公路橋梁混凝土裂縫產生原因及修補方法分析

丁麗紅

【摘 要】由于交通運輸事業的發展，交通量與日俱增，車輛載重顯著提高，加之人為或自然等因素的影響，使得這些公路橋梁處于一種帶病、超負荷工作狀態，因此，各種病害隨之出現。實踐表明，混凝土結構的任何損傷與破壞，一般都是首先在混凝土中出現裂縫，裂縫是反映混凝土結構病害的晴雨表。所以，對混凝土結構損傷的診斷，首先應從對結構的裂縫調查、檢測與分析入手，了解混凝土結構裂縫產生的原因，才能找到具體修補的方法，才能做好公路橋梁的養護工作。

【關鍵詞】公路橋梁 混凝土 裂縫 養護

1公路橋梁混凝土產生裂縫的原因

1.1 溫度變化引起的裂縫

熱脹冷縮是混凝土的屬性，其外部或者內部環境產生變化，混凝土也就產生一定的變化，若是變形受到一定的約束，其內部結構就會產生應力，在應力大于混凝土的抗拉強度時就會出現溫度裂縫。通常，導致溫度產生變化的因素主要有一下幾點： （1）溫差因素。因為一年四季溫度不同，但是其溫度變化緩慢，年溫差通常將一月份和七月份的月均溫差作為變化的幅度，溫差導致裂縫通常屬于深層裂縫；（2）日照。公路橋梁在受到太陽暴曬之后，溫度通常比其他部位高，溫度呈現非線性分布，因為受到自身約束的影響，造成局部的拉應力變化，就產生裂縫，日照所產生的裂縫通常為表面裂縫，造成溫度裂縫的最主要的原因就是日照和驟然降溫；（3）驟然降溫。若是碰見大雨或者冷空氣侵襲后能夠造成混凝土結構外表面溫度突然下降，然是由于內部的溫度變化比較慢而出現溫度梯度；（4）水化熱。水泥在水化當中產生的熱量是混凝土體內的溫度上升的因素，造成混凝土內部的溫度就升高了，然而因為混凝土的導熱性比較差，混凝土在受到外部的冷氣產生收縮，混凝土的內外應力互相作用，使得外部的混凝土出現很大的拉應力，若是混凝土的抗拉強度小于產生的拉應力時就產生了裂縫，這種裂縫只是存在結構表面；（5）施工不當。利用蒸汽養護或者冬季施工當中施工不當，混凝土時熱時冷，內外溫度不同，很容易導致產生裂縫。

1.2 收縮引起的裂縫

（1）塑性收縮。這種裂縫通常產生的在施工當中，混凝土在澆筑4h～15h 之后，這時所產生的水泥水化反應非常的激烈，逐漸產生分子鏈，產生泌水情況和水分急劇政法的情況，導致混凝土產生失水收縮，這樣就導致骨料和膠合料間出現不均勻塵所變形，這種情況就出現在混凝土終凝前，這就是塑性收縮。塑性產生的量級非常大，能夠達到1% 左右。往往在混凝土澆筑之后的4h～15h，在混凝土表秒上，尤其在養護不良的部位產生了龜裂，這種裂縫沒有規則，不但寬而且密集，屬于表面裂縫。因為沉縮裂縫的影響，產生的裂縫通常沿著鋼筋分布。

（2）縮水收縮。混凝土在終凝以及結硬之后，并且隨著混凝土表面水分逐漸減少，濕度降低，混凝土的體積變小，這就稱之為縮水收縮；由于混凝土表面水分的減少，但是內部水分損失的慢，所以表面收縮大，其內部收縮小，這樣就產生不均勻收縮，表面通常產生的收縮變形在受到內部收縮的約束力時，導致混凝土表面承受一定的拉力，并且表面承受的拉力在大于抗拉強度時就會出現收縮裂縫。混凝土在硬化之后的收縮就為縮水收縮；這種情況產生的裂縫基本上就是表面裂縫，并且這種裂縫寬度比較細，呈龜裂狀，其形狀沒有一定的規律。

1.3 約束條件的影晌

約束條件主要指的是結構物在變化或者變形當中所受到的阻礙其變形的約束。以混凝土橋墩為例，混凝土橋梁墩身所受到的外部約束主要指的是橋墩邊界對于墩身混凝土變形的約束。由于橋梁墩身的承臺和混凝土澆筑時間間隔比較長，墩身混凝土在產生收縮變形時承臺阻礙了墩身的收縮，其拉應力大于抗拉強度，這樣就導致裂縫產生。承臺約束所產生的裂縫主要就在墩身的中心部位，呈豎向裂縫。在橋梁混凝土澆筑開始階段，由于模板對其產生一定的約束，如果模板拆除的過早，因此釋放了混凝土的握裹力，混凝土向外張拉，如果其所受到的拉應力大于抗拉強度，這樣也就形成了裂縫。

2 修補混凝土裂縫的常用方法和注漿法修補工藝

在公路橋梁養護的過程中，對于出現的裂縫，我們會采用如下方法對其進行修補：灌漿法、鉆孔嵌塞法、表面封閉法、釘合法、樹脂灌注法、聚合物侵入法、干嵌填法、表面附加鋼筋法等，每種方法都有其自身的特點和應用范圍。（1）灌漿法。1）聚合物灌注：基于丙烯酰胺聚合物或氨基甲酸乙酯的灌漿料，與水進行反應之后形成泡沫材料或者固態沉淀物，能夠起到對裂縫進行封閉的作用，這種方法可以在周圍環境較為潮濕的條件下使用。 2）普通水泥灌漿：橋墩結構出現的裂縫，將硅酸鹽水泥砂漿注入其中來達到裂縫密閉的目的。（2）鉆孔嵌塞法。橋梁結構中的裂縫通常使用這種方法來修補，如果有密封防水的要求，應該在將柔性瀝青填入孔中來代替砂漿；如果灌注栓塞起到比較重要的作用，就要將環氧樹脂灌注在孔中。（3）表面封閉法。表面封閉法是指對公路橋梁出現的裂縫進行直接密封，從而防止水汽、化學物質和CO2等的侵入，其實內部結構不遭受進一步破壞。這種方法是最簡單有效的方法，主要用于靜止裂縫的修復。（4）釘合法。當橋梁結構側面裂縫必須要進行恢復時，比較適合的方法就是釘合法。尤其適合在對周圍結構不產生影響的場合，對活動的裂縫進行鎖定。用相對較長較薄的金屬跨過裂縫將其嵌入到已經開好的槽溝之中，用環氧樹脂基粘合劑或者無收縮砂漿對其進行固定。（5）樹脂灌漿法。在灌注裂縫的材料中最為常見的就是環氧樹脂，它的機械強度較高，能夠與混凝土中的多數化學侵蝕進行對抗，在0.05 mm 的裂縫中可以灌入樹脂。（6）聚合物侵入法。聚合物侵入法主要包括兩種，一種是真空滲入法，一種是聚合物侵入法。重力侵入法，橋面、路面的不低于0.1 mm 的裂縫可以使用粘度較低的液態樹脂來進行密封。在表面上涂刷樹脂，或者臨時在水平表面上構筑圍堤。（7）干嵌填法。將水灰比較低的砂漿用手工的方式連續嵌入到裂縫中，緊密的與原有的混凝土結構進行連接形成密實的砂漿。開一個寬約25 mm、深約25 mm 的槽在裂縫的表面，對涂刷界面劑進行清理，將低水灰比的砂漿連續嵌入進去。（8）表面附加鋼筋法。普通鋼筋：首先將裂縫進行密閉，然后進行鉆孔對裂縫進行貫穿，位置約在裂縫平面的90°的方向，在孔內注入環氧樹脂，再在孔中插入鋼筋使之粘合在一起形成整體。在外部施加預應力：施加應力時使用后張法，使裂縫的封閉情況或者結構件的主要部分得到進一步的加強。

3 結語

混凝土最為常見的病害就是裂縫，其所產生的每一個裂縫都有一種或者相關幾種的成因。在公路橋梁產生裂縫時需要加強對于裂縫產生原因的有效分析，找出產生裂縫的根本原因，并針對性的對其進行防治，從而做好公路橋梁的養護工作。

參考文獻：

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