公路橋梁混凝土裂縫成因及處理措施

包海民

（身份證號：4111211965****7016）

橋梁混凝土裂縫問題是一個常見而又困難的實際工程問題。橋梁結(jié)構(gòu)?；炷亮芽p是橋梁缺陷的集中表現(xiàn)，是橋梁最常見的病害。在公路橋梁的施工和使用中，裂縫往往嚴重影響工程質(zhì)量，甚至導致橋梁垮塌。因此，如何克服和控制裂縫仍然是一個亟待解決的問題。

一、混凝土裂縫特性及產(chǎn)生的原因

（一）溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮的特性，當外部環(huán)境或內(nèi)部溫度改變結(jié)構(gòu)時，混凝土就會變形，如果變形受到約束，就會在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生應(yīng)力，當應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時就是溫度裂縫。溫度裂紋的主要特征是表面裂紋的走向普遍不規(guī)則，深部或穿透性裂紋的走向一般與主肋平行或近似平行。裂縫寬度不同，受溫度變化的影響?，F(xiàn)澆混凝土的表面溫度裂縫常出現(xiàn)在一維和二維之間，而深溫裂縫和穿透性溫度裂縫常在現(xiàn)澆混凝土21d后開始出現(xiàn)。表面溫度裂縫往往是由較大的溫差引起的。例如，大體積混凝土(厚度超過2m)澆注后，由于水泥的水化放熱，內(nèi)部溫度很高，內(nèi)外溫差過大，導致表面開裂。在冬季施工中，過早拆除保溫層，或受寒潮影響，會導致混凝土由于早期強度低而產(chǎn)生裂縫。此外，當預制構(gòu)件汽化養(yǎng)護時，混凝土表面會由于快速冷卻而收縮開裂，或者構(gòu)件急于離開水池，取下蓋子。

（二） 混凝土收縮引起的裂縫

混凝土在凝結(jié)過程中，會因為外界環(huán)境的不同而產(chǎn)生不同程度的體積變化，其中最主要的是收縮變形。收縮變形主要分為塑性變形.干縮變形.自收縮變形.碳化變形。各種收縮變形都可能導致混凝土開裂。

（三）地基基礎(chǔ)變形引起的裂縫

由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)力，超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力，導致結(jié)構(gòu)開裂。地基基礎(chǔ)變形引起的裂縫常出現(xiàn)在鋼筋上方，結(jié)構(gòu)變化處，常開始出現(xiàn)在現(xiàn)澆混凝土10min到3h內(nèi)。

（四）由施工材料質(zhì)量引起的裂縫

混凝土用水泥。沙子。聚合。混合。水和添加劑等材料質(zhì)量不合格，可能導致結(jié)構(gòu)開裂。由于混凝土的質(zhì)量差或保護層厚度不足,和表面的腐蝕鋼筋混凝土保護層碳化二氧化碳,減少鋼筋混凝土的堿度,或由于氯一步在鋼氯離子含量較高,可以摧毀一個鋼表面氧化膜,鋼筋鐵離子和入侵氧氣和水分在混凝土腐蝕反應(yīng),其銹蝕氫氧化鐵含量比原體積增長約2 ~4倍，從而產(chǎn)生周圍混凝土的膨脹應(yīng)力，導致混凝土開裂、剝落、沿鋼筋縱向開裂。

（五）由施工工藝和質(zhì)量引起的裂縫

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)澆筑.構(gòu)件制作.起模.運輸.堆放.拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理或施工質(zhì)量低劣，都可能引起各種形式的裂縫，特別是細長薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)這樣的裂縫。裂縫出現(xiàn)的部位.走向及裂縫寬度則因產(chǎn)生的原因而異。

二、 防止混凝土裂縫的控制技術(shù)

（一） 使用膨脹混凝土

膨脹混凝土以其化學能——膨脹能作功，發(fā)揮補償收縮的作用，貫穿于混凝土水化硬化的全過程。膨脹混凝土的膨脹源主要是水化過程中生成鈣釩石。

膨脹混凝土成功的關(guān)鍵是根據(jù)不同的約束狀態(tài)要有足夠的膨脹能。由于混凝土的膨脹反應(yīng)貫穿于混凝土水化硬化的全過程，所以自收縮可以不考慮。

（二） 摻加合成纖維

近年來，由于鋼纖維混凝土造價較高，合成纖維逐漸在工程中得到應(yīng)用。它與鋼纖維的區(qū)別：鋼纖維的抗裂性效應(yīng)主要表現(xiàn)在防止硬化混凝土損傷斷裂的硬化混凝土開裂后仍然保持一定的抗拉強度,抗裂性的影響結(jié)果是改善硬化混凝土的變形能力,混凝土基材后保持一定的延性損傷。聚丙烯腈纖維和聚丙烯纖維均為合成纖維，其抗裂效果主要體現(xiàn)在消除或減少早期混凝土原生裂縫的發(fā)生和發(fā)展，從而降低混凝土的塑性收縮。與大體積混凝土相比，合成纖維混凝土更適合大面積的混凝土結(jié)構(gòu)，也就是說，它可以用來防止或盡量減少大面積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫的發(fā)生。合成纖維對混凝土性能的影響是全面的。對提高早期混凝土體積穩(wěn)定性，減少早期混凝土收縮裂縫具有最高的應(yīng)用價值。

三、對混凝土裂縫的處理

（一）表面封閉法

1.表面涂抹：在混凝土表面沿寬度較小的裂縫涂抹樹脂保護膜，在裂縫寬度有可能變動時，可采用焦油環(huán)氧樹脂等材料。在裂縫多而且密集或者混凝土老化.砂漿離析的結(jié)構(gòu)物上也可大面積涂抹保護膜。

2.鑿深槽嵌補：先沿裂縫鑿一條深槽，槽形根據(jù)裂縫位置和填補材料而定，然后在槽內(nèi)嵌補各種粘結(jié)材料，如環(huán)氧砂漿.瀝青等。

3.表面噴漿：在經(jīng)鑿毛處理的裂縫表面，噴射一層密實而且強度高的水泥砂漿保護層來封閉裂縫。

4.打箍加固封閉：當鋼筋混凝土產(chǎn)生應(yīng)力裂縫時，可采用在裂縫處加箍使裂縫封閉。

（二）粘貼加固法

1.注入法粘貼鋼板：在混凝土表面與鋼板之間加墊塊等使兩者之間保持一定空隙，并用環(huán)氧樹脂膠泥封閉四周，而后從注人口注入環(huán)氧樹脂，同時排出空隙中的空氣。此法雖然費時，但即使混凝土表面不平整也可進行施工。

2.壓粘法粘貼鋼板：在混凝土表面及鋼板表面涂上環(huán)氧樹脂，然后利用已固定在混凝土中的錨桿把鋼板壓緊在混凝土面上，隨著環(huán)氧樹脂被擠出，粘貼面之間的空氣也被排出。用這種方法幾乎不會殘留氣泡，粘結(jié)效果也好，此法適用于混凝土表面平整的場合。

3.粘貼碳纖維布：這是一種新型的技術(shù)，它利用樹脂類粘結(jié)材料將碳纖維布粘貼于混凝土表面，利用其良好的抗拉性能達到修補加強的目的。這種修補方法，基本不增加原結(jié)構(gòu)的自重及尺寸。碳纖維材料幾乎無腐蝕性和磁性，并具有較好的耐熱性，且其化學性質(zhì)穩(wěn)定，不會與酸.堿.鹽等化學物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，具有良好的耐久性。碳纖維有良好的抗震性，它改善了原構(gòu)件的裂縫形態(tài)，能延緩和減輕震動造成的破壞。

四、結(jié)束語

裂縫作為混凝土橋梁的主要病害，其產(chǎn)生的原因十分復雜。設(shè)計考慮不當，施工過程不符合規(guī)范，操作管理不嚴格，可能造成裂縫。因此，嚴格按照國家有關(guān)規(guī)范和技術(shù)標準進行設(shè)計、施工和監(jiān)理，并針對裂縫產(chǎn)生的原因有針對性地進行預防，是保證結(jié)構(gòu)安全和耐久性的前提和基礎(chǔ)。