摘要：近年來，我國經濟和科技水平都有了突飛猛進的發(fā)展。在科技和經濟發(fā)展的巨大牽引力下，我國道路橋梁建設也取得了豐碩成果。但是，由于施工質量控制不到位等原因，在混凝土橋梁的建設出現(xiàn)了大量的質量問題，影響橋梁的使用壽命以及使用的安全性，存在諸多安全隱患。本文闡述了混凝土橋梁裂縫產生的主要原因，并對橋梁裂縫修補技術進行了簡要分析。

 

　　關鍵詞：混凝土橋梁；裂縫；成因；修復技術

 

　　Abstract: In recent years, China's economic and technological level has a rapid development. Great traction in the technological and economic development, the construction of roads and bridges in China has yielded fruitful results. However, due to the reason of the construction quality control is not in place, in the construction of concrete bridges, a large number of quality problems and affect the service life of the bridge and the use of security, there are many security risks. This paper describes the main causes of cracks in concrete bridges, and bridge repair cracks a brief analysis.

 

　　Key words: concrete bridges; cracks; causes; repair techniques

 

　　中圖分類號：U445.6  文獻標識碼：A   文章編號：2095-2104（2012）

 

　　前言：在如今道路橋梁建設過程中，混凝土已成為一種不可缺少的材料。但是，混凝土橋梁裂縫已成為一個關注已久的問題，它不僅會影響橋梁的整體外觀，更存在著許多不安全因素，影響著橋梁的整體結構安全性。混凝土開裂問題作為橋梁"多發(fā)病"，如果加強施工質量管理的力度且采取技術措施加以防治，是可以得到有效克服的。

 

　　一、橋梁混凝土裂縫成因分析

 

　　1、荷載裂縫

 

　　混凝土橋梁在設計之初有其特定的荷載承受能力，如果實際使用過程中，橋梁整體承受的荷載力超過其最大承受范圍，則極易產生裂縫。對這種裂縫放任流之，可能帶來災難性的后果。荷載裂縫產生的原因主要包括以下幾點：

 

　　首先，在橋梁設計之初，計算模型不夠合理，內力與配筋計算錯誤，橋梁設計斷面過小等造成結構安全系數(shù)不夠、結構剛度不強；其次，在施工過程中，施工人員沒有嚴格按照設計圖以及相關規(guī)范進行施工，甚至擅自更改結構施工順序以及橋梁結構受力模式，沒有進行疲勞強度驗算等等；最后，在橋梁使用過程中，超過設計荷載的重型車輛過橋、車輛撞擊、大風雪天氣、爆炸、地震等原因也會引發(fā)橋梁裂縫的產生。

 

　　2、溫度裂縫

 

　　混凝土具有熱脹冷縮的特性，當外部環(huán)境或結構內部溫度發(fā)生變化時會發(fā)生變形，從而在結構內部產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時就會產生溫度裂縫。通常情況下，溫度裂縫走向一般無規(guī)律性，裂縫寬度大小不一，受溫度變化的影響熱細冷寬。

 

　　成因分析：

 

　　混凝土表面溫度裂縫大多數(shù)是由于溫差較大引起的。例如，在冬季施工時，如果過早除掉保溫層或受寒潮襲擊，都會導致混凝土因早期強度低而產生裂縫。此外，在混凝土澆筑時，水泥水化熱會使溫度大幅升高，使內部混凝土產生顯著的體積膨脹，而外部混凝土受到地基或其他外部結構的影響溫度較低，冷卻收縮，內外形成巨大溫差，極易產生裂縫。

 

　　3、收縮裂縫

 

　　在實際施工中,因收縮引起的混凝土裂縫是最為常見的。這類收縮可從混凝土結硬與否分為前后兩個階段：

 

　　第一階段：混凝土澆筑后，水泥水化的劇烈反應導致水分急劇蒸發(fā)，混凝土因過多失水而收縮。第二階段：在混凝土結硬以后，其表層與內部水分損失不一致，從而造成混凝土表面與內部的收縮不均勻，致使表面混凝土承受拉力，當表面混凝土承受的拉力超過其抗拉強度時，裂縫便由此產生。

 

　　一般情況下，混凝土收縮引起的裂縫屬表面裂縫，呈龜裂狀，寬度較小且縱橫交錯。雖然這種裂縫一般較細較淺,但對橋梁整體結構的強度和耐久性仍有一定的影響。要杜絕此類裂縫的出現(xiàn)，施工時必須嚴格控制水灰比，確保振搗密實，最重要的是加強養(yǎng)護條件，使混凝土免受不利溫度與濕度變形的侵襲,防止有害收縮。

 

　　4、地基基礎變形引起的裂縫

 

　　這類裂縫的產生是由于地基基礎豎向不均勻沉降或水平方向發(fā)生位移，使結構中產生附加應力，超出了混凝土結構的抗拉能力導致的。這類裂縫通常出現(xiàn)在鋼筋上方結構變化處。

 

　　基礎不均勻沉降的主要原因分析：

 

　　在塑性狀態(tài)下，混凝土的基礎、支架等發(fā)生不均勻沉降，造成局部混凝土變形受約束而產生裂縫；重力作用使混凝土中較重顆粒下沉而使水泥漿上浮，當這種下沉受到鋼筋、模板作用時就會出現(xiàn)裂縫。

 

　　5、鋼筋銹蝕引起的裂縫

 

　　如果混凝土質量較差，或者是它的保護層厚度不夠，很容易導致混凝土保護層受二氧化碳侵蝕碳化至鋼筋表面，降低鋼筋周圍混凝土的堿度；或由于氯化物的介入增加了鋼筋周圍氯離子的含量，這些都可能會引起鋼筋表面氧化膜破壞、發(fā)生銹蝕反應，從而對周圍混凝土產生膨脹應力，導致保護層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產生裂縫。

 

　　6、凍脹引起的裂縫

 

　　當溫度低于零度時，吸水飽和的混凝土就會出現(xiàn)冰凍，游離的水會在此情況下轉變成冰，造成混凝土體積膨脹產生膨脹應力；同時混凝土凝膠孔中的過冰水(結冰溫度在一78℃以下)在微觀結構中遷移和重分布，使混凝土中膨脹力增強、強度降低，導致裂縫出現(xiàn)。

 

　　二、混凝土橋梁裂縫修復方法研究

 

　　1、壁可注入法

 

　　這種方法主要是用密封膠將裂縫的表面進行封閉，使其內部空間只通過預先安裝的注入座與外界相通，之后通過具有恒定壓力的橡膠管注入器，把低黏度樹脂注入到裂縫中實現(xiàn)完美修復，恢復結構的一體性。材料固化以后具有極強的粘結力、抗水性、耐久性和化學穩(wěn)定性，不會受雨水、海水、酸、堿、二氧化碳等的破壞，可認為是永久性修復。由于樹脂具有高粘結強度等優(yōu)異的機械性能，保證對開裂的混凝土結構實現(xiàn)完美的一體化修復。

 

　　2、表面封閉法

 

　　（1）表面涂抹。一般情況下是在混凝土表面沿較窄的裂縫涂抹樹脂保護膜。在裂縫寬度有可能變動時，則通常采用具有跟蹤性的焦油環(huán)氧樹脂等材料。另外，在裂縫較多且密集以及混凝土老化、砂漿離析的結構物上也可大面積涂抹保護膜。

 

　　（2）鑿深槽嵌補。這種方法需要沿裂縫先鑿一條深槽，深槽的形狀根據(jù)裂縫的位置以及填補材料來確定。深槽鑿好以后就可以在槽內嵌補環(huán)氧砂漿、瀝青、甲凝等各種粘結材料。

 

　　（3）表面噴漿。在噴漿之前，需要對裂縫表面進行鑿毛處理，然后在上面噴射一層密實且強度高的水泥砂漿保護層以封閉裂縫。根據(jù)裂縫具體情況的不同，可采用無筋素噴漿，掛網(wǎng)噴漿結合鑿槽嵌補等修補方法。

 

　　（4）打箍加固封閉法。這種方法是通過在裂縫處加箍使裂縫封閉來修補鋼筋混凝土產生的主應力裂縫。所用的箍通常是扁鋼或圓鋼焊制而成的。在進行打箍時既可以直箍也可斜箍，其方向應和裂縫方向垂直。另外，墩臺或樁基等下部結構承載能力不足，出現(xiàn)裂縫時也可以采取這種方法。

 

　　（5）V形或U形槽口充填修補。這種方法通常用于表面修補不能達到修補效果的情況下。首先要沿裂縫鑿出V形或U形槽口，然后將樹脂砂漿充填其中。

 

　　3、灌漿法

 

　　首先，先將裂縫或孔隙與外界封閉起來，僅留出進漿口和排氣孔，然后把粘度較低的漿液通過壓漿泵以一定的壓力壓入縫隙內并使其擴散開來，通過膠凝固化達到恢復強度、整體性、耐久性及抗?jié)B性的目的。水泥漿、水泥-水玻璃、環(huán)氧糠酮、聚氨脂、丙凝和甲凝等漿液強度高、效果好、應用較為廣泛。

 

　　4、粘貼加固法

 

　　近年來，國際上對在混凝土結構外部粘貼鋼板、玻璃鋼等補強材料進行修復的方法進行了頗多研究，具體有以下幾種：

 

　　（1）注入法粘貼鋼板。此種方法主要是通過在混凝土表面與鋼板之間加墊塊等使二者之間保持一定的空隙，將其四周用環(huán)氧樹脂膠泥封閉嚴實，然后再從注入口注入環(huán)氧樹脂，同時排出空隙中的空氣，達到修補的目的。如果從一方注入容易殘留氣泡，導致粘和不牢，通常在施工時用木槌隨時敲打鋼板來確定是否灌實。這種施工方法雖然相對費時，但在混凝土表面不平整的情況下依然可進行施工。

 

　　（2）壓粘法粘貼鋼板。所謂壓粘法粘貼鋼板就是分別在混凝土和鋼板的表面各涂上1-2mm厚的環(huán)氧樹脂，然后利用已固定在混凝土中的錨桿把鋼板壓緊在混凝土面上，隨著環(huán)氧樹脂被擠出，排出粘貼面之間的空氣。這種方法殘留氣泡的情況很少、粘結效果好，因而廣泛適用于混凝土表面平整的場合。

 

　　（3）粘貼碳纖維布。碳纖維布具有良好的抗拉性能，利用樹脂類粘結材料將其粘貼于混凝土的表面，可以達到修補加強的目的，同時基本不會增加原結構的自重和尺寸。

 

　　（4）混凝土損傷自愈合。動物骨組織結構對受創(chuàng)傷部位可以自愈合。受到它的啟發(fā)，可以混凝土材料中添加具有特殊修復功能的材料，使其內部形成仿生自愈合的網(wǎng)絡系統(tǒng)。當出現(xiàn)裂縫時，粘結材料自動釋放流出并且深入裂縫，使裂縫重新愈合，恢復甚至提高混凝土材料的性能。目前，此種方法正在研究過程中。

 

　　三、結束語

 

　　綜上所述，目前我國橋梁建設存在諸多質量問題，尤其是面對橋梁裂縫這一質量通病，必須積極采用先進的施工技藝、修補技術來防止其發(fā)生，保證橋梁使用的安全性。相信隨著我國科學技術的發(fā)展，今后將有更多的新技術投入使用，橋梁裂縫問題將會得到有效的防治。

 

　　參考文獻：

 

　　[1]樊輝明,姚昌榮,李亞東;混凝土橋梁裂縫及修補技術;《四川建筑》2005年4月

 

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　　[3]楊彥克,陳輝,宋登富,潘紹偉,葉躍忠,李固華;橋梁裂縫注漿修補材料及技術;《四川建筑科學研究》2008年03期