועונהיים מעוררים זנים מחזוריים.במשך שנים רבות, עייפות תרמית זו יכולה להתחיל ולהפיץ מיקרו-קracks, במיוחד בסיפון עם איפוק גבוה.קלד או גשרים מזוקקים נוטים יותר ללחץ תרמי בגלל כלים ניתוח מבני מורכב כמו רכיב סופי מודלים יכול לחזות מיקומים פוטנציאליים סדק, המאפשר למעצבים לשנות פרטי ספאק משותף או חיזוק.

גורמים מורכבים וכבדים

עומס תנועה ושומן

סיפון הגשר נועדו לשאת מיליוני מחזורי עומס מכלי רכב על חיי השירות שלהם.כל משאית שעוברת חלה על מתח שיכול להיות חלק משמעותי של כוח העשש של הבטון.תחת טעינה חוזרת, מיקרו-קracks טופס בריכוזים מתח (למשל, במפרקים טרנסנדאליים או נקודות חיזוק) ובאופן הדרגתי לפיצול שומן ב בטון הוא פחות נפוץ מאשר בפלדה, אבל זה קורה במקרים של עומסים כבדים של טיפול תרופתי או ירידה של משאיות).

השפעות ואירועי Overload

השפעות פתאומיות של ציוד כבד, התנגשות כלי רכב, או חטיפה חירום יכול לייצר סדקים כי לא מופיעים בשירות רגיל. בעוד אירועים אלה הם נדירים, הם יכולים לגרום נזק קריטי, במיוחד אם הסיפון כבר נחלש על ידי התדרדרות קודמות.בדיקות רגילות ועדכונים עומס עזרה לזהות אזורים הדורשים חיזוק.חלקם מופעלים עם מערכות של שקל-in-motion כדי לאכוף מגבלות.

תכנון והגנת בנייה

חיזוק יעיל המפרט, עובי סלאב לא מספיק, פריסה משותפת גרועה, או חוסר פלדה טמפרטורה נאותה יכול להניח סיפון כדי סדק.לדוגמה, סדקים טרנסנדנדים ליד קצה הגשר קשורה לעתים קרובות לריסון מן ההקצבה וספקית בעיות בנייה לא מספיקות.

סוגי סדקים וחשיבותם

תספורת קרס

אלה הם דקים, צר סדקים (בדרך כלל פחות מ 0.3 מ"מ רחב) המתרחש על פני השטח הסיפון.הם נגרמים לעתים קרובות על ידי התכווצות פלסטיק או משטח יבשה. בעוד הם לא משפיעים באופן מיידי על יכולת מבנית, הם מאפשרים לחות וכלורידים לחדור, שעלול להוביל קורוזיה לאורך זמן. חסימת קרקרים שיער מומלץ, במיוחד בסביבות אגרסיביות.

סדקים רדיאליים

סדקים ורקטיים בסיפון, בדרך כלל מוכווניים אל ציר הגשר, לעתים קרובות תוצאה של מתחים Tenile עקב התכווצות התכווצות או התכווצות תרמיות.הם עשויים להרחיב את כל עומק הזחלות. פרדוקסים רדיאליים המגיעים לחיזוק יכולים להאיץ את הקורטוזיון. ניטור סדקים וצמיחה הוא חשוב; סדקים רחבים יותר מ 0.4 מ"מ עשויים לדרוש הערכה מבנית.

סדקים Horizontal

סדקי Horizontal נפוצים פחות אך חמורים יותר.לעתים קרובות הם נוצרים ברמת המצטחת החוזק העליונה, הנגרמת על ידי התכת או שהיא מדגישה עומסי גלגל.דלמיון יכול להתרחש כאשר סדקים אופקיים propagate לאורך המטוס של חיזוק, המוביל ללחיצת כיסוי הבטון.סוג זה של סדק מפחית באופן משמעותי את יכולת הניקוי של הסיפון.

דיאגונל קרס

סדקים דיגונליים בדרך כלל מצביעים על כשלון או עומס יתר על המידה ליד תמיכה.הם עשויים להתחיל בתחתית הזחל ולהפיץ למעלה בזווית.בחבילות בטון מתוחכמות, סדקים דיגוונים יכולים לסמן אובדן של prestress.כל סדק דיאגונל צריך להיחקר במהירות.

תבנית (Map) Scracking

סדקים מפות מופיעים כרשת של סדקים דקים מקושרים.זה מאפיין תגובה אלקאלי-סיליקה או נזקי הקפאה חמורים. בעוד שהסדקים הבודדים עשויים להיות בסדר, ההתדרדרות הכללית יכולה להיות נרחבת, המוביל לאובדן שלמות פני השטח והתמוטטות מואצת.

אמצעי מניעה בעיצוב ובניה

בחירה חומרית

שימוש בתערובת בטון נמוכה-shrinkage (למשל, עם אדמיקסים מכווץ או יחסי מים נמוכים) מפחית סדקים מוקדמים של גיל.שילוב של חומרים מלטיים משלימים כגון זבוב או אחליקה fume יכול לשפר עמידות. עבור לוחות ביצועים גבוהים, לשקול ריפוי פנימי באמצעות חומרים מדבקים מראש, המספקים מאגרים פנימיים מכווץ מים.

חיזוק פרטים

חיזוק מתמשך בשני הכיוונים הטרנסנדנטליים והארוכים הוא חיוני.להגדיל את כמות חיזוק ההפוך העליון ליד תומך יכול לשלוט סדקים רפלקטיביים.שימוש ברים קטנים יותר ממטר יחד מפיץ מדגיש יותר אחיד.אפוקס-קוע או חיזוק galvanized מוסיף הגנה קורוזיה. Post-tensioning יכול להיות מיושם כדי לשמור את הסקאלה בדחיסה, למנוע עשרות סדקים.

תרגולים

ריפוי נכון הוא ככל הנראה אמצעי מניעה יעילים ביותר, קלינג חייב להתחיל מיד לאחר סיום ואחרונה לפחות שבעה ימים.שיטות כוללות תרכובות הרטובות, נוזלות membrane-forming, או שמיכה מבודדת.עבור סיפון גשר, רטובה עם משחות soaker ו- burlap הוא נפוץ, אבל זה דורש תשומת לב מתמדת.

עיצוב התנועה והזרמל

מפרקי הרחבה, פרטים הולמים, ומערכת רציונלית של איפוק מאפשרים לסיפון להרחיב ולחוזה מבלי ליצור לחץ מופרז.גשרים חסרי גבולות (butments integral), הסיפון נועד להכיל תנועה מסוימת באמצעות אינטראקציה בין-קרקע.עם זאת, הגישה סלאב וקירבה חייבים להיות מפורטים גם כדי למנוע סדקים.

תחזוקה ואסטרטגיות תיקון

בדיקה ובדיקה

בדיקות חזותיות כל שנתיים הן סטנדרטיות עבור רוב הגשרים.עם זאת, טכניקות ניטור מתקדמות כגון פליטה אקוסטית, מכ"ם חודר קרקעית, ודמיון דיגיטלי יכול לזהות סדקים בשלב מוקדם.FLT:0ACI 345.2R-1303FLT:1 מספק הדרכה על הערכה של לוחות גשר קונקרטיים.

תגית: Sealing

חסימת סדקים מונע לחות וכלורידים להגיע חיזוק. עבור סדקים צרים (תחת 0.2 מ"מ), חותמי פני השטח כמו silanes או siloxanes יעילים. סדקים Wider דורשים routing ו חותם עם מוטה אחורי גמיש ונחת (polyurethane או סיליקון).

Overlays ו-Resurding

כאשר ההידרדרות פני השטח היא נפוצה, overlay (בטון מועש, בטון מתווה, או Asphalt עם membrane עמיד למים) יכול לשחזר איכות רכיבה ולהגן על הסיפון. Thin מכווץ (1–2 אינץ ') ניתן ליישם על סיפון סאונד מבני.

הגנה קטוודית וקורוזיה מייגציה

עבור סיפון עם קורוזיה פעילה, הגנה קטוודית יכולה לעצור או להאט את תהליך הה קורוזיה על ידי יישום זרם חשמלי קטן. acrificial aodes (zinc) או מערכות נוכחיות מתרשם הן אפשרויות.גישה נוספת היא מיצוי כלורכימי אלקטרוכימי, אשר מסיר כלורידים מן הבטון.

טכנולוגיות מתפתחות

הרתעה עצמית

מערכות הפחתת סדקים קטנים המבוססים על חיידקים או מלוכדות את עצמם של פולימרים יכולות באופן אוטומטי לאטום סדקים קטנים כפי שהם יוצרים. החיידק מייצר פחמן סידן כאשר מופעל על ידי מים, לתקע את הסדקים.שדה הניסויים הם מתמשכים; תוצאות מוקדמות מראות הבטחה לצמצום עלויות תחזוקה על הסיפון גשר.

חיישנים מתקדמים ו- Digital Twins

רשתות חיישן אלחוטיות יכולות לעקוב אחר טמפרטורה, לחות, מתוח ורוחב סדק ברציפות.שלב נתוני חיישן עם תאום דיגיטלי של הגשר מאפשר תחזוקה חיזויית. אלגוריתמי למידת מכונה יכולים לזהות דפוסים כי היווצרות סדק לפני הנזק הופך קריטי.

Ultra-High-Performance Concrete (UHPC)

UHPC יש מאוד נמוך, כוח רבנים גבוה, וקטן כווץ.השימוש שלה בפסת על יתר על הסיפון או תחליף מעמיק יכול כמעט לחסל בעיות סדק מסורתיות, בעוד העלות הראשונית גבוהה יותר, חיסכון לטווח ארוך טווח ארוך הם משמעותיים.FLT:0TRB מחקרFLT:1 הוכיח יעילות של UHPC בהפחתת סדקים בבנייה.

מסקנה

(הפסקה באבני גשר היא בעיה רבת פנים המונעת על ידי תכונות חומריות, חשיפה סביבתית ועומסים מבניים: על ידי הבנת המנגנונים הספציפיים המעורבים - משקעים, אפקטים תרמיים, ASR, קורוזיה, עייפות וטעויות עיצוב - גורמים יכולים ליישם אמצעי מניעה ממוקדים של גשר פעיל, טיפול יעיל, חיזוק הולם, ופרט משותף של צורה ראשונה של הגנה, עבור מבנים קיימים, כמו פיקוח על בטיחות לטווח ארוך, הוא קבוע, כמו תיקון זמן ארוך.