公路橋梁混凝土裂縫產(chǎn)生原因及修補(bǔ)方法分析

丁麗紅

【摘 要】由于交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，交通量與日俱增，車輛載重顯著提高，加之人為或自然等因素的影響，使得這些公路橋梁處于一種帶病、超負(fù)荷工作狀態(tài)，因此，各種病害隨之出現(xiàn)。實(shí)踐表明，混凝土結(jié)構(gòu)的任何損傷與破壞，一般都是首先在混凝土中出現(xiàn)裂縫，裂縫是反映混凝土結(jié)構(gòu)病害的晴雨表。所以，對混凝土結(jié)構(gòu)損傷的診斷，首先應(yīng)從對結(jié)構(gòu)的裂縫調(diào)查、檢測與分析入手，了解混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因，才能找到具體修補(bǔ)的方法，才能做好公路橋梁的養(yǎng)護(hù)工作。

【關(guān)鍵詞】公路橋梁 混凝土 裂縫 養(yǎng)護(hù)

1公路橋梁混凝土產(chǎn)生裂縫的原因

1.1 溫度變化引起的裂縫

熱脹冷縮是混凝土的屬性，其外部或者內(nèi)部環(huán)境產(chǎn)生變化，混凝土也就產(chǎn)生一定的變化，若是變形受到一定的約束，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，在應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)出現(xiàn)溫度裂縫。通常，導(dǎo)致溫度產(chǎn)生變化的因素主要有一下幾點(diǎn)： （1）溫差因素。因?yàn)橐荒晁募緶囟炔煌瞧錅囟茸兓徛?，年溫差通常將一月份和七月份的月均溫差作為變化的幅度，溫差?dǎo)致裂縫通常屬于深層裂縫；（2）日照。公路橋梁在受到太陽暴曬之后，溫度通常比其他部位高，溫度呈現(xiàn)非線性分布，因?yàn)槭艿阶陨砑s束的影響，造成局部的拉應(yīng)力變化，就產(chǎn)生裂縫，日照所產(chǎn)生的裂縫通常為表面裂縫，造成溫度裂縫的最主要的原因就是日照和驟然降溫；（3）驟然降溫。若是碰見大雨或者冷空氣侵襲后能夠造成混凝土結(jié)構(gòu)外表面溫度突然下降，然是由于內(nèi)部的溫度變化比較慢而出現(xiàn)溫度梯度；（4）水化熱。水泥在水化當(dāng)中產(chǎn)生的熱量是混凝土體內(nèi)的溫度上升的因素，造成混凝土內(nèi)部的溫度就升高了，然而因?yàn)榛炷恋膶?dǎo)熱性比較差，混凝土在受到外部的冷氣產(chǎn)生收縮，混凝土的內(nèi)外應(yīng)力互相作用，使得外部的混凝土出現(xiàn)很大的拉應(yīng)力，若是混凝土的抗拉強(qiáng)度小于產(chǎn)生的拉應(yīng)力時(shí)就產(chǎn)生了裂縫，這種裂縫只是存在結(jié)構(gòu)表面；（5）施工不當(dāng)。利用蒸汽養(yǎng)護(hù)或者冬季施工當(dāng)中施工不當(dāng)，混凝土?xí)r熱時(shí)冷，內(nèi)外溫度不同，很容易導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫。

1.2 收縮引起的裂縫

（1）塑性收縮。這種裂縫通常產(chǎn)生的在施工當(dāng)中，混凝土在澆筑4h～15h 之后，這時(shí)所產(chǎn)生的水泥水化反應(yīng)非常的激烈，逐漸產(chǎn)生分子鏈，產(chǎn)生泌水情況和水分急劇政法的情況，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生失水收縮，這樣就導(dǎo)致骨料和膠合料間出現(xiàn)不均勻塵所變形，這種情況就出現(xiàn)在混凝土終凝前，這就是塑性收縮。塑性產(chǎn)生的量級非常大，能夠達(dá)到1% 左右。往往在混凝土澆筑之后的4h～15h，在混凝土表秒上，尤其在養(yǎng)護(hù)不良的部位產(chǎn)生了龜裂，這種裂縫沒有規(guī)則，不但寬而且密集，屬于表面裂縫。因?yàn)槌量s裂縫的影響，產(chǎn)生的裂縫通常沿著鋼筋分布。

（2）縮水收縮。混凝土在終凝以及結(jié)硬之后，并且隨著混凝土表面水分逐漸減少，濕度降低，混凝土的體積變小，這就稱之為縮水收縮；由于混凝土表面水分的減少，但是內(nèi)部水分損失的慢，所以表面收縮大，其內(nèi)部收縮小，這樣就產(chǎn)生不均勻收縮，表面通常產(chǎn)生的收縮變形在受到內(nèi)部收縮的約束力時(shí)，導(dǎo)致混凝土表面承受一定的拉力，并且表面承受的拉力在大于抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)出現(xiàn)收縮裂縫。混凝土在硬化之后的收縮就為縮水收縮；這種情況產(chǎn)生的裂縫基本上就是表面裂縫，并且這種裂縫寬度比較細(xì)，呈龜裂狀，其形狀沒有一定的規(guī)律。

1.3 約束條件的影晌

約束條件主要指的是結(jié)構(gòu)物在變化或者變形當(dāng)中所受到的阻礙其變形的約束。以混凝土橋墩為例，混凝土橋梁墩身所受到的外部約束主要指的是橋墩邊界對于墩身混凝土變形的約束。由于橋梁墩身的承臺和混凝土澆筑時(shí)間間隔比較長，墩身混凝土在產(chǎn)生收縮變形時(shí)承臺阻礙了墩身的收縮，其拉應(yīng)力大于抗拉強(qiáng)度，這樣就導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。承臺約束所產(chǎn)生的裂縫主要就在墩身的中心部位，呈豎向裂縫。在橋梁混凝土澆筑開始階段，由于模板對其產(chǎn)生一定的約束，如果模板拆除的過早，因此釋放了混凝土的握裹力，混凝土向外張拉，如果其所受到的拉應(yīng)力大于抗拉強(qiáng)度，這樣也就形成了裂縫。

2 修補(bǔ)混凝土裂縫的常用方法和注漿法修補(bǔ)工藝

在公路橋梁養(yǎng)護(hù)的過程中，對于出現(xiàn)的裂縫，我們會(huì)采用如下方法對其進(jìn)行修補(bǔ)：灌漿法、鉆孔嵌塞法、表面封閉法、釘合法、樹脂灌注法、聚合物侵入法、干嵌填法、表面附加鋼筋法等，每種方法都有其自身的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。（1）灌漿法。1）聚合物灌注：基于丙烯酰胺聚合物或氨基甲酸乙酯的灌漿料，與水進(jìn)行反應(yīng)之后形成泡沫材料或者固態(tài)沉淀物，能夠起到對裂縫進(jìn)行封閉的作用，這種方法可以在周圍環(huán)境較為潮濕的條件下使用。 2）普通水泥灌漿：橋墩結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的裂縫，將硅酸鹽水泥砂漿注入其中來達(dá)到裂縫密閉的目的。（2）鉆孔嵌塞法。橋梁結(jié)構(gòu)中的裂縫通常使用這種方法來修補(bǔ)，如果有密封防水的要求，應(yīng)該在將柔性瀝青填入孔中來代替砂漿；如果灌注栓塞起到比較重要的作用，就要將環(huán)氧樹脂灌注在孔中。（3）表面封閉法。表面封閉法是指對公路橋梁出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行直接密封，從而防止水汽、化學(xué)物質(zhì)和CO2等的侵入，其實(shí)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不遭受進(jìn)一步破壞。這種方法是最簡單有效的方法，主要用于靜止裂縫的修復(fù)。（4）釘合法。當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)側(cè)面裂縫必須要進(jìn)行恢復(fù)時(shí)，比較適合的方法就是釘合法。尤其適合在對周圍結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生影響的場合，對活動(dòng)的裂縫進(jìn)行鎖定。用相對較長較薄的金屬跨過裂縫將其嵌入到已經(jīng)開好的槽溝之中，用環(huán)氧樹脂基粘合劑或者無收縮砂漿對其進(jìn)行固定。（5）樹脂灌漿法。在灌注裂縫的材料中最為常見的就是環(huán)氧樹脂，它的機(jī)械強(qiáng)度較高，能夠與混凝土中的多數(shù)化學(xué)侵蝕進(jìn)行對抗，在0.05 mm 的裂縫中可以灌入樹脂。（6）聚合物侵入法。聚合物侵入法主要包括兩種，一種是真空滲入法，一種是聚合物侵入法。重力侵入法，橋面、路面的不低于0.1 mm 的裂縫可以使用粘度較低的液態(tài)樹脂來進(jìn)行密封。在表面上涂刷樹脂，或者臨時(shí)在水平表面上構(gòu)筑圍堤。（7）干嵌填法。將水灰比較低的砂漿用手工的方式連續(xù)嵌入到裂縫中，緊密的與原有的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接形成密實(shí)的砂漿。開一個(gè)寬約25 mm、深約25 mm 的槽在裂縫的表面，對涂刷界面劑進(jìn)行清理，將低水灰比的砂漿連續(xù)嵌入進(jìn)去。（8）表面附加鋼筋法。普通鋼筋：首先將裂縫進(jìn)行密閉，然后進(jìn)行鉆孔對裂縫進(jìn)行貫穿，位置約在裂縫平面的90°的方向，在孔內(nèi)注入環(huán)氧樹脂，再在孔中插入鋼筋使之粘合在一起形成整體。在外部施加預(yù)應(yīng)力：施加應(yīng)力時(shí)使用后張法，使裂縫的封閉情況或者結(jié)構(gòu)件的主要部分得到進(jìn)一步的加強(qiáng)。

3 結(jié)語

混凝土最為常見的病害就是裂縫，其所產(chǎn)生的每一個(gè)裂縫都有一種或者相關(guān)幾種的成因。在公路橋梁產(chǎn)生裂縫時(shí)需要加強(qiáng)對于裂縫產(chǎn)生原因的有效分析，找出產(chǎn)生裂縫的根本原因，并針對性的對其進(jìn)行防治，從而做好公路橋梁的養(yǎng)護(hù)工作。

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