高寒地區橋墩混凝土開裂原因及修補技術應用研究

摘 要：高寒地區受氣溫、降水、日照、輻射等氣候環境因素的影響，造成橋墩混凝土開裂的原因是非常多的。本文將會就我國高寒去橋墩混凝土的開裂原因以及我國高寒地區橋墩混凝土開裂修補技術應用兩個問題展開較為全面的闡述，希望能夠達到從而提高工程的服務質量，延長橋梁結構的服務壽命，減少維修及重建費用的目的。

關鍵詞：高寒地區 橋墩混凝土 開裂原因 修補技術

一、我國高寒地區橋墩混凝土的開裂原因

在我國，造成混凝土開裂的原因是較為復雜的，可以說施工工藝、氣候環境條件、混凝土構造配筋、日常養護等都有可能是造成混凝土開裂的主要因素。在眾多因素中，能夠影響混凝土開裂的重要外部因素是氣候環境因素，工作人員需要對混凝土結構裂縫的種類、狀態以及分布有全面的把握并且要做好日常的分類工作，這樣在面對混凝土開裂的問題時我們才能在第一時間做出防治措施。

1.環境濕度會給混凝土的干燥收縮帶來影響。為了更加清晰、明了地分析混凝土干縮對實體結構拉應力的影響，我們需要以青藏鐵路和平原地區環境濕度作為最基本的依據，認真地對比這兩種環境條件下橋梁墩臺混凝土產生的拉應力有哪些差異。按照通常的環境條件來講，1.94MPa是橋梁墩臺混凝土收縮產生的拉應力，但是在青藏高原環境條件下，這種拉應力竟然可以高達3.88MPa。通過這樣的對比，我們清晰地發現高原環境條件下的拉應力基本上是和混凝土極限抗拉強度的上限持平。所以，就可以明確地肯定造成青藏鐵路橋梁墩臺混凝土開裂的主要原因是低濕的環境。

2.凍融同樣是導致高寒地區橋墩混凝土開裂的重要因素。混凝土受凍融影響造成的損傷有不同的類型，以表現形式劃分主要分為內部劣化和表面剝蝕兩種。內部劣化主要是指在凍融作用的影響下混凝土結構內部水分的凍結會造成體積上的膨脹，如果出現反復凍融的情況，混凝土內部就出現了松弛、微裂紋等情況，而且如果凍融的循環次數不斷增加的話，龜裂次數也是會隨著不斷增加的。表面剝蝕主要是指在凍融循環次數不斷增多的情況下，內部劣化裂紋就會不斷增多，這時在混凝土的表面就會不斷地出現裂縫并進一步出現剝離。

3.保濕養護是影響混凝土收縮變形的重點內容。有相關人士就保濕養護對混凝土早期收縮和硬化收縮的影響做過實驗發現，從混凝土成型到終凝前也就是在零到八個小時內，在工作人員沒有采取保濕養護措施時混凝土塑性收縮近1000×10-6，而在我們采取保濕養護時混凝土在塑性階段幾乎是不會收縮的。如果我們將一天齡期脫模作為起始零點的話，在我們沒有采取保濕養護措施時混凝土到二百四十天的硬化收縮值大約是600×10-6，而在我們采取了保濕養護措施時混凝土硬化收縮值就會下降到300×10-6。通過這些數據我們看到，保濕養護明顯減小了混凝土因為失水引起的塑性收縮和長期干燥收縮的問題，如此一來，混凝土在早期抗拉強度相對低的開裂風險就會得到明顯地降低。所以，在實際施工期間混凝土保濕養護不到位同樣是橋梁墩臺混凝土開裂的主要原因。

二、我國高寒地區橋墩混凝土開裂修補技術應用

想要從根本上解決橋墩混凝土開裂問題，做好裂縫縫補工作關鍵之處在于選擇出合理的修補技術和修補方法。在實際工作中解決好混凝土的開裂問題是非常具有現實意義的，因為混凝土開裂的問題能夠影響到混凝土結構的強度、安全性以及耐久性。雖然在實際工作中通過運用合理、有效地預防措施能夠將裂縫控制好在一定范圍之內，但是畢竟混凝土屬于脆性材料，其抗壓強度是抗拉強度的8-10倍，如果混凝土內部的變形問題受到了一定程度的約束，一旦其產生的拉應力比混凝土抗拉強度大時，混凝土就會出現開裂的問題。但是在高寒地區面臨的一個顯著問題是混凝土無害裂縫很有可能在極短的時間內發展成為有害裂縫，這個現象和此地區惡劣的環境以及極端氣候是分不開的。工作人員要及時地修補處理混凝土無害裂縫的問題，這樣才能從根本上避免其更快地發展成為有害裂縫。常見的橋墩混凝土裂縫修補方法主要有：

1.表面封閉法。表面封閉法是一種通過在混凝土表面涂刷防水涂膜來達到封閉細微裂縫的修補方法。在實際工作中注重對混凝土表面微細裂縫的封閉處理是非常有必要的，因為這不不僅能夠非常好地避免有害介質進入混凝土表面裂縫，引起混凝土的劣化和鋼筋銹蝕而且這還是一種對混凝土注漿材料非常具有保護作用的方式。由于會受到荷載的作用，所以混凝土結構裂縫會產生很大的不穩定性，而且高寒地區本身的溫差較大，紫外線還強，這些惡劣的氣候環境都會加劇混凝土的結構裂縫，而混凝土材料本身的強延性和耐紫外線老化性是一種避免混凝土出現更多裂縫的重要材料，值得使用并推廣。

2.電化學防護法。截止到現在，電化學脫氯、電化學再堿化以及電化學沉積法等都是常見的運用鋼筋混凝土的電化學防護技術，實質上這三種常見的電化學防護技術法的基本原理是大致相同的。講的都是通過一個外部的導體陽極，然后在陽極上加上一個直流電流并通過混凝土最終到達作為電化學電池的陰極鋼筋。在實際工作中，電流對鋼筋混凝土的修復、修補和防護有不同的方法，常見的方法主要有通過鋼筋的極化達到負電位；修復鋼筋的堿度；通過鋼筋的極化達到負電位；在混凝土裂縫中沉積不溶性化合物。

3.壓力注漿法。注漿法主要是一種運用注漿材料固化和粘結作用達到裂縫縫補的方法，常見的化學注漿材料包括環氧樹脂、水泥、聚氨酯以及甲基丙烯酸酯，具體的操作過程為在壓力的作用下將注漿材料注入裂縫內部，然后注漿材料就會在混凝土的內部形成硬化，并和混凝土結合成一個整體，最終在該材料固化和粘結的作用下達到裂縫修補的效果。壓力注漿法對裂縫寬度在零點二到零點五毫米左右的深裂縫的效果更好，并且會對防滲要求或者影響混凝土結構完整性的裂縫進行修復。

4.粘貼碳纖維布法。粘貼碳纖維布加固法在裂縫寬度在零點五毫米以上部分的裂縫中應用范圍更廣，粘貼碳纖維布能夠提高結構的承載力，此方法用結構膠將碳纖維材料粘貼在裂縫處進行裂縫修補。鋼材的彈性模量是比碳纖維材料的彈性模量要低，通過比較兩者的抗拉強度我們發現，普通鋼的抗拉強度其實是碳纖維材料抗拉強度的十分之一，而且其質量密度是碳纖維布的四倍。碳纖維材料本身有非常好的耐久性，而且其明顯的優勢還在于混凝土結構修補加固時并不會增加結構的重量。除此之外，碳纖維布法本身還具有高強度、延性好、施工速度快以及操作簡單等優點。工作人員在處理混凝土裂縫時要分析混凝土的寬度，如果其裂縫寬度在0.5毫米以上，我們就要先對裂縫進行必要的注漿處理，接著在這道工序之后要用碳纖維布對裂縫進行重要的加固，由于碳纖維布本身的價格是比較高的，所以工作人員在確定混凝土裂縫的修補面積時不能馬虎，防止出現不必要的資金浪費。

三、結語

因為會受到西伯利亞寒流、多年凍土以及現代冰川的影響，所以高寒地區本身就是干旱少雨的氣候，而且年平均氣溫是比較低的，日溫差要比其他地方大很多，人們需要面對紫外線照射強烈的情況并且這里的氣候還較為干燥。這些氣候因素會在非常大地程度上加劇混凝土塑性收縮、自收縮、干燥收縮以及冷收縮等的問題，特別是受到每日溫度、濕度等交替變化的影響，導致混凝土的應力會得到不斷地累加，混凝土開裂的可能性大大增加。除此之外，高寒地區橋梁混凝土結構在整個使用的過程中，通常要面臨的干濕變化、溫度變化、凍融循環以及風蝕等多種自然因素的影響，而且這些影響因素是常見存在的，經過長時間的影響，混凝土結構中可能產生裂縫的機率便會大大增加。所以，我們在實際工作中研究高寒地區橋墩混凝土開裂原因以及修補技術的問題具有非常大的現實意義。同時，希望越來越多的人認識到這個問題的嚴重性，并加大研究力度，進一步提升我國高寒地區橋墩混凝土的質量，減少安全問題的發生。

參考文獻：

[1]蔣平江.西北地區混凝土橋梁開裂原因分析及預防措施[J].價值工程，2011（02）：62-63.