道路橋梁混凝土裂縫問題及處理措施

謝建武

（天津交通職業(yè)學(xué)院，天津 300112）

0 引言

混凝土裂縫是道路橋梁工程中的常見問題，對道路橋梁工程質(zhì)量有很大影響。鑒于混凝土裂縫無法完全消除，在實(shí)踐中應(yīng)確保裂縫在可控范圍內(nèi)，降低財(cái)產(chǎn)損失，避免對行人、行車安全造成威脅。要想盡可能減少裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，應(yīng)對混凝土裂縫形成機(jī)理進(jìn)行深入分析，在此基礎(chǔ)上采取針對性措施進(jìn)行有效預(yù)防，及時(shí)對道路橋梁出現(xiàn)的混凝土裂縫進(jìn)行處理，防止混凝土裂縫進(jìn)一步發(fā)展擴(kuò)大。

1 道路橋梁裂縫危害

道路橋梁裂縫不僅影響工程的美觀，還會影響結(jié)構(gòu)的完整性，若不采取措施及時(shí)控制和處理，可能導(dǎo)致無法換回的損失。一方面，裂縫貫通發(fā)展進(jìn)而導(dǎo)致混凝土斷裂（如圖1a所示），阻礙交通，甚至導(dǎo)致道路橋梁傾覆，造成嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)損失；另一方面，多裂縫發(fā)展形成“蜘蛛網(wǎng)”路面（如圖1b所示），給行人出行造成困難，車輛在上面行駛會非常顛簸，極易造成交通事故。

圖1 道路橋梁裂縫

此外，從工程結(jié)構(gòu)性能來看，裂縫的存在還容易導(dǎo)致一些次生危害，降低結(jié)構(gòu)的工程性能。比如，裂縫是很好的滲水通道，外界的水通過裂縫滲入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，造成鋼筋腐蝕；裂縫將導(dǎo)致混凝土與空氣中CO2的接觸面增大，加速了混凝土碳化，削弱對鋼筋的保護(hù)，縮短工程壽命。

2 道路橋梁裂縫類型

道路橋梁裂縫有不同分類方式，根據(jù)道路橋梁工程中混凝土裂縫的形式，可將裂縫分為八字型裂縫、X型裂縫、垂直裂縫、水平裂縫[1]。

八字型裂縫形如漢字“八”，如圖2所示。當(dāng)混凝土材料不合格，砂石、水泥配合比不合理，骨料分布不均勻時(shí)，在運(yùn)營期因塑性收縮常出現(xiàn)八字型裂縫。

圖2 八字型裂縫

X型裂縫形如字母“X”，如圖3所示。X型裂縫形成機(jī)理較為復(fù)雜，主要是不均勻溫度梯度導(dǎo)致不均勻溫度應(yīng)力，從而引起X型裂縫。

圖3 X型裂縫

垂直裂縫如圖4所示，垂直裂縫常在橋梁或道路跨中出現(xiàn)，主要是因?yàn)榻孛婵估瓘?qiáng)度和抗彎強(qiáng)度不足，在不均勻沉降或外力作用下導(dǎo)致混凝土拉裂。

圖4 垂直裂縫

水平裂縫如圖5所示，混凝土施工時(shí)壓實(shí)度不夠或壓實(shí)不均勻，混凝土路面切縫不及時(shí)，都會導(dǎo)致道路橋梁混凝土出現(xiàn)水平橫向裂縫。此外，道路橋梁工程混凝土裂縫還可按裂縫發(fā)展?fàn)顟B(tài)、裂縫位置、形成原因等分類，具體見表1。

表1 道路橋梁工程混凝土裂縫分類

圖5 水平裂縫

3 道路橋梁裂縫成因

（1）載荷因素。道路橋梁載荷因素引起的裂縫主要分為兩種情況：一方面，在施工過程中由于施工人員違規(guī)存放各類原材料、器械，導(dǎo)致道路橋梁部分結(jié)構(gòu)承受的載荷應(yīng)力超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，或施工人員未能嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)圖紙施工，施工工藝和施工技術(shù)選擇不正確，導(dǎo)致混凝土承載力不足，進(jìn)而引起混凝土裂縫；另一方面，如果在道路橋梁后期使用過程中，頻繁出現(xiàn)車輛超載運(yùn)輸情況，導(dǎo)致荷載超限，也非常容易引起道路橋梁混凝土裂縫。

（2）溫度因素?；炷琉B(yǎng)護(hù)階段是出現(xiàn)溫度裂縫的主要階段，如果混凝土表面溫度和內(nèi)部溫度差異過大，形成不均勻的溫度梯度，便會出現(xiàn)混凝土裂縫。另外，如果在施工過程中，室外環(huán)境溫度比較低，甚至低于冰點(diǎn)，也有可能導(dǎo)致道路橋梁混凝土溫度裂縫的出現(xiàn)。

（3）塑性收縮。在施工過程中非常容易出現(xiàn)收縮裂縫，比如，在道路橋梁混凝土澆筑過程中出現(xiàn)非常嚴(yán)重的水化熱反應(yīng)，混凝土中的水分含量快速下降，這樣便容易加劇混凝土的凝固收縮裂縫的形成。另外，如果在道路橋梁施工過程中出現(xiàn)混凝土骨料集配管理不到位、未選擇水化熱偏低的水泥品種、混凝土水灰比不合理、混凝土澆筑與振搗施工工藝不正確等情況時(shí)，也非常容易引起塑性收縮裂縫。

（4）地基沉降因素。道路橋梁非常容易出現(xiàn)因地基沉降導(dǎo)致的裂縫，造成這一問題的原因主要是地基穩(wěn)定性不足，地基土壤屬于軟弱土或者地基結(jié)構(gòu)發(fā)生不均勻位移。當(dāng)?shù)缆窐蛄旱鼗l(fā)生沉降，會給道路橋梁主體結(jié)構(gòu)施加多個(gè)方向的力，既有縱向的拉應(yīng)力，也有橫向的拉應(yīng)力，而且還有承受道路橋梁自身重量以及路面行車施加的載荷應(yīng)力。一旦道路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)承受的多方應(yīng)力超限，便會在道路路面、橋梁橋墩等位置出現(xiàn)裂縫。

（5）鋼筋銹蝕。鋼筋銹蝕是引起道路橋梁裂縫的主要原因，一旦混凝土鋼筋出現(xiàn)銹蝕情況，會增加混凝土鋼筋的表面積以及橫截面積，導(dǎo)致道路橋梁混凝土需要承受更大的壓應(yīng)力。同時(shí)，鋼筋與混凝土之間的縫隙就會逐漸增大，最終便形成了道路橋梁裂縫?；炷亮芽p是引起鋼筋銹蝕的主要因素，而鋼筋銹蝕則是導(dǎo)致混凝土裂縫加劇、延伸的關(guān)鍵所在[2]。

4 道路橋梁裂縫的處理措施

4.1 表面處理技術(shù)

這種裂縫處理技術(shù)比較便于操作，而且施工成本比較低，對施工人員技術(shù)水平要求不高。施工人員根據(jù)道路橋梁混凝土材料類型，制作相對應(yīng)的表面修補(bǔ)材料。表面修補(bǔ)處理技術(shù)適合小規(guī)模的道路橋梁混凝土裂縫，且深度并未達(dá)到混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的裂縫修補(bǔ)。但需要注意的是，在采用表面處理技術(shù)修補(bǔ)道路橋梁混凝土裂縫時(shí)，最好暫時(shí)限制施工區(qū)域的路面行車。

4.2 填充處理技術(shù)

填充處理技術(shù)是目前處理道橋混凝土裂縫的主要措施。這種裂縫處理技術(shù)成本較低，操作簡單，比較適合應(yīng)用于裂縫寬度在0.3mm 以下并且深度比較小的混凝土裂縫修補(bǔ)中。為了提高混凝土填充修補(bǔ)效果，可以對裂縫進(jìn)行開槽處理，一般會開一個(gè)“V”字型槽口，這樣能夠確保填充物與混凝土結(jié)構(gòu)有更大的接觸面[3]。

4.3 灌漿處理技術(shù)

灌漿法大多應(yīng)用于大規(guī)模道路橋梁混凝土裂縫的修補(bǔ)施工中，修補(bǔ)效率比較高，裂縫處理效果比較理想。但也有部分道路橋梁的小規(guī)?；炷亮芽p采用灌漿處理技術(shù)。施工人員需要事前根據(jù)道路橋梁混凝土材料的類型以及水灰比等參數(shù)，盡量配備與原有混凝土材料參數(shù)相同的灌漿漿液，這樣有助于提高灌漿漿液與道路橋梁原有混凝土材料之間的黏合效果[4]。

4.4 混凝土置換法

如果道路橋梁在施工過程中或者在后期通車使用后，出現(xiàn)大面積混凝土材料開裂情況，便會嚴(yán)重降低道路橋梁整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，混凝土置換法非常適合處理比較嚴(yán)重的混凝土裂縫[5,6]。目前，常用的道路橋梁混凝土裂縫置換處理材料有傳統(tǒng)混凝土材料、水泥砂漿、改性聚合物混凝土等。施工人員需要先確定更換混凝土材料的具體位置，可以用切割機(jī)對即將置換的混凝土進(jìn)行切割，然后再置換新制備的混凝土材料。需要注意的是，在置換原有混凝土材料時(shí)，必須要做好基層的處理，尤其是要做好混凝土碎石、廢料等雜物的處理。這樣有助于提高混凝土成型效果，增強(qiáng)新置換混凝土與道橋工程原有混凝土材料之間的黏合度，從而實(shí)現(xiàn)對道路橋梁混凝土裂縫的有效治理。道路橋梁混凝土裂縫常見處理技術(shù)優(yōu)勢分析如表2所示。

表2 道路橋梁混凝土裂縫常見處理技術(shù)

5 結(jié)束語

綜上所述，道路橋梁中混凝土出現(xiàn)的裂縫會嚴(yán)重影響工程性能，威脅行人、行車安全。道路橋梁混凝土的施工裂縫可能是某一個(gè)因素導(dǎo)致的，也有可能是多個(gè)因素共同作用的結(jié)果。不同作用模式下的混凝土裂縫形態(tài)不同。要想真正減少混凝土裂縫的出現(xiàn)，防止裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)大，必須對混凝土裂縫形成機(jī)制進(jìn)行分析，從而“對癥下藥”，及時(shí)對出現(xiàn)的混凝土裂縫進(jìn)行修復(fù)處理，從而實(shí)現(xiàn)裂縫的可防可控，提高道路橋梁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。