淺談混凝土橋梁裂縫成因處治方法

程生喜

摘要：混凝土橋梁裂縫是目前擺在養(yǎng)護(hù)管理者面前的一種新的難題，本文結(jié)合特克斯公路段管養(yǎng)的S316線86+00-K134+000路段的橋梁狀況，分析混凝土裂縫產(chǎn)生的原因與影響因素，通過(guò)去年在實(shí)際工作中引進(jìn)了一種新材料、新工藝“壁可”注入法應(yīng)用對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行處治修復(fù)，其產(chǎn)生的整體效果較好。就此淺談一些自己的認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞：橋梁；裂縫；原因分析；處治方法

前言：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，公路建設(shè)取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在橋梁建造和使用過(guò)程中，因裂縫而影響工程質(zhì)量甚至導(dǎo)致橋梁垮塌的報(bào)道屢見(jiàn)不鮮?；炷灵_(kāi)裂可以說(shuō)是“常發(fā)病”和“多發(fā)病”，經(jīng)常困擾著橋梁工程技術(shù)人員。如果采取一定的技術(shù)措施，加強(qiáng)施工質(zhì)量管理的力度，混凝土開(kāi)裂是可以克服和控制的。通過(guò)近幾年橋涵養(yǎng)護(hù)管理工作的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)混凝土裂縫本文初步分析了混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生的原因，淺談一些自己的看法。

1荷載引起的裂縫原因

1.1設(shè)計(jì)計(jì)算階段，結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)不計(jì)算或部分漏算；計(jì)算模型不合理；結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實(shí)際受力不符；荷載少算或漏算；內(nèi)力與配筋計(jì)算錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不考慮施工的可能性；設(shè)計(jì)斷面不足；鋼筋設(shè)置偏少或布置錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)剛度不足；構(gòu)造處理不當(dāng)；設(shè)計(jì)圖紙交代不清等。

1.2施工階段，不加限制地堆放施工機(jī)具、材料；不了解預(yù)制結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，隨意翻身、起吊、運(yùn)輸、安裝；不按設(shè)計(jì)圖紙施工，擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序，改變結(jié)構(gòu)受力模式；不對(duì)結(jié)構(gòu)做機(jī)器振動(dòng)下的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算等。

1.3使用階段，超出設(shè)計(jì)載荷的重型車(chē)輛過(guò)橋；受車(chē)輛、船舶的接觸、撞擊；發(fā)生大風(fēng)、大雪、地震、爆炸等。在超載車(chē)輛日益增加的今天，對(duì)設(shè)計(jì)荷載較低的橋梁就會(huì)造成板底裂縫。比如，Ｓ３１６線Ｋ１０３＋６２０哈拉布拉中橋，由于超載車(chē)輛外荷載作用，造成橋板產(chǎn)生了裂縫。

2溫度變化引起的裂縫

引起溫度變化主要因素有：

2.1日照：橋面板、主梁或橋墩側(cè)面受太陽(yáng)曝曬后，溫度明顯高于其它部位，溫度梯度呈非線形分布。由于受到自身約束作用，導(dǎo)致局部拉應(yīng)力較大，出現(xiàn)裂縫。日照和下述驟然降溫是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)溫度裂縫的最常見(jiàn)原因。

2.2水化熱：出現(xiàn)在施工過(guò)程中，大體積混凝土（厚度超過(guò)2.0米）澆筑之后由于水泥水化放熱，致使內(nèi)部溫度很高，內(nèi)外溫差太大，致使表面出現(xiàn)裂縫。施工中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，盡量選擇水化熱低的水泥品種，限制水泥單位用量，必要時(shí)可采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)部散熱，或采用薄層連續(xù)澆筑以加快散熱。

3收縮引起的裂縫

3.1塑性收縮：在施工過(guò)程中、混凝土澆筑后4-5小時(shí)左右，此時(shí)水泥水化反應(yīng)激烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮，同時(shí)骨料因自重下沉，因此時(shí)混凝土尚未硬化，稱(chēng)為塑性收縮。塑性收縮所產(chǎn)生量級(jí)很大，可達(dá)1%左右。

3.2縮水收縮（干縮）?；炷两Y(jié)硬以后，隨著表層水分逐步蒸發(fā)，濕度逐步降低，混凝土體積減小，稱(chēng)為縮水收縮（干縮）。因混凝土表層水分損失快，內(nèi)部損失慢，因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當(dāng)表面混凝土承受拉力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生收縮裂縫。

3.3自生收縮。自生收縮是混凝土在硬化過(guò)程中，水泥與水發(fā)生水化反應(yīng)，這種收縮與外界濕度無(wú)關(guān)，且可以是正的（即收縮，如普通硅酸鹽水泥混凝土），也可以是負(fù)的（即膨脹，如礦渣水泥混凝土與粉煤灰水泥混凝土）。

混凝土收縮裂縫的特點(diǎn)是大部分屬表面裂縫，裂縫寬度較細(xì)，且縱橫交錯(cuò)，成龜裂狀，形狀沒(méi)有任何規(guī)律。

4地基礎(chǔ)變形引起的裂縫

地質(zhì)勘察精度不夠、試驗(yàn)資料不準(zhǔn)；地基地質(zhì)差異太大；結(jié)構(gòu)荷載差異太大；結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類(lèi)型差別大；水毀對(duì)橋梁基礎(chǔ)的沖刷；地基凍脹；橋梁建成以后，原有地基條件變化。

5施工材料質(zhì)量引起的裂縫

混凝土主要由水泥、砂、集料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質(zhì)量不合格，是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的原因。

5.1水泥

（1）水泥出廠時(shí)強(qiáng)度不足，水泥受潮或過(guò)期，可能使混凝土強(qiáng)度不足，從而導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。

（2）當(dāng)水泥含堿量較高（例如超過(guò)0.6%），同時(shí)又使用含有堿活性的骨料，可能導(dǎo)致堿骨料反應(yīng)。

5.2砂、石、集料

砂石的粒徑、級(jí)配、雜質(zhì)含量。

砂石粒徑太小、級(jí)配不良、空隙率大，將導(dǎo)致水泥和拌和水用量加大，影響混凝土的強(qiáng)度，使混凝土收縮加大，如果使用超出規(guī)定的特細(xì)砂，后果更嚴(yán)重。

5.3拌和水及外加劑。拌和水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時(shí)對(duì)鋼筋銹蝕有較大影響。采用含堿的外加劑，可能對(duì)堿骨料反應(yīng)有影響。

6施工工藝質(zhì)量引起的裂縫

在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過(guò)程中，若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣，容易產(chǎn)生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進(jìn)的和貫穿的各種裂縫，特別是細(xì)長(zhǎng)薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)。裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生的原因而異，比較典型常見(jiàn)的有：

6.1混凝土振搗不密實(shí)、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點(diǎn)。

6.2混凝土澆筑過(guò)快，混凝土流動(dòng)性較低，在硬化前因混凝土沉實(shí)不足，硬化后沉實(shí)過(guò)大，容易在澆筑數(shù)小時(shí)后發(fā)生裂縫，既塑性收縮裂縫。

6.3混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，使水分蒸發(fā)過(guò)多，引起混凝土塌落度過(guò)低，使得在混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

6.4混凝土初期養(yǎng)護(hù)時(shí)急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現(xiàn)不規(guī)則的 收縮裂縫。

6.5混凝土分層或分段澆筑時(shí)，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土和施工縫之間出現(xiàn)裂縫。采用分段現(xiàn)澆時(shí)，先將混凝土接觸面鑿毛、清洗不好，新舊混凝土之間粘結(jié)力小，或后澆混凝土養(yǎng)護(hù)不到位，導(dǎo)致混凝土收縮而引起裂縫。

6.6施工時(shí)拆模過(guò)早，混凝土強(qiáng)度不足，使得構(gòu)件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫。

6.7施工質(zhì)量控制差。任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料計(jì)量不準(zhǔn)，結(jié)果造成混凝土強(qiáng)度不足和其他性能（和易性、密實(shí)度）下降，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。S316線K103+620、K109+360、K110+100等處橋梁、墩臺(tái)、臺(tái)帽等處出現(xiàn)裂縫較多。

7混凝土橋梁裂縫處治方法—“壁可注入法”

第一步表面處理

用綱絲刷沿裂縫表面清理寬約5cm范圍；用刷子丙酮或清水清除裂縫表面的浮塵并晾干。

第二步粘結(jié)注入座和密封裂縫

（1）配置封口膠按配合比（101#號(hào)的主擠、硬化擠的重量比為7：3）配料拌和均勻。

（2）布設(shè)注入座用抹灰刀將少許封口膠抹在注入座底面的四周，將注入孔對(duì)正裂縫中心輕微擠壓，并用封口膠將注入座包覆，沿裂縫的走向每隔30-40cm布設(shè)一個(gè)注入座，裂縫分岔處也應(yīng)布設(shè)注入座。

（3）封閉裂縫用工具抹灰刀將封口膠沿裂縫的走向5cm寬的范圍封閉，封口膠厚度為2mm左右，盡量一次性完成。

第三步封口膠的固化

封閉完成后，讓封口膠自然固化，固化時(shí)間：在正常溫度下（6小間-12小間）

第四步注入灌注膠

（1）可配置封口膠按配合比（主劑、硬化劑的重量比為2：1）配料拌和均勻。

（2）注膠將注入器的連接端牢固地安裝在注入座上，將灌注膠裝入注入泵黃油槍內(nèi)，將黃油槍倒置，打開(kāi)伐門(mén)推動(dòng)活塞排除系統(tǒng)中的空氣。將它連接

到注入器的注入端，推動(dòng)黃油槍的活塞，開(kāi)始注入。

第五步灌注膠的固化

讓灌注膠自行固化，固化時(shí)間：大約24小時(shí)，與溫度有關(guān)。

第六步“壁可注入法”的特點(diǎn)

（1）灌注膠具有超低粘度性、滲透力強(qiáng)、粘結(jié)力強(qiáng)、具有較高強(qiáng)度。

（2）可恢復(fù)混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度，恢復(fù)受損構(gòu)件的承載力。

（3）利用注入器“橡膠管” 膨脹后產(chǎn)生恒壓力，將膠液自動(dòng)注入到裂縫深處，持續(xù)的低壓能避免產(chǎn)生氣阻，保證修補(bǔ)質(zhì)量。

（4）施工工藝簡(jiǎn)便，易操作使用，節(jié)省人工，安全環(huán)保。

第七步“壁可注入法”使用效果

2007年6月特克斯公路段通過(guò)使用“壁可注入法”對(duì)管轄路段的Ｓ３１６線路段，２5座橋梁構(gòu)件，墩臺(tái)、梁板底、的縱橫超限值的裂縫，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)使用效果良好。截止目前為止未出現(xiàn)開(kāi)裂，擴(kuò)張現(xiàn)象。

結(jié)論：公路建設(shè)是一項(xiàng)基本建設(shè)，只要我們?cè)谠O(shè)計(jì)、施工工藝、材料選擇以及后期的養(yǎng)護(hù) 過(guò)程中能夠充分考慮各種因素的影響，還是完全可以避免的，危害結(jié)構(gòu)的裂縫的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)

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