淺談橋梁施工裂縫成因及防治措施

周曉紅

摘 要：混凝土裂縫是橋梁工程普遍存在的一種質(zhì)量問題，由混凝土裂縫所帶來的混凝土滲透、破損或表面脫落現(xiàn)象屢禁不止，嚴(yán)重影響并損害橋梁工程的質(zhì)量安全。鑒于此，本篇文章從橋梁運(yùn)行作存在的安全問題入手，提出要對我國現(xiàn)有橋梁所存在的質(zhì)量問題加以解決，針對橋梁裂縫的特點(diǎn)以及產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，并提出了一些切實(shí)可行的維修方法，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：橋梁；裂縫；裂縫成因；維修加固；維修措施；研究

路橋作為我國基建工程中的一個(gè)重要組成部分，其對我國交通運(yùn)輸起到了重要的作用。但是，隨著我國交通運(yùn)輸事業(yè)的不斷發(fā)展，部分路橋工程因?yàn)樾藿〞r(shí)間過長，在運(yùn)行管理中逐漸顯現(xiàn)出老化、破損嚴(yán)重等狀態(tài)，還有一部分路橋工程的橋梁結(jié)構(gòu)存在著嚴(yán)重的混凝土開裂、脫層和破損現(xiàn)象，既危害著橋梁工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，又威脅著路橋工程路面行車的安全。為此，有必要對橋梁裂縫及其產(chǎn)生原因進(jìn)行探討，并結(jié)合橋梁的實(shí)際情況，采取正確、有效、可行的維修措施來補(bǔ)救或消除舊橋裂縫，保證橋梁結(jié)構(gòu)安全，進(jìn)一步延長橋梁的使用年限。

1 混凝土裂縫的危害性

混凝土裂縫幾乎是所有橋梁工程施工和使用中都會(huì)出現(xiàn)的一種質(zhì)量通病，由于施工工序不當(dāng)，或施工管理不到位而引發(fā)的混凝土裂縫，對橋梁工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及橋梁整體質(zhì)量有著嚴(yán)重的影響。尤其是對于我國的橋梁工程來說，由于橋梁的使用年限相對較長，橋梁本身就可能存在著各種各樣的質(zhì)量問題，包括混凝土裂縫。橋梁工程中，由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本身便具有一定的微型裂縫因素，再加上外部自然環(huán)境因素、混凝土施工因素等多種因素的共同影響，便極容易導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂、破損以及混凝土表層嚴(yán)重現(xiàn)象，形成質(zhì)量病害，危及橋梁的結(jié)構(gòu)安全，也不利于路橋路面行車，給行車安全造成威脅。

2 混凝土構(gòu)件裂縫的產(chǎn)生原因

在路橋工程的建設(shè)施工中，路橋橋梁主體結(jié)構(gòu)所采用的主要施工構(gòu)件是鋼筋混凝土。而對于鋼筋混凝土這一構(gòu)件形式來說，其應(yīng)用于橋梁工程施工中時(shí)，是帶著裂縫工作的，確切來說，其實(shí)是由于鋼筋混凝土這一結(jié)構(gòu)本身便具有一定的微型裂縫，所以當(dāng)其應(yīng)用于橋梁工程施工時(shí)，其結(jié)構(gòu)本身便是裂縫因素的攜帶者。因此，對于橋梁結(jié)構(gòu)后來所出現(xiàn)的混凝土裂縫，在很大程度上都是由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中所存在的微型裂縫導(dǎo)致。通常認(rèn)為，路橋工程中橋梁裂縫產(chǎn)生的主要原因大多是由于混凝土材料發(fā)生變形約束后，所引起的內(nèi)應(yīng)力超過了材料的抗拉強(qiáng)度，從而引起混凝土裂縫。

2.1 混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土之所以會(huì)產(chǎn)生裂縫的原因有很多種，包括介質(zhì)的侵蝕、溫度變化所造成的凍融破壞、混凝土材料碳化、混凝土構(gòu)成材料選擇和配合比不當(dāng)、鋼筋銹蝕以及施工工序不合理等等。下面針對路橋工程中混凝土裂縫的產(chǎn)生原因作詳細(xì)分析和論述。

2.1.1 侵蝕性介質(zhì)腐蝕。侵蝕性介質(zhì)腐蝕所引起的混凝土裂縫，其主要原因是因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)內(nèi)部含有某些化學(xué)成分，當(dāng)這些化學(xué)成分和外界某些具有侵蝕性的介質(zhì)產(chǎn)生接觸后，便容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而對混凝土結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生影響或破壞，導(dǎo)致混凝土表面裂縫的產(chǎn)生，嚴(yán)重者還會(huì)威脅到混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

2.1.2 凍融破壞?；炷羶鋈谄茐默F(xiàn)象的主要表現(xiàn)形式是，混凝土表面，乃至混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)中存在大量的孔隙和裂縫，路橋建成之后，如果碰上下雨天氣，雨水會(huì)通過孔隙慢慢滲透到混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中；當(dāng)外界溫度降至零點(diǎn)或零點(diǎn)以下時(shí)，滲入到混凝土結(jié)構(gòu)孔隙中的水分便會(huì)凍結(jié)膨脹，從而使混凝土孔壁受到壓縮而變形；而當(dāng)溫度升高，外界溫度不再處于零點(diǎn)時(shí)，混凝土孔隙中已經(jīng)結(jié)成冰的水分會(huì)慢慢融化，使混凝土孔壁產(chǎn)生一定的拉力。在舊橋工程的多年使用過程中，混凝土經(jīng)過多次的反復(fù)凍融后，其結(jié)構(gòu)本身便容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，進(jìn)而降低混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

2.1.3 混凝土的碳化。在大氣環(huán)境下，橋梁結(jié)構(gòu)的破壞主要是鋼筋的混凝土保護(hù)層碳化，堿性降低，混凝土出現(xiàn)裂縫，大氣中的氧氣和水深入混凝土中到達(dá)鋼筋表面，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起體積膨脹，使混凝土產(chǎn)生裂縫。

2.1.4 材料選配不當(dāng)形成缺陷和裂縫。使用過期水泥，骨料含泥過量，含活性SiO2，水泥中含堿量過高，骨料石灰石、水泥水化熱等。

2.1.5 施工工藝因素?；炷恋陌柚啤０韬驮O(shè)備是500型強(qiáng)制式攪拌機(jī)，操作方面，如果拌和時(shí)間過短，從而影響混凝土的均勻性，即形成的混凝土水灰比超過了設(shè)計(jì)用量，水灰比過大，混凝土干縮量加大，產(chǎn)生干縮裂縫。

2.2 混凝土自身應(yīng)力形成的裂縫

2.2.1 收縮裂縫?；炷聊虝r(shí)，一些水份與水泥顆粒結(jié)合，使體積減少，稱為凝縮。另一些水份蒸發(fā)，使體積減小，稱為干縮，凝縮和干縮合稱為收縮?；炷恋母稍镞^程是由表面逐步擴(kuò)展到內(nèi)部的，在混凝土內(nèi)呈現(xiàn)含水梯度。因此產(chǎn)生表面收縮大，內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，致使表面混凝土承受拉力，內(nèi)部混凝土承受壓力。當(dāng)表層混凝土所產(chǎn)生的拉力超過其抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生收縮裂縫。

2.2.2 溫度裂縫?；炷潦芩嗨艧?、陽光照射、夜間降溫等因素影響而出現(xiàn)冷熱變化時(shí)，將發(fā)生收縮和膨脹，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，即產(chǎn)生裂縫。施工違反操作規(guī)程形成裂縫?；炷翑嚢?、運(yùn)輸時(shí)間過長，使水分蒸發(fā)，引起混凝土澆注時(shí)坍落度過低，使得在混凝土體積中出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫等。

3 橋梁裂縫維修與加固常見病害處理方法

3.1 橋梁裂縫維修的幾種常見方法

3.1.1 對混凝土存在的蜂窩麻面、松散、空洞、破碎、剝落以及由鋼筋銹蝕膨脹引起保護(hù)層破損采用專用修補(bǔ)砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。

3.1.2 對空心板梁邊、中板板底裂縫較為集中分布的區(qū)域，采用碳纖維進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)處理。

3.2 橋梁裂縫維修與加固施工流程順序

3.2.1 以現(xiàn)場實(shí)際為依據(jù)，并檢查病害的發(fā)展與增加情況，以確保施工下料準(zhǔn)確。

3.2.2 清理混凝土破損、鋼筋銹蝕的區(qū)域。

3.2.3 對鋼筋外露銹蝕部位以及銹蝕探查所確定的鋼筋銹蝕區(qū)域進(jìn)行鋼筋除銹、防銹處理。

3.2.4 對混凝土存在的蜂窩麻面、松散、空洞、破碎、剝落以及由鋼筋銹蝕膨脹引起保護(hù)層破損的部位進(jìn)行修補(bǔ)處理。

3.2.5 對結(jié)構(gòu)各部位存在的裂縫進(jìn)行灌注或封閉處理。

結(jié)束語

綜上所述，混凝土橋梁裂縫的發(fā)生，除環(huán)境因素外，大多數(shù)情況下是有害物質(zhì)以結(jié)構(gòu)中的微裂縫或毛細(xì)孔為通道，以水或氣體為載體，在結(jié)構(gòu)中逐步擴(kuò)散進(jìn)行的?；炷翗蛄旱牧芽p處理措施應(yīng)是針對結(jié)構(gòu)裂縫或毛細(xì)孔道的處理，提高原結(jié)構(gòu)的密實(shí)度和防水抗?jié)B性能。

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