高速公路橋梁裂縫的成因及防治方法

李丹青

（邢臺市高速公路管理處，河北 邢臺054001）

0 引言

隨著我國高速公路的不斷發展，混凝土因其原材料的取材廣泛、價格低廉、高抗壓強度、抗腐蝕、抗風化等優點而廣泛應用于高速公路建設當中。但是隨著高速公路車流量的不斷增加，超速超限的現象不斷發生，在施工當中存在的一些問題以及鋼筋的選擇不當或混凝土自身抗拉性能較差，都可能促使橋梁在使用過程中產生裂縫，帶來極大的危害。因此對混凝土橋梁裂縫的成因及處理方法進行研究顯得十分必要。

1 混凝土橋梁裂縫的成因

促使混凝土橋梁裂縫形成的原因很多，甚至可能是由于多種原因共同作用造成的，現結合工程實際，對邢臨高速K0+000～K52+564區間所有混凝土橋梁裂縫進行分析總結。

1.1 荷載產生的裂縫

荷載裂縫主要是指橋梁在正常運營下產生的裂縫，主要分為直接應力裂縫和次應力裂縫。直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產生的裂縫，其產生的原因主要有：設計計算階段結構的少算或者漏算，鋼筋的布置不合理，施工階段施工工藝的選擇不當，運營階段養護的不合理，嚴重的超速超載現象和車輛的撞擊等。次應力裂縫是指由外荷載引起的次應力產生的裂縫，裂縫產生的原因有：在設計外荷載作用下，由于結構物的實際工作狀態同常規計算有出入或計算中不考慮，從而在某些部位產生次應力導致結構開裂；橋梁結構中經常需要開槽、開洞設置牛腿等，在常規計算中很難用準確的圖示進行計算，一般根據經驗設置受力鋼筋就使得橋梁結構與實際結構有出入。

1.2 溫度變化產生的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮的性質，當外界溫度發生變化的時候，混凝土構件要發生變形，若變形受到約束，則會轉化為內應力，當應力超過混凝土的抗拉強度時就會產生裂縫，所以溫度變化是這類裂縫產生的最主要原因，具體表現在以下幾方面：

（1）日照：橋面板，梁和橋側面受到長時間的日照，溫度會明顯高于其他部位，由于受到自身約束作用，導致局部拉應力變大，就會出現裂縫；

（2）驟然的降溫：突降大雨、冷空氣的來襲導致橋梁結構表面的溫度很快降低，但結構內部的溫度變化會很緩慢，從而產生裂縫；

（3）混凝土水化熱：這類裂縫主要出現在施工過程中，大體積混凝土澆筑之后，在固化過程中內部的溫度要高于外部的溫度，此時內部巨大的熱量如果無法排除則會產生裂縫。

1.3 混凝土收縮徐變產生的裂縫

混凝土在硬化過程中，由于水分的不斷流失造成混凝土的干縮并且在長期的荷載作用下，混凝土會因為施加荷載而發生緩慢的變形，從而引起開裂。

1.4 基礎不均勻沉降產生的裂縫

在橋梁結構中，由于地質勘察的精度不夠，鉆孔灌裝的樁深不夠，基礎的整體剛度不夠，地基的地質差異較大，結構物的基礎類型差異大等原因都有可能造成不均勻沉降，從而產生裂縫。

1.5 鋼筋銹蝕產生的裂縫

當水滲入了混凝土結構物當中，鋼筋長時間浸泡在水中就會產生銹脹，從而使混凝土產生開裂。造成銹蝕的主要原因有雨雪天氣時泄水孔和中央分隔帶長時間被水沖刷而進水時橋梁伸縮縫的膠條損壞，橋臺滲水被沖刷以及施工時鋼筋保護層過薄等。

1.6 施工產生的裂縫

主要是施工過程中，因不按規范要求操作、使用未達到標號的混凝土，橋梁構件在澆筑、起模、拆模、養生、運輸、拼裝、吊裝過程中因不可抗拒的原因造成的裂縫。

2 混凝土橋梁裂縫的預防和治理辦法

雖然引發混凝土產生裂縫的原因眾多，但是其根本都是由于變形和應力造成的。在知道裂縫成因后可以制定相應的防治辦法，減少和避免裂縫的再次產生，從而減少橋梁結構的破壞，也減少了相應的維修費用。

2.1 表面處理法

適用范圍是在構件表面形成的較淺的裂縫，多數是由素混凝土的干縮形成的細小的無規則的裂縫，可在其表面涂抹環氧砂漿進行修補。

2.2 填充法

當裂縫較寬時，應采用壓力灌漿法灌注環氧樹脂膠或者其他灌縫材料。當裂縫較窄時，可在裂縫處筑成一楔形口，然后再灌注環氧砂漿，一般來說這種修補方法簡單易操作，費用少。

2.3 灌漿法

灌漿法應用范圍廣泛，從細微裂縫到大裂縫均可用。

2.4 結構補強法

因為橋梁超負荷工作，混凝土耐久性下降等因素產生的裂縫，可以采取加大澆筑鋼筋混凝土截面法、增加鋼筋法、預應力法、黏貼碳纖維布法等等，下面介紹其中兩種方法。

（1）碳纖維布加固法

當結構部件（主要是梁板）出現多條裂縫，或者形成網裂的時候，可采用此法，最初先用壓力注漿法灌注所有裂縫，然后在構件的表層涂抹一層底膠，貼上碳纖維布。其加固原理是利用其配套樹脂的剪切強度將混凝土構件承載的荷載傳遞給碳纖維，使后黏貼的碳纖維和原鋼筋混凝土構件共同承受荷載作用力。此加固方法費用比較高，在裂縫較嚴重的時候可以采取。

（2）鋼板加固法

采用環氧樹脂系列的黏結劑，將鋼板貼在混凝土結構抗拉強度薄弱的部位，使之與結構物形成一整體，通過鋼板與補強結構共同作用，提高其剛度，限制裂縫發展，改善鋼筋及混凝土的應力狀態，從而提高梁的承載力，達到補強效果。

3 結語

混凝土橋梁作為高速公路系統的一個重要組成部分，能帶動全國的經濟發展，然而橋梁的安全問題則是高速公路的重中之重。橋梁部件的裂縫存在，給橋梁安全問題埋下了隱患，因此對橋梁裂縫進行合理有效的處理非常關鍵。