論橋梁混凝土裂縫的成因及處理

周 楊

（江蘇省大豐市路橋工程總公司，江蘇 大豐 224100）

建筑行業科技推動了橋梁工程的變革發展，許多新型橋梁結構開始在交通系統中發揮作用。我國現有橋梁主要分為鋼架橋、梁橋、拱橋等多種形式，而混凝土材料在不同橋梁中的應用相對廣泛。因材料質量的特殊性，混凝土作為橋梁主體結構時易面臨多種病害風險，處理不及時將阻礙橋梁使用功能的正常發揮。裂縫已經被公認為橋梁病害的常見現象，應詳細分析裂縫成因且提出解決方案。

1 混凝土結構的工程價值

材料是建筑物鑄造成形的基本組成要素，注重建筑材料質量是保障工程價值的前提條件。混凝土是現代交通建筑設施作業中不可缺少的混合料，因材料使用性能相對優越（見圖1）而得到推廣使用。我國交通系統改良設計之后，橋梁工程建設范圍逐漸拓寬，新型材料技術也開始得到普及應用。混凝土結構是基于新材料工藝筑造的構成體，選用優質混凝土作為工程的主體框架，可發揮出多方面的工程價值。

圖1 混凝土的特點

1.1 整體性

傳統橋梁結構僅單一使用砂漿材料作為組合體，筑造成某一種建筑結構形式，這種方式僅適用小范圍的建筑構造要求，遇到大范圍建筑結構則難以滿足應用功能的特性要求。如：舊式橋梁建造時期因材料技術條件有限，橋梁工程局部結構缺少必要的完整性，影響了交通運輸性能的發揮[1]。使用混凝土結構可保持橋梁的完整性，用其作為支撐體可降低橋梁病害的發生率。

1.2 耐久性

混凝土結構不僅在材料質量方面有所改進，對橋梁結構也起到了相應的加固作用，用其作為橋梁支撐體保障了橋面交通功能的持久發揮。混凝土結構的耐久性表現在：首先，混凝土結構改變了早期橋梁建筑的脆弱性特點，用高質量混凝土筑造橋梁結構，增強了橋梁的穩定性；其次，新混凝土結構選用粘合性更強的材質，可有效抵制外界因素對承重結構造成的破壞作用。

1.3 經濟性

橋梁新型結構的設置具有一定的經濟價值，節約了項目建設的成本耗資。一般情況，混凝土主要采用原始粗細集料配制而成，根據橋梁建造工藝要求按照適當的比例調控。混凝土原材料采購成本較低，用其建設交通橋梁可起到較好的保護作用，也為建設單位創造了理想的經濟收益。如普通橋梁正式通車之后，因材料質量不合格而出現問題，增加了施工單位的維修成本。

2 橋梁混凝土裂縫成因

混凝土結構憑借其獨特的使用優點，在建筑工程里得到了推廣使用，為現代橋梁建筑施工創造了有利的條件。但是，隨著橋梁建筑在交通運輸體系里發揮著越來越多的作用，橋梁所承受的交通壓力也越來越大。高車流量載入橋面會破壞橋梁的綜合性能，造成了多種病害事故的發生。裂縫是橋梁施工普遍存在的結構病害之一，因裂縫成因復雜多樣，施工單位在處理裂縫時面臨較大的難度。

2.1 結構方面

橋梁之所以具備了良好的交通功能，多數依賴于其內部結構作用的發揮。現代橋梁結構形式相比早期有了很大的改進，可分為上部結構、下部結構、支座等核心構成，另外添加一些配套設施便可組成完整的橋梁。橋梁結構形式的多樣性，導致橋梁在建造環節易產生結構性裂縫，這主要是由于橋梁組裝工藝方法不當所致。如：橋梁上下部結構在安裝時，配件組合的緊密程度不足，承載力超標時會造成裂縫問題的出現。

2.2 材質方面

上述提到，混凝土是橋梁施工的主要材料，混合料質量決定著橋梁交通性能的高低。相反，材料也是導致混凝土結構裂縫發生的關鍵因素，這與現場材料配制工藝存在著較大的關聯。混凝土材料是由砂、石、水、水泥等基本元素配制而成，當原料調配比例與標準要求不一致時，攤鋪混合料之后便會產生明顯的裂縫。如混凝土中水泥是膠凝材料，水泥型號與橋梁工藝要求不配套，混合料性能減弱而造成病害。

2.3 溫度方面

外界溫度變化對混凝土結構產生的作用力尤為顯著，特別是溫度交替變化引起的溫差值，這是混凝土塑性形變的直接原因。溫差變化直接帶來了膨脹、收縮等異常變形，這些對橋梁結構的破壞力很大。以橋墩為例，橋墩與上部結構及支座之間組成聯合體，橋墩自身承載著較大的重力荷載，當溫度交替變化時橋墩結合處易出現明顯的變形現象，進而對整個橋體的完整性造成毀壞。溫度裂縫具有可延伸性特點，應當及時采取措施處理。

3 處理橋梁裂縫病害的綜合措施

裂縫對橋梁工程造成的不僅僅是功能方面的破壞，對項目工程建設的經濟收益也有影響，若不及時檢修處理會影響到橋梁設施的持久利用。考慮到橋梁結構裂縫成因的復雜性，施工單位在編制病害處理方案時也要全局分析，針對各種裂縫成因提出切實可行的處理方案。

3.1 釘合法

當必須恢復主裂縫斷面的抗拉強度時，使用釘合法比較適宜。特別適宜在不損壞周圍結構的情況下用來鎖閉活動裂縫，防止橋梁裂縫延伸造成更大的破壞范圍。用相對薄而長的金屬——縫合U型釘跨過裂縫嵌入事先開好的槽溝中，用無收縮砂漿或者環氧樹脂基粘合劑來固定，綜合改善橋梁裂縫處的破壞范圍[2]。

3.2 樹脂灌注法

環氧樹脂是最常見的裂縫灌注材料，適用于多數橋梁裂縫的檢修處理（見圖2）。它具有較高的機械強度，并能抵抗混凝土所遇到的大多數化學侵蝕，樹脂可以灌入到0.05mm的裂縫[3]。除某些特殊的環氧樹脂之外，當裂縫是活動的、有滲漏的、不能干透的或者裂縫數量極多時，通常不易采用樹脂灌注法。

圖2 灌注膠的工藝流程

3.3 聚合物浸入法

聚合物浸入法包括：

a）重力滲入法 低粘度的液態樹脂可用來密封路面以及橋面的不小于0.1mm的裂縫，將樹脂涂刷到橋梁裂縫表面上，使樹脂溢于裂縫表面，起到一定的裂縫加固作用；

b）真空滲入法 該方法更適合封閉多重無規則表面裂縫，先將裂縫表面密封，抽去空氣，使裂縫中和孔隙中的空氣全部排除，在大氣壓力下用純環氧樹脂漿料注入裂縫表面中。

3.4 表面封閉法

對于小范圍裂縫的處理操作，可選用表面封閉法進行加固，這是最簡單和最普通的裂縫修補方法，該法用于修補對結構影響不大的靜止裂縫，通過密封裂縫來防止水汽、化學物質和二氧化碳的侵入，抑制橋梁裂縫的擴散。早期舊橋梁在改建過程中，多數采用表面封閉法處理一些小型裂縫，用最簡單的工藝減小裂縫的破壞力。

3.5 灌漿法

此方法包括：

a）普通水泥灌漿 大體積水壩、厚混凝土墻或者水工結構的巖石基礎上的裂縫，有時通過注入硅酸鹽水泥砂漿來密閉；

b）聚合物灌注 氨基甲酸乙酯或者丙烯酰胺聚合物的灌漿料和水反應后形成固態沉淀物或泡沫材料，起到封閉裂縫的作用[4]。這種方法可在潮濕環境中使用，對于氣候不穩定區域裂縫處理的效果較好。

4 結語

隨著橋梁在交通系統里發揮越來越大的作用，國內開始積極投資橋梁工程建設，以滿足地區架空交通線路的改造需求。混凝土是橋梁常用的結構形式，因其配備了專用的工程材料，使橋梁結構性能具備了多方面的保障。與此同時，混凝土橋梁裂縫病害也對工程質量造成了不利影響，施工單位必須深入分析橋梁裂縫的成因，制定切實可行的處理方案。

[1]林永清.分析興建橋梁工程的交通應用價值[J].四川建筑科學研究，2011，20（10）：62-64.

[2]龔少紅.新時期橋梁工程改造期間面臨的病害問題[J].現代交通技術，2011，18（3）：43-45.

[3]莊蕓青.我國交通橋梁混凝土結構裂縫的成因及處理[J].道路工程建設，2009，27（15）：98-100.

[4]周偉新.樹脂灌注法與其它方法聯用處理裂縫的成效對比[J].山東科技，2011，40（13）：66-68.