混凝土橋梁裂縫的成因及其處理方法

【摘 要】混凝土因其具有的優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用于橋梁建設(shè)，而裂縫的開展嚴(yán)重影響了橋梁的安全。本文對混凝土橋梁裂縫的成因進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)，并對其處理方法做了相應(yīng)的介紹。

【關(guān)鍵詞】混凝土橋梁 裂縫成因 處理方法

1.概述

隨著我國交通事業(yè)的不斷發(fā)展，混凝土以其取材廣泛、價(jià)格低廉、高抗壓強(qiáng)度、可成型性以及耐火好、難風(fēng)化、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用橋梁建設(shè)中。同時(shí)混凝土由于抗拉強(qiáng)度較低，又具有易開裂的不足。混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生的原因多而繁雜，但是危害卻甚廣，因此研究混凝土橋梁裂縫的成因及其處理方法就成為必要。

2.混凝土橋梁裂縫的成因

混凝土橋梁產(chǎn)生裂縫的原因很多，甚至是由多種因素共同作用引起的。但就其根本，混凝土產(chǎn)生裂縫的原因主要有如下幾種：

2.1荷載引起裂縫。荷載裂縫主要指橋梁在正常運(yùn)營狀態(tài)下，由于動(dòng)載荷靜載引起的裂縫。荷載裂縫就其成因主要分為兩種，一種是直接應(yīng)力裂縫，另一種是次應(yīng)力裂縫。由于設(shè)計(jì)階段計(jì)算、施工方法與工藝選擇及使用階段養(yǎng)護(hù)等階段不合理等產(chǎn)生的直接應(yīng)力引起的裂縫稱為直接應(yīng)力裂縫；次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫，產(chǎn)生的原因有結(jié)構(gòu)物在設(shè)計(jì)的外荷載作用下，實(shí)際的工作狀態(tài)同常規(guī)計(jì)算有出入，或者在計(jì)算中有忽略不考慮的因素，故而在某些部位引起次生內(nèi)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂；橋梁結(jié)構(gòu)中鑿槽、開洞、設(shè)置牛腿后計(jì)算圖示難以精確模擬，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置受力鋼筋使得橋梁結(jié)構(gòu)與實(shí)際結(jié)構(gòu)有出入。

2.2溫度變化引起裂縫。溫度裂縫是由于物體熱脹冷縮的性質(zhì)而引起的?；炷两Y(jié)構(gòu)在內(nèi)部或者外部環(huán)境發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生變形，因?yàn)樽冃问艿郊s束而在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)該內(nèi)力超過混凝土的開裂強(qiáng)度時(shí)，混凝土發(fā)生開裂。其中主要因素有年月溫差引起的裂縫；日照使得橋梁局部升溫不同引起的裂縫；極端天氣造成溫度突降引起的裂縫；施工水化熱引起的裂縫等等。

2.3混凝土收縮徐變引起的裂縫?；炷猎谡麄€(gè)硬化過程中，由于水分的流失造成混凝土收縮（干縮），在長期的荷載作用下，混凝土亦會(huì)因?yàn)槭┘拥暮奢d而發(fā)生緩慢的變形（徐變），這些都會(huì)引起混凝土的開裂。

2.4地基變位引起裂縫。在結(jié)構(gòu)物中，特別是對于超靜定結(jié)構(gòu)，地基的不均勻沉降和水平移位等變形，會(huì)引起結(jié)構(gòu)物的內(nèi)力進(jìn)而引發(fā)結(jié)構(gòu)開裂，主要影響因素有：地質(zhì)勘查精確度不夠、試驗(yàn)資料不夠準(zhǔn)確；地基地質(zhì)差異太大或結(jié)構(gòu)荷載差異過大；結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)類型差別較大及基礎(chǔ)分期建造；還有其他諸如地基凍脹，橋梁建成后地基條件發(fā)生變化以及基礎(chǔ)處于不良地質(zhì)等引起的橋梁基礎(chǔ)變位。

2.5 鋼筋銹蝕引起裂縫。由于不同的原因?qū)е禄炷羶?nèi)部鋼筋銹蝕，而鋼筋在銹蝕的過程中體積膨脹到原來體積的2～4倍，從而導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生應(yīng)力進(jìn)而破壞開裂。

2.6凍脹引起裂縫。由于外部環(huán)境氣溫降低至零下，造成混凝土空隙中的伸入水發(fā)生冰凍，水汽凍結(jié)的過程中膨脹，從而導(dǎo)致混凝土發(fā)生破壞。凍脹引起裂縫的機(jī)理同鋼筋銹蝕引起裂縫的機(jī)理類似。

2.7施工材料和施工工藝引起裂縫。在施工過程中，由于施工材料不達(dá)標(biāo)，從而導(dǎo)致混凝土質(zhì)量下降，進(jìn)而在荷載或其他因素的作用下產(chǎn)生裂縫；在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，因施工工藝選擇不當(dāng)、施工質(zhì)量低劣等原因，造成結(jié)構(gòu)構(gòu)件開裂。

3.混凝土橋梁裂縫的防治和處理

混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生的原因很多，而且復(fù)雜，但是究其根本都是由于荷載或變形產(chǎn)生的直接或次生應(yīng)力引起的，因此，在弄清了裂縫產(chǎn)生的原因后可以采取相應(yīng)的措施減少甚至避免裂縫的發(fā)生。以減少橋梁構(gòu)件和整體結(jié)構(gòu)的破壞，也減少相應(yīng)的維護(hù)加固損失。

對于荷載裂縫應(yīng)該通過加強(qiáng)模型的精細(xì)程度，使之盡量同實(shí)際結(jié)構(gòu)相吻合；對于溫度裂縫應(yīng)該盡量避免結(jié)構(gòu)物處于交替變換的溫度環(huán)境中；對于收縮徐變引起的裂縫則應(yīng)該通過加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，使其充分達(dá)到其理想強(qiáng)度，減少強(qiáng)化過程中水分流失引起的收縮，減少因強(qiáng)度不足引起的徐變；對于地基變位引起裂縫則應(yīng)該通過加強(qiáng)地質(zhì)勘探和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)而減少基礎(chǔ)變位的可能性；對于鋼筋銹蝕引起的裂縫則應(yīng)該加強(qiáng)混凝土內(nèi)鋼筋的保護(hù)；對于凍脹則應(yīng)加強(qiáng)混凝土的抗?jié)B性；對于施工材料引起和施工工藝引起裂縫則應(yīng)該加強(qiáng)材料把關(guān)和施工工藝把關(guān)。盡量降低裂縫的產(chǎn)生，從而為橋梁安全健康運(yùn)行提供一定的支持。

4.混凝土橋梁裂縫的處理方法

當(dāng)混凝土橋梁因各種原因無法避免的產(chǎn)生裂縫時(shí)，這時(shí)為了橋梁的安全起見，就要對橋梁裂縫進(jìn)行相應(yīng)的處理?；炷翗蛄毫芽p處理的方式主要有如下：

4.1表面處理法：包括表面涂抹和表面貼補(bǔ)法。表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細(xì)而淺的裂縫，深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫，不漏水的縫，不伸縮的裂縫以及不再活動(dòng)的裂縫。表面貼補(bǔ)（土工膜或其它防水片）法適用于大面積漏水（蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫）的防滲堵漏。

4.2填充法。用修補(bǔ)材料直接填充裂縫，一般用來修補(bǔ)較寬的裂縫（〉0.3mm），作業(yè)簡單，費(fèi)用低。寬度小于0.3mm，深度較淺的裂縫、或是裂縫中有充填物，用灌漿法很難達(dá)到效果的裂縫、以及小規(guī)模裂縫的簡易處理可采取開V型槽，然后作填充處理。

4.3.灌漿法。此法應(yīng)用范圍廣，從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。

4.4結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法 。因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長時(shí)間不處理導(dǎo)致的混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成的裂縫等影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可采取結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法。包括斷面補(bǔ)強(qiáng)法、錨固補(bǔ)強(qiáng)法、預(yù)應(yīng)力法等混凝土裂縫處理效果的檢查包括修補(bǔ)材料試驗(yàn)；鉆心取樣試驗(yàn)；壓水試驗(yàn)；壓氣試驗(yàn)等。

5.結(jié)語

混凝土橋梁作為現(xiàn)在交通系統(tǒng)中的重要組成部分，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著不可忽視的作用，而橋梁的安全就成為不可忽視的問題，而橋梁裂縫的開展為橋梁的安全埋下了隱患，因此著手研究橋梁裂縫的成因和防治處理方法，是非常關(guān)鍵和重要的。