淺談混凝土橋梁裂縫的成因及治理措施論文
[論文關鍵詞]混凝土橋梁裂縫；成因；治理措施
[論文摘要]文章分析混凝土橋梁裂縫的分類及成因，提出混凝土橋梁裂縫的幾種修補方法，包括表面封閉修補法、壓力灌漿法、黏貼鋼板施工法等。
一、混凝土橋梁裂縫的分類及成因
根據(jù)裂縫形成的原因，可將其分為兩大類。一般把由于設計、施工、選材不當，或結構所受荷載超過了設計荷載以及未預料到的事故等原因所造成的裂縫稱為結構裂縫。除上述以外的原因引起的裂縫稱為非結構裂縫。
(一)結構裂縫的主要形式及其產(chǎn)生的原因
1．網(wǎng)狀裂縫的特點及產(chǎn)生原因。此種裂紋多出現(xiàn)于腹板上，屬表面龜裂，無固定規(guī)律，其深度不致觸及鋼筋，寬度很小(0.01～0.05mm)，寬度在0.05mm時，肉眼可見，以手觸之有凸起之感。產(chǎn)生的原因主要是由混凝土梁表面與內部收縮不均勻引起。
2．下翼緣受拉區(qū)裂縫的特點及產(chǎn)生原因。裂縫在跨中分布較密(間距約占0.1～0.2m)，兩端逐漸減少，裂縫方向大致與主筋垂直，由下翼緣向上發(fā)展，至下梗肋即終止且寬度較細，一般在0.03～0.1mm之間；在動載作用下一般變化不大，經(jīng)過較長時間運營已趨穩(wěn)定。產(chǎn)生的原因：由于混凝土抗拉能力很低，梁受力產(chǎn)生撓曲變形所至。
3．橫隔板處豎向裂縫特點及產(chǎn)生原因。在梁端及腹板斷面的梁上均有發(fā)生，由棱角邊緣向上延伸；寬度0.2～0.3mm。產(chǎn)生的原因：由于偏載、扭轉(支座不平)等兩片梁受力不勻；豎直剪力及腹板厚度劇變處應力集中等。
(二)非結構裂縫的主要形式及其產(chǎn)生的原因
1．沉陷裂縫的特點及產(chǎn)生原因。混凝土完全硬化前，其中的固體顆粒要緩慢下沉，并排出內含的氣和水。此時結構物中的鋼筋、預埋件、粗骨料以及模型板都有可能阻礙混凝土的沉陷，從而沿鋼筋、預埋件和模型板邊緣出現(xiàn)短而粗的斷續(xù)裂縫。
2．塑性收縮裂縫的特點及產(chǎn)生原因。混凝土澆筑完成后，如果表面水分的蒸發(fā)速度超過內部水分上升到表面的速度，在混凝土表面就會出現(xiàn)均勻分布的、細的、相當直的塑性收縮裂縫。只要在施工中采取相應的措施，就能減少以至消滅以上兩種裂縫。
3．收縮裂縫的特點及產(chǎn)生原因。這種裂縫在形成之初通常是很細的，寬度一般不會超過0.05mm。隨著混凝土的干縮，裂縫會逐漸加寬，直到幾個月后才趨于穩(wěn)定。要避免這種裂縫是比較困難的。如果混凝土配比不當，局部灰漿集中或水灰比過大，造成混凝土不均勻收縮，也會局部產(chǎn)生大量收縮裂縫，這種裂縫應當避免。
(三)混凝土梁產(chǎn)生裂縫的主要原因
1．與材料有關的原因。水泥凝結時間不正常，水泥水化熱過大，水泥膨脹量過大，使用活性骨料，骨料風化或含泥量大，混凝土干燥收縮，混凝土沉降收縮或濾水過多。
2．與施工有關的原因。拌和不均勻，攪拌時間過長，澆灌速度過快，振搗不充分，接縫處理不當，保護層厚度不夠或鋼筋被擾動，模板漏漿，支撐下沉，拆模過早，初期受凍，初期養(yǎng)護不夠，硬化前受振動或加荷，預應力混凝土過早張拉或超張拉，養(yǎng)護混凝土時內外溫差過大。
3．與使用環(huán)境有關的原因。環(huán)境溫差與濕度變化過大，鋼筋銹蝕、環(huán)境水的侵蝕作用，火災或表面過熱，凍脹或反復凍融作用，混凝土表面炭化。
二、混凝土橋梁裂縫的修補方法
(一)表面封閉修補法
1．表面涂抹。通常是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，可采用具有跟蹤性的焦油環(huán)氧樹脂等材料。在裂縫多而且密集或者混凝土老化、砂漿離析的結構物上也可大面積涂抹保護膜。
2．“V”形或“U”形槽口充填修補。在只用上述表面涂抹處理不能充分修補的場合，可采用如下方法：在混凝土表面沿裂縫鑿出“V”形或“U”形槽口，然后用樹脂砂漿充填修補。填補前要用鋼絲刷清除鑿后已浮動的混凝土碎片，必要時可先上底層涂料然后填塞樹脂砂漿。
3．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，然后在槽內嵌補各種黏結材料，如環(huán)氧砂漿、瀝青、甲凝等。
4．表面噴漿。噴漿修補是在經(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的一種修補方法。根據(jù)裂縫的部位、性質和修補要求與條件，可采用無筋素噴漿，或掛網(wǎng)噴漿結合鑿槽嵌補等修補方法。
(二)壓力灌漿法
先將結構物的裂縫或孔隙與外界封閉僅留出進漿口及排氣孔，然后將配制的較低黏度的漿液通過壓漿泵以一定的壓力將漿液壓入縫隙內并使其擴散、膠凝固化，以達到恢復整體性、強度、耐久性及抗?jié)B性的目的。
1．水泥灌漿修補法。實施灌漿前應對修補部位裂縫再仔細檢查一遍，以確定修補數(shù)量、范圍、鉆孔眼位置及漿液數(shù)量。
灌漿一般采用不低于42.5級的普通水泥，灌漿壓力一般為4.05×105～6.08×105Pa，漿液濃度一般不小于1.6:1(水與水泥的重量比)。灌漿加壓設備，在工程量較大時宜采用灌漿機、灌(壓)槳泵，也可采用風泵加壓。工程量不大時可用手壓泵施工，工程量特小時，可采用類似打氣筒等工具改制成的注射器施工。
2．化學灌漿法。灌漿材料應具備黏結強度高、可灌性好等基本要求，一般常采用環(huán)氧和甲凝兩類材料。環(huán)氧灌漿是以環(huán)氧樹脂為主體，它的黏結力強、穩(wěn)定性好、收縮小、耐腐蝕及機械強度高，裂縫寬度在0.1mm以上時采用環(huán)氧灌漿。甲凝灌漿是以甲基丙烯酸甲酷為主體，它具有黏度低可灌性好、抗拉強度高等特點，常用于修補裂縫寬度在0.1mm以下的細裂縫。
灌漿一般采用純壓法灌漿。對于細小裂縫漿液需要較長的膠凝時間，常采用單液法灌漿。此時將所用的漿液在泵前混在一起，用灌漿機進行灌注。對于較寬的裂縫，要求漿液膠凝時間較短，常采用雙液法灌漿，此時將所用的漿分成兩大部分，用灌漿機分兩路送至灌漿孔口混合裝置再灌入裂縫。
灌漿可采用單孔或群孔同時灌漿，但必須留有一定數(shù)量的排氣孔。當在長裂縫上同時布有幾個灌漿孔時，可按裂縫的深淺由下而上的順序進行灌漿。當用灌漿泵進行灌槳時，壓力一般由小至大逐步升高，達到設計壓力后，再保持壓力穩(wěn)定，直至灌漿達到一定要求(吸漿率小于0.01以min時再延緩幾分鐘)再將阻塞器上的進漿管閥門關閉，以使裂縫內漿液在受壓狀態(tài)下膠凝固結。
灌漿完畢待漿液聚合固化后，即可將灌漿嘴一一拆除，并用環(huán)氧膠泥抹平。最后對每一道裂縫表面再刷一層環(huán)氧樹脂水泥漿，確保封閉嚴實，并使其顏色與混凝土結構盡量保持一致。
(三)黏貼鋼板施工法
黏貼鋼板施工法是將整個鋼板黏貼于待修補的裂縫位置上，使其與原有的混凝土成為整體，從而提高對荷載的抵抗力。用于黏貼的鋼板厚度一般為4.5～6mm，而混凝土與鋼板的黏結劑一般采用環(huán)氧基液黏結劑。
1．注入法黏貼鋼板。這種方法是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，而后從注入口注入環(huán)氧樹脂，同時排出空隙中的空氣。由于是從一方注入因而容易殘留氣泡，施工時一般用木錘隨時敲打鋼板來確定是否灌實。這種施工法雖然費時，但即使混凝土表面不平整也可進行施工。
2．壓黏法黏貼鋼板。這種施工方法是在混凝土表面及鋼板表面各涂上1～2mm厚的環(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，黏貼面之間的空氣也被排出。用這種方法幾乎不會殘留氣泡，黏結效果也好。
三、結語
總之，雖然新的橋梁裂縫檢測儀器、檢測技術及修補技術不斷出現(xiàn)，但上面介紹的幾種檢測及修補方法仍是實際工程中常用的方法，許多工程實踐證明其效果較好。
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