混凝土橋梁裂縫成因及治理措施分析

劉雨柔 黃晨妮 羅幸

摘 要：混凝土橋梁作為當(dāng)今社會(huì)主要的交通運(yùn)輸設(shè)施，在交通運(yùn)輸發(fā)展中起到了極為重要的促進(jìn)作用。而以裂縫為代表的混凝土橋梁病害的發(fā)生，不僅危害了橋梁本身的結(jié)構(gòu)，更增加了橋梁本身的安全隱患。通過對(duì)混凝土橋梁裂縫成因的分析，能夠進(jìn)一步明晰造成裂縫的直接亦或是間接誘因，并有針對(duì)性的找到混凝土橋梁裂縫治理措施，以此來為后期混凝土橋梁的養(yǎng)護(hù)工作提出更多可靠的意見和建議，以此來確保橋梁質(zhì)量，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命。

關(guān)鍵詞：混凝土;橋梁;裂縫;成因;治理

基金項(xiàng)目：廣西高校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：201913645068）。

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加劇，橋梁作為城市基礎(chǔ)性的交通設(shè)施，其建設(shè)質(zhì)量、建設(shè)水平、建設(shè)速度等都成為對(duì)一個(gè)國(guó)家交通運(yùn)輸體系進(jìn)行評(píng)判的一個(gè)重要指標(biāo)。而混凝土憑借自身抗壓性強(qiáng)、價(jià)格低廉、取材廣泛、可塑性強(qiáng)、耐火性好等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，使其成為當(dāng)今世界用途最為廣泛的建筑材料之一，同時(shí)也是我國(guó)橋梁建筑施工的主要材料。然而同時(shí)也由于混凝土材料本身在抗位能力、抗拉強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)效率等方面的缺陷，也使得裂縫成為混凝土橋梁建造不可回避的一項(xiàng)主要問題。尤其是在外界因素的作用下，裂縫不斷擴(kuò)展，最終導(dǎo)致橋梁混凝土碳化、鋼筋腐蝕、保護(hù)層剝落等一系列更為嚴(yán)重問題的發(fā)生，嚴(yán)重危害了橋梁的正常使用。為有效降低裂縫危害，保障橋梁交通運(yùn)輸安全，需要通過對(duì)混凝土裂縫成因的分析，來制定有效的防護(hù)治理措施，以此來起到防患于未然的目的。

1 混凝土橋梁裂縫成因

引起混凝土橋梁裂縫的成因是多方面的，包含了前期建筑施工，周圍氣候、環(huán)境、溫度變化，橋梁本身鋼筋銹蝕、荷載等各類因素。一些時(shí)候各類因素還會(huì)在相互作用下加劇混凝土橋梁的裂縫問題，危害橋梁的使用安全。下面我們就不對(duì)其各類因素進(jìn)行一一贅述，近年來混凝土橋梁裂縫情況的綜合調(diào)查，只選取其中兩個(gè)主要方面進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1.1 荷載引起的裂縫

荷載引起的裂縫是橋梁在動(dòng)荷載、常規(guī)靜荷載、次應(yīng)力下所產(chǎn)生的裂縫情況，包括了次應(yīng)力以及直接應(yīng)力裂縫兩種。其中次應(yīng)力裂縫較為常見，主要是在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與實(shí)際工作狀態(tài)不符，以及橋梁增設(shè)牛腿、開洞、鑿槽等情況下，使得橋梁鋼筋受力難以被準(zhǔn)確的計(jì)算出來，導(dǎo)致橋梁某些部位結(jié)構(gòu)在次應(yīng)力的作用下出現(xiàn)開裂、變形，由此造成了裂縫問題;直接應(yīng)力裂縫，則是前期施工設(shè)計(jì)階段對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)錯(cuò)算、漏算的結(jié)果，同時(shí)也受到了施工過程中不按規(guī)定施工、不加限制堆放大型施工材料的影響，導(dǎo)致橋梁實(shí)際荷載情況超出其最大承載力，從而引發(fā)裂縫問題的產(chǎn)生。

1.2 施工過程中人為因素導(dǎo)致的裂縫

施工過程包含了橋梁混凝土材料的選材、施工工藝等各個(gè)方面，在很大程度上受到了人為操作的影響。一方面，建造橋梁所需的混凝土材料主要由水泥、骨料、水、砂石以及外加劑依據(jù)一定的比例混合配置而成。無論是水泥含鈣量、強(qiáng)度、含堿量情況，砂石等配料的粒徑、雜質(zhì)含量、級(jí)配情況，還是攪拌過程中水、外加劑的添加配比等情況，都容易出現(xiàn)因混凝土質(zhì)量不合格而導(dǎo)致的裂縫。另一方面，橋梁在進(jìn)行混凝土構(gòu)件制作、結(jié)構(gòu)澆筑、起模、拼裝、堆放、吊裝等過程中，因不當(dāng)操作，也會(huì)導(dǎo)致橋梁本身出現(xiàn)橫向、斜向、縱向等情況的裂縫。常見典型問題有：混凝土振搗不均勻出現(xiàn)空洞、麻面，誘發(fā)鋼筋銹蝕、荷載裂縫;澆筑過快使得混凝土在硬化前后都難以達(dá)到理想的沉實(shí)，使得混凝土在澆筑后數(shù)小時(shí)之內(nèi)迅速發(fā)生塑性收縮裂縫;攪拌時(shí)間過長(zhǎng)，使得混凝土中大部分水分蒸發(fā)，導(dǎo)致混凝土因水分不足而難以達(dá)到理想粘合度，出現(xiàn)收縮性裂縫。

2 混凝土橋梁裂縫治理措施

2.1 施工材料措施

基于上文分析，我們看到混凝土材料是誘發(fā)橋梁裂縫產(chǎn)生的一個(gè)重要內(nèi)部原因，材料的配比、選材、攪拌以及合理運(yùn)用能夠在很大程度上保障橋梁建造質(zhì)量安全，降低裂縫發(fā)生率。具體來講，在材料措施方面我們需要做到如下幾點(diǎn)：一是，恰當(dāng)選擇摻合料、膠凝材料，通過降低混凝土水化熱總量及其反應(yīng)速度，達(dá)到增強(qiáng)混凝土材料抗收縮性的目的;選用以煤粉灰為代表的活性材料，以此來減小混凝土材料泌水作用、改善細(xì)骨料級(jí)配。同時(shí)在降低水化熱量的同時(shí)，使混凝土前期水化反應(yīng)速率得到最大程度的延緩。二是，合理選用外加劑，使混凝土的收縮功效、控制水化反應(yīng)速度、工作性能等得改善。在此，可以在配料中加入一定量的膨脹劑，借助膨脹劑水化反應(yīng)所產(chǎn)生的細(xì)微結(jié)晶體來對(duì)混凝土攪拌過程中的毛細(xì)孔進(jìn)行填堵，以此來增加混凝土強(qiáng)度，使其具備較高的抗裂能力。三是，在混凝土材料的配置中加入聚丙烯腈纖維、可應(yīng)用鋼纖維，使混凝土在纖維絲狀結(jié)構(gòu)的作用下，具備較強(qiáng)的內(nèi)部約束力，從而促進(jìn)混凝土材料的抗拉強(qiáng)度。

2.2 施工技術(shù)措施

施工技術(shù)是確?；炷翗蛄航ㄖ|(zhì)量的一個(gè)重要因素，其技術(shù)的達(dá)標(biāo)與否直接關(guān)系到后期裂縫的發(fā)生率。一方面，我們需要做好橋梁施工線性控制、應(yīng)力控制工作，結(jié)合工程施工整體情況科學(xué)構(gòu)建橋梁工程施工模型，并對(duì)其中可能存在和發(fā)生的各類影響因素以及變化情況作出科學(xué)預(yù)判和評(píng)估，使混凝土橋梁的整體荷載控制以及混凝土性質(zhì)控制、溫度控制都處于可掌控范圍內(nèi)。確保工程施工技術(shù)人員能夠在對(duì)橋梁各項(xiàng)施工應(yīng)力變化情況作出深入分析的基礎(chǔ)上制定出最優(yōu)的施工計(jì)劃，由此來降低裂縫的發(fā)生率。另一方面，需要做好混凝土橋梁的施工養(yǎng)護(hù)工作，在精細(xì)化施工的前提下確保工程質(zhì)量。如，注重溫度的控制，在炎熱的夏季混凝土澆筑溫度應(yīng)≤32℃，如若超過這一溫度需要通過遮陰、圍蓋、埋水箱以及在攪拌材料中加碎冰等方面進(jìn)行降溫處理;在混凝土澆筑完成后需要在其表面收漿后立即對(duì)表面進(jìn)行灑水、蓄水、覆蓋濕麻袋處理。以此來通過恰當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)手段來達(dá)到保障混凝土內(nèi)部反應(yīng)，降低裂縫發(fā)生率的目的。

2.3 修補(bǔ)治理措施

具體來講針對(duì)混凝土橋梁裂縫的后期修補(bǔ)治理措施主要包括以下幾種方面：一是，表面黏貼修補(bǔ)，主要包括鋼板粘貼技術(shù)、玻璃布粘貼技術(shù)兩種，用于對(duì)較淺裂縫的修補(bǔ)。通過對(duì)裂縫位置實(shí)施打磨、鑿毛處理，確保修補(bǔ)位置的平整度，之后將玻璃布平整放置到需修補(bǔ)面，并用刷子進(jìn)行固定。在進(jìn)行鋼板黏貼時(shí)，則先需要對(duì)裂縫進(jìn)行測(cè)量，裁剪出合適的鋼板，在涂抹環(huán)氧粘合劑的同時(shí)將其固定在露出的鋼筋處，后期還需要在修補(bǔ)位置涂抹專用養(yǎng)護(hù)材料。二是，壓力灌漿技術(shù)，主要用于對(duì)較深裂縫的修補(bǔ)。通過對(duì)裂縫位置深度、大小的檢查，對(duì)裂縫進(jìn)行鉆孔加壓，并將提前準(zhǔn)備好的灌漿材料直接灌入裂縫位置，對(duì)裂縫進(jìn)行堵漏處理，直至裂縫被灌漿徹底封閉為止。此種方式收效較好，能夠在提高橋梁抗?jié)B性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)，促進(jìn)橋梁使用壽命的延長(zhǎng)。

3 小結(jié)

混凝土橋梁裂縫問題的成因是極為復(fù)雜的，不僅僅涉及混凝土材料本身的缺陷，同時(shí)也受到了外部人為、物力、化學(xué)等因素的共同影響。裂縫的完全杜絕是難以實(shí)現(xiàn)的，因此在實(shí)際的工程驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)中允許一定程度裂縫的存在。我們需要做的就是通過對(duì)裂縫成因的分析，對(duì)橋梁施工各個(gè)流程進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，有針對(duì)性的做好治理工作，降低裂縫的發(fā)生率，縮小裂縫的擴(kuò)展程度，以此來最大程度確保橋梁的安全性，延長(zhǎng)橋梁使用壽命。

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