論橋梁混凝土裂縫的成因及處理

周 楊

（江蘇省大豐市路橋工程總公司，江蘇 大豐 224100）

建筑行業(yè)科技推動了橋梁工程的變革發(fā)展，許多新型橋梁結(jié)構(gòu)開始在交通系統(tǒng)中發(fā)揮作用。我國現(xiàn)有橋梁主要分為鋼架橋、梁橋、拱橋等多種形式，而混凝土材料在不同橋梁中的應(yīng)用相對廣泛。因材料質(zhì)量的特殊性，混凝土作為橋梁主體結(jié)構(gòu)時易面臨多種病害風(fēng)險，處理不及時將阻礙橋梁使用功能的正常發(fā)揮。裂縫已經(jīng)被公認(rèn)為橋梁病害的常見現(xiàn)象，應(yīng)詳細(xì)分析裂縫成因且提出解決方案。

1 混凝土結(jié)構(gòu)的工程價值

材料是建筑物鑄造成形的基本組成要素，注重建筑材料質(zhì)量是保障工程價值的前提條件?；炷潦乾F(xiàn)代交通建筑設(shè)施作業(yè)中不可缺少的混合料，因材料使用性能相對優(yōu)越（見圖1）而得到推廣使用。我國交通系統(tǒng)改良設(shè)計之后，橋梁工程建設(shè)范圍逐漸拓寬，新型材料技術(shù)也開始得到普及應(yīng)用?；炷两Y(jié)構(gòu)是基于新材料工藝筑造的構(gòu)成體，選用優(yōu)質(zhì)混凝土作為工程的主體框架，可發(fā)揮出多方面的工程價值。

圖1 混凝土的特點

1.1 整體性

傳統(tǒng)橋梁結(jié)構(gòu)僅單一使用砂漿材料作為組合體，筑造成某一種建筑結(jié)構(gòu)形式，這種方式僅適用小范圍的建筑構(gòu)造要求，遇到大范圍建筑結(jié)構(gòu)則難以滿足應(yīng)用功能的特性要求。如：舊式橋梁建造時期因材料技術(shù)條件有限，橋梁工程局部結(jié)構(gòu)缺少必要的完整性，影響了交通運(yùn)輸性能的發(fā)揮[1]。使用混凝土結(jié)構(gòu)可保持橋梁的完整性，用其作為支撐體可降低橋梁病害的發(fā)生率。

1.2 耐久性

混凝土結(jié)構(gòu)不僅在材料質(zhì)量方面有所改進(jìn)，對橋梁結(jié)構(gòu)也起到了相應(yīng)的加固作用，用其作為橋梁支撐體保障了橋面交通功能的持久發(fā)揮?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性表現(xiàn)在：首先，混凝土結(jié)構(gòu)改變了早期橋梁建筑的脆弱性特點，用高質(zhì)量混凝土筑造橋梁結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了橋梁的穩(wěn)定性；其次，新混凝土結(jié)構(gòu)選用粘合性更強(qiáng)的材質(zhì)，可有效抵制外界因素對承重結(jié)構(gòu)造成的破壞作用。

1.3 經(jīng)濟(jì)性

橋梁新型結(jié)構(gòu)的設(shè)置具有一定的經(jīng)濟(jì)價值，節(jié)約了項目建設(shè)的成本耗資。一般情況，混凝土主要采用原始粗細(xì)集料配制而成，根據(jù)橋梁建造工藝要求按照適當(dāng)?shù)谋壤{(diào)控。混凝土原材料采購成本較低，用其建設(shè)交通橋梁可起到較好的保護(hù)作用，也為建設(shè)單位創(chuàng)造了理想的經(jīng)濟(jì)收益。如普通橋梁正式通車之后，因材料質(zhì)量不合格而出現(xiàn)問題，增加了施工單位的維修成本。

2 橋梁混凝土裂縫成因

混凝土結(jié)構(gòu)憑借其獨特的使用優(yōu)點，在建筑工程里得到了推廣使用，為現(xiàn)代橋梁建筑施工創(chuàng)造了有利的條件。但是，隨著橋梁建筑在交通運(yùn)輸體系里發(fā)揮著越來越多的作用，橋梁所承受的交通壓力也越來越大。高車流量載入橋面會破壞橋梁的綜合性能，造成了多種病害事故的發(fā)生。裂縫是橋梁施工普遍存在的結(jié)構(gòu)病害之一，因裂縫成因復(fù)雜多樣，施工單位在處理裂縫時面臨較大的難度。

2.1 結(jié)構(gòu)方面

橋梁之所以具備了良好的交通功能，多數(shù)依賴于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)作用的發(fā)揮。現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)形式相比早期有了很大的改進(jìn)，可分為上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、支座等核心構(gòu)成，另外添加一些配套設(shè)施便可組成完整的橋梁。橋梁結(jié)構(gòu)形式的多樣性，導(dǎo)致橋梁在建造環(huán)節(jié)易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫，這主要是由于橋梁組裝工藝方法不當(dāng)所致。如：橋梁上下部結(jié)構(gòu)在安裝時，配件組合的緊密程度不足，承載力超標(biāo)時會造成裂縫問題的出現(xiàn)。

2.2 材質(zhì)方面

上述提到，混凝土是橋梁施工的主要材料，混合料質(zhì)量決定著橋梁交通性能的高低。相反，材料也是導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)裂縫發(fā)生的關(guān)鍵因素，這與現(xiàn)場材料配制工藝存在著較大的關(guān)聯(lián)?；炷敛牧鲜怯缮?、石、水、水泥等基本元素配制而成，當(dāng)原料調(diào)配比例與標(biāo)準(zhǔn)要求不一致時，攤鋪混合料之后便會產(chǎn)生明顯的裂縫。如混凝土中水泥是膠凝材料，水泥型號與橋梁工藝要求不配套，混合料性能減弱而造成病害。

2.3 溫度方面

外界溫度變化對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的作用力尤為顯著，特別是溫度交替變化引起的溫差值，這是混凝土塑性形變的直接原因。溫差變化直接帶來了膨脹、收縮等異常變形，這些對橋梁結(jié)構(gòu)的破壞力很大。以橋墩為例，橋墩與上部結(jié)構(gòu)及支座之間組成聯(lián)合體，橋墩自身承載著較大的重力荷載，當(dāng)溫度交替變化時橋墩結(jié)合處易出現(xiàn)明顯的變形現(xiàn)象，進(jìn)而對整個橋體的完整性造成毀壞。溫度裂縫具有可延伸性特點，應(yīng)當(dāng)及時采取措施處理。

3 處理橋梁裂縫病害的綜合措施

裂縫對橋梁工程造成的不僅僅是功能方面的破壞，對項目工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)收益也有影響，若不及時檢修處理會影響到橋梁設(shè)施的持久利用?？紤]到橋梁結(jié)構(gòu)裂縫成因的復(fù)雜性，施工單位在編制病害處理方案時也要全局分析，針對各種裂縫成因提出切實可行的處理方案。

3.1 釘合法

當(dāng)必須恢復(fù)主裂縫斷面的抗拉強(qiáng)度時，使用釘合法比較適宜。特別適宜在不損壞周圍結(jié)構(gòu)的情況下用來鎖閉活動裂縫，防止橋梁裂縫延伸造成更大的破壞范圍。用相對薄而長的金屬——縫合U型釘跨過裂縫嵌入事先開好的槽溝中，用無收縮砂漿或者環(huán)氧樹脂基粘合劑來固定，綜合改善橋梁裂縫處的破壞范圍[2]。

3.2 樹脂灌注法

環(huán)氧樹脂是最常見的裂縫灌注材料，適用于多數(shù)橋梁裂縫的檢修處理（見圖2）。它具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，并能抵抗混凝土所遇到的大多數(shù)化學(xué)侵蝕，樹脂可以灌入到0.05mm的裂縫[3]。除某些特殊的環(huán)氧樹脂之外，當(dāng)裂縫是活動的、有滲漏的、不能干透的或者裂縫數(shù)量極多時，通常不易采用樹脂灌注法。

圖2 灌注膠的工藝流程

3.3 聚合物浸入法

聚合物浸入法包括：

a）重力滲入法 低粘度的液態(tài)樹脂可用來密封路面以及橋面的不小于0.1mm的裂縫，將樹脂涂刷到橋梁裂縫表面上，使樹脂溢于裂縫表面，起到一定的裂縫加固作用；

b）真空滲入法 該方法更適合封閉多重?zé)o規(guī)則表面裂縫，先將裂縫表面密封，抽去空氣，使裂縫中和孔隙中的空氣全部排除，在大氣壓力下用純環(huán)氧樹脂漿料注入裂縫表面中。

3.4 表面封閉法

對于小范圍裂縫的處理操作，可選用表面封閉法進(jìn)行加固，這是最簡單和最普通的裂縫修補(bǔ)方法，該法用于修補(bǔ)對結(jié)構(gòu)影響不大的靜止裂縫，通過密封裂縫來防止水汽、化學(xué)物質(zhì)和二氧化碳的侵入，抑制橋梁裂縫的擴(kuò)散。早期舊橋梁在改建過程中，多數(shù)采用表面封閉法處理一些小型裂縫，用最簡單的工藝減小裂縫的破壞力。

3.5 灌漿法

此方法包括：

a）普通水泥灌漿 大體積水壩、厚混凝土墻或者水工結(jié)構(gòu)的巖石基礎(chǔ)上的裂縫，有時通過注入硅酸鹽水泥砂漿來密閉；

b）聚合物灌注 氨基甲酸乙酯或者丙烯酰胺聚合物的灌漿料和水反應(yīng)后形成固態(tài)沉淀物或泡沫材料，起到封閉裂縫的作用[4]。這種方法可在潮濕環(huán)境中使用，對于氣候不穩(wěn)定區(qū)域裂縫處理的效果較好。

4 結(jié)語

隨著橋梁在交通系統(tǒng)里發(fā)揮越來越大的作用，國內(nèi)開始積極投資橋梁工程建設(shè)，以滿足地區(qū)架空交通線路的改造需求。混凝土是橋梁常用的結(jié)構(gòu)形式，因其配備了專用的工程材料，使橋梁結(jié)構(gòu)性能具備了多方面的保障。與此同時，混凝土橋梁裂縫病害也對工程質(zhì)量造成了不利影響，施工單位必須深入分析橋梁裂縫的成因，制定切實可行的處理方案。

[1]林永清.分析興建橋梁工程的交通應(yīng)用價值[J].四川建筑科學(xué)研究，2011，20（10）：62-64.

[2]龔少紅.新時期橋梁工程改造期間面臨的病害問題[J].現(xiàn)代交通技術(shù)，2011，18（3）：43-45.

[3]莊蕓青.我國交通橋梁混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因及處理[J].道路工程建設(shè)，2009，27（15）：98-100.

[4]周偉新.樹脂灌注法與其它方法聯(lián)用處理裂縫的成效對比[J].山東科技，2011，40（13）：66-68.