橋梁施工混凝土裂縫分析及其防治技術(shù)

摘 要：針對(duì)某橋梁工程實(shí)際情況，在分析介紹其裂縫類型、產(chǎn)生原因和主要危害的基礎(chǔ)上，提出裂縫防治技術(shù)，并通過(guò)試驗(yàn)得出本工程防治技術(shù)合理可行，效果良好，值得參考借鑒的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：橋梁裂縫；裂縫防治

中圖分類號(hào)：U445.57 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）30-0208-02

橋梁施工中，會(huì)由于混凝土收縮等原因產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的外觀和性能無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求，甚至在橋梁使用過(guò)程中產(chǎn)生安全威脅，因此必須分析裂縫產(chǎn)生原因，并制定有效的防治措施。

1 工程概況與裂縫分析

某橋梁經(jīng)一段時(shí)間的運(yùn)營(yíng)經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)部分結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，后經(jīng)研究證實(shí)裂縫屬于非荷載裂縫，即由混凝土收縮作用產(chǎn)生的裂縫。混凝土凝固時(shí)，因多余水分蒸發(fā)作用，導(dǎo)致混凝土總體積不斷減小。與此同時(shí)，水泥和水的水化作用會(huì)使水泥不斷硬化，并形成緊密的骨架結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致混凝土總體積有所減小。在混凝土成型以后，其表面的水快速蒸發(fā)，并遵循從表面到內(nèi)部的發(fā)展趨勢(shì)，使內(nèi)外部產(chǎn)生一定溫差，導(dǎo)致內(nèi)外部收縮量有所不同。當(dāng)表面發(fā)生的收縮變形被內(nèi)部約束后，將會(huì)在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生一定拉應(yīng)力，最終導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂[1]。

以下分析橋梁常見(jiàn)的幾種裂縫：

（1）混凝土構(gòu)件表面產(chǎn)生收縮龜裂，產(chǎn)生原因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)不到位，表面嚴(yán)重失水導(dǎo)致干縮等。該裂縫的深度不會(huì)很大，一般不會(huì)超過(guò)保護(hù)層厚。

（2）墩臺(tái)產(chǎn)生豎向收縮裂縫，以巖石為基礎(chǔ)的墩臺(tái)，墩身有收縮，但巖石基礎(chǔ)沒(méi)有，基礎(chǔ)對(duì)墩身的收縮有約束，導(dǎo)致在橫向上產(chǎn)生一定拉應(yīng)力，引起豎向裂縫。這種裂縫一般表現(xiàn)為下寬上細(xì)，如果臺(tái)身的厚度較大，則因表層收縮相對(duì)較大，而內(nèi)部收縮較小，所以表層裂縫的寬度會(huì)很大，而內(nèi)部裂縫相對(duì)細(xì)小，均不貫通。以混凝土承臺(tái)為基礎(chǔ)的墩臺(tái)，因混凝土的齡期有所差異，所以會(huì)由于收縮差而產(chǎn)生裂縫。同時(shí)，因墻體厚度相對(duì)較薄，所以裂縫將貫通。

（3）對(duì)于預(yù)制T梁，因鋼模的拆除時(shí)間不合理，所以腹板上產(chǎn)生了豎向裂縫。

（4）腹板因混凝土碳化而收縮，產(chǎn)生裂縫，裂縫的形狀為兩端細(xì)，中間粗。其中，下端較細(xì)的原因?yàn)橄戮壟浣盍肯鄬?duì)較大，而上端細(xì)的原因是裂縫上伸至受壓區(qū)逐漸消失，中間粗的原因主要有兩個(gè)：①腹板上的水平鋼筋相對(duì)較少；②因碳化收縮不斷進(jìn)行使裂縫的寬度有所增加。

（5）預(yù)制構(gòu)件拼裝濕接頭收縮裂縫及其危害。如果拱片間橫向隔板及系梁等的濕接頭因?yàn)槭湛s而產(chǎn)生裂縫，則會(huì)嚴(yán)重影響整橋橫向整體性，導(dǎo)致拱片頂部橋面產(chǎn)生順橋向的列貫通裂縫；荷載于橫向集中分布，對(duì)承載能力造成嚴(yán)重影響；產(chǎn)生一定程度的橫向搖擺。此外，空心板梁的鉸縫混凝土由于收縮作用產(chǎn)生裂縫以后，如果橋面的實(shí)際配筋率相對(duì)較低，則會(huì)使橋面上產(chǎn)生順橋向的貫通裂縫，對(duì)整橋穩(wěn)定造成影響[2]。

（6）空心板梁一般采用砂漿作為封頭板，如果砂漿收縮產(chǎn)生裂縫，則會(huì)造成滲水，導(dǎo)致空腔中產(chǎn)生大量的積水。

（7）在拱橋吊桿封錨過(guò)程中采用的混凝土如果由于收縮產(chǎn)生裂縫而滲水，則水會(huì)從錨頭上的孔隙不斷進(jìn)入，進(jìn)而對(duì)內(nèi)部鋼束造成銹蝕。

2 橋梁裂縫防治

2.1 裂縫修補(bǔ)

2.1.1 預(yù)處理

用高壓氣對(duì)孔眼進(jìn)行吹洗，避免孔眼被灰渣等雜物堵塞，然后在裂縫上按照由上至下的順序在兩側(cè)一定范圍內(nèi)進(jìn)行處理，使構(gòu)件表面保持平整，并將突出的部分全部鑿除，最后用丙酮溶液進(jìn)行擦洗，除去裂縫周圍所有污跡，在清洗的過(guò)程中應(yīng)注意不能造成裂縫被堵，影響后續(xù)處理。

2.1.2 設(shè)置灌膠嘴

在裂縫走向上進(jìn)行灌膠嘴的騎縫設(shè)置，如果僅需使用一個(gè)灌膠嘴進(jìn)行灌膠，則其它可作為排氣嘴來(lái)使用，無(wú)需拆除。在預(yù)先確定的位置固定灌膠嘴，于外表面和四周使用厚度為5mm左右的結(jié)構(gòu)膠實(shí)施密封與粘結(jié)。

2.1.3 封 縫

封縫的目的是使裂縫能否變成封閉空腔。一般以裂縫尺寸及灌膠基本要求為依據(jù)進(jìn)行。對(duì)于細(xì)小的裂縫，通常使用環(huán)氧膠泥或者是環(huán)氧樹(shù)脂與脫脂玻璃絲進(jìn)行封閉處理。若裂縫伴有滲漏的情況，則可使用水泥和水玻璃進(jìn)行封閉。完成封縫后檢查效果，合格后進(jìn)入下一道工序。封縫效果對(duì)后續(xù)灌膠質(zhì)量有直接影響，必須認(rèn)真進(jìn)行。

2.1.4 封縫檢查

為提高封閉后裂縫的密閉性，需要對(duì)封縫效果施以嚴(yán)格檢查。方法為：在封縫材料固化后，在裂縫的表面涂抹皂液，并向縫隙中通入空氣，如果表面沒(méi)有冒泡，則說(shuō)明封縫的效果良好，否則要及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)[3]。

2.1.5 灌 膠

在灌膠之前和管路相接，開(kāi)啟閥門，用壓縮空氣進(jìn)行吹掃，檢查灌膠時(shí)需要用到的機(jī)具設(shè)備，并通過(guò)調(diào)試使其達(dá)到理想狀態(tài)。然后以裂縫所在區(qū)域及尺寸為依據(jù)，按單孔或者是群孔進(jìn)行灌膠。灌膠從裂縫的其中一端到另外一端進(jìn)行，壓力控制在0.2～0.4MPa范圍內(nèi)，緩慢提升壓力，切勿突然升壓。灌膠達(dá)到規(guī)格后應(yīng)持續(xù)一段時(shí)間的壓力，確保灌膠質(zhì)量。

水平裂縫的灌膠次序?yàn)椋簭牡偷礁撸回Q向裂縫的灌漿次序?yàn)椋簭南碌缴稀牧芽p的其中一端進(jìn)行灌膠后，裂縫的另外一端應(yīng)在排氣完成后，排出濃度和灌膠的一端相同的漿液后，停止加壓，保持一段時(shí)間后對(duì)灌膠嘴進(jìn)行封堵。若貫通縫的其中一面在灌膠以后另外一面開(kāi)始冒漿，則應(yīng)在另外一面重新進(jìn)行一次灌膠。灌膠完成的標(biāo)準(zhǔn)為裂縫空腔不再吸漿，稀漿率不超過(guò)0.1L/min，持續(xù)灌注一段時(shí)間后完成灌膠。在完成灌膠以后，將管道拆除，并用水對(duì)其沖洗。

2.1.6 封口處理

裂縫中的灌封膠初凝不再外流后，將灌膠嘴及其輔助設(shè)施拆下，然后用固化速度較快的膠液對(duì)灌膠嘴進(jìn)行封口。

2.1.7 質(zhì)量檢驗(yàn)

待灌膠施工完成以后，對(duì)灌膠質(zhì)量予以嚴(yán)格檢查。檢查方法為向裂縫中通入空氣或水，也可通過(guò)鉆芯取樣來(lái)驗(yàn)證漿體的性能及整體外觀。如果發(fā)現(xiàn)缺陷，則應(yīng)立即進(jìn)行補(bǔ)救。

2.2 滲水處理

由于裂縫已經(jīng)造成滲水，所以在裂縫處理的同時(shí)還要進(jìn)行滲水處理，處理方法如下。

2.2.1 漿液配制

按照每方0.6kg的比例進(jìn)行濃縮劑配制，增效劑和濃縮劑比例完全相同，用量按每方1.2kg控制。對(duì)潔凈的水和粉料進(jìn)行調(diào)和，在混合過(guò)程中使用人工攪拌均勻。當(dāng)采用刷涂措施時(shí)，用五份干料和兩份水進(jìn)行配制；當(dāng)采用噴涂措施時(shí)，用五份干料和三份水進(jìn)行配制。向容器中添加水和干料，連續(xù)攪拌至少3min，確保干料的混合達(dá)到均勻。漿液配制不能一次性配的過(guò)多，并盡量在20min以內(nèi)使用完，當(dāng)漿液變稠時(shí)，要頻繁進(jìn)行攪動(dòng)，但不能加水和加料。

2.2.2 漿液涂刷

在涂刷過(guò)程中，應(yīng)使用半硬狀態(tài)的尼龍刷，也可使用噴槍，但不能使用滾筒及抹子。在涂刷過(guò)程中，用力應(yīng)均勻，確保所有凹凸部位都可以均勻涂上。涂層必須保持均勻，所有部位都應(yīng)有漿液，既不能過(guò)薄也不能過(guò)厚。先涂刷濃縮劑再涂刷增效劑，待濃縮劑完全凝固后進(jìn)行增效劑的涂刷，若濃縮劑的表面太干，需先進(jìn)行噴水再涂刷。環(huán)境溫度較高時(shí)，應(yīng)在早上和晚上進(jìn)行，避免漿液快速干燥對(duì)滲透造成影響[4]。

2.2.3 養(yǎng) 護(hù)

養(yǎng)護(hù)至關(guān)重要，必須引起相關(guān)人員的重視，以免對(duì)施工質(zhì)量造成影響。養(yǎng)護(hù)時(shí)應(yīng)用干凈的水，終凝后3～4h開(kāi)始撒水養(yǎng)護(hù)。每天的撒水次數(shù)通常為3次，應(yīng)連續(xù)撒水2～3d。如果天氣溫度較高，則應(yīng)增加噴水的次數(shù)，避免圖層較早干燥。養(yǎng)護(hù)時(shí)應(yīng)做好非常規(guī)天氣應(yīng)對(duì)。如果空氣流通情況較差，則應(yīng)用鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。此外，還有必要安排專人進(jìn)行看管，避免涂層被磕碰。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，橋梁混凝土結(jié)構(gòu)裂縫往往是多方原因共同造成的結(jié)果，對(duì)結(jié)構(gòu)性能、橋梁整體行和穩(wěn)定性都有較大影響，需在明確裂縫成因的基礎(chǔ)上，采取有效措施及時(shí)處理。本橋梁工程通過(guò)對(duì)以上措施的合理應(yīng)用，裂縫得以有效修護(hù)，所用技術(shù)措施合理可行，可為類似工程提供參考借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]張 源.市政橋梁施工混凝土裂縫分析及其防治技術(shù)措施[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017（18）：135.

[2]賴 云，游清霞.淺談公路橋梁施工中混凝土裂縫問(wèn)題的分析及其防治對(duì)策[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（36）：247.

[3]閆彤麟.公路橋梁施工混凝土裂縫分析及其防治措施[J].交通世界（建養(yǎng)·機(jī)械），2012（07）：248～249.

[4]鐘正達(dá).公路橋梁橋面鋪裝層裂縫成因的分析及其防治措施[J].西部探礦工程，2016（S1）：382～383.

收稿日期：2018-9-20

作者簡(jiǎn)介：羅貴龍（1990-），男，助理工程師，本科，主要從事高速公路項(xiàng)目管理工作。