鋼筋混凝土橋梁裂縫成因分析和防治方法

李 兵

（中鐵十二局集團第二工程有限公司，山西 太原 030000）

橋梁工程在土木工程中占據著舉足輕重的地位，橋梁施工質量好壞直接影響著橋梁運行可靠性與安全性。在橋梁建設過程中，鋼筋混凝土是橋梁的主要原材料，盡管使用鋼筋混凝土材料建造的橋梁具有牢固、美觀等特性，但是在建設過程中受內部和外部的影響較大，易造成物理結構變化產生裂縫，進而影響橋梁質量，使橋梁結構剛度與強度下降，嚴重時可能引發工程事故。

1 鋼筋混凝土結構裂縫危害

橋梁施工過程中出現裂縫是施工大忌，將給橋梁施工造成難以避免的損失。一方面，橋梁裂縫的存在會對橋梁結構穩定性產生顯著影響，致使橋梁整體結構穩定性降低，甚至因裂縫擴展對橋梁內部結構穩定性產生影響，給橋梁結構帶來巨大潛在的安全隱患。另一方面，橋梁裂縫有可能使橋梁內一些鋼筋裸露在外界空氣中，長時間使用后裸露在外的鋼筋易受到腐蝕，從而降低橋梁穩定性及安全可靠性[1]。

2 裂縫成因分析

2.1 混凝土承載能力達不到規定要求

通過分析道路和橋梁施工中裂縫的種類，從中可以了解到結構性裂縫就是其中之一，在實際生活中也較為普遍。在分析造成這種裂縫的原因上，需要從更深的層次入手，通過分析混凝土承載能力有關規定，找出造成混凝土承載能力達不到要求的原因。首先，從混凝土材料設計這一角度入手。許多設計人員在進行設計的過程中并未充分考慮道路橋梁的真實負荷能力，最終導致道路和橋梁荷載能力達不到實際需求，不能滿足現實要求。道路和橋梁在正式使用時，許多較大的汽車經過時都會使之產生結構性裂縫。其次，在道路和橋梁建設過程中，部分施工人員不按設定順序進行建設，任意更改鋼筋混凝土施工次序，這一現象還會影響到混凝土受力，易導致道路和橋梁出現裂縫。正式使用階段，如有交通事故或自然災害也可能使混凝土開裂。通過總結發現，盡管有一些因素不易控制，但仍需要在混凝土材料設計和正式施工過程中做好管理，降低人為因素導致混凝土裂縫的出現。

2.2 混凝土材料的質量和溫度偏差

有關工作人員在施工過程中運用混凝土材料時，會發現許多道路和橋梁產生裂縫都是由于所用混凝土材料不均勻所導致的，而這一裂縫就是由于混凝土自身存在問題所導致。通過總結可以發現，造成混凝土開裂的因素是多方面的，涉及混凝土的構造問題、混凝土的材料問題和混凝土內的溫度變化問題[2]。

2.2.1 材質問題

混凝土材料存在材質問題將對其結構質量產生直接影響，若達不到預期標準則會造成道路和橋梁開裂。從材質上分析原因可以知道主要是由于混凝土砂石級配不良、砂石含泥量大、物料中含有泥性硅化物等因素所致。此外，部分施工人員還會將含氯化物外加劑加入混凝土材料當中，進而腐蝕鋼筋，這些問題均會對混凝土結構強度產生嚴重影響，使得其收縮性加大。再加上施工人員選擇砂石時，若其礦物含量較多，則會使水泥與骨料黏結性降低，從而還會對混凝土強度造成影響。

由此可知，在道路和橋梁的建設當中，混凝土材料顯得尤為重要，材料質量的提升還能在某種程度上改善建設的品質。

2.2.2 溫度變化問題

通?；炷两Y構內部溫度要和外部溫度維持在相對平衡的區間，才能確?；炷敛皇艿綔囟鹊挠绊?，降低裂縫出現的概率。然而，在研究引起混凝土結構溫度變化原因的過程中，能夠發現其中有很多因素，例如外部溫度不可控，外部溫度受季節變化，時間變化和環境影響較大，難以用人為方法進行有效調控。在研究過程中可以發現混凝土外部溫度上升極快，按時散熱也十分迅速，內部溫度情況卻與其外部相反。但是混凝土散熱時，既要對外散熱又要對內散熱。在這種情況下，就容易導致混凝土內外溫度表現不均一，從而出現開裂[3]。

2.3 道路和橋梁施工區域的地基沉降

在道路施工過程中，施工人員和有關部門首先要了解施工地區地基情況并做好相應準備，提升夯實作業質量，確保地基穩定。但是在實際施工中出現了一些施工人員對于地基性能認識情況不詳細，設計過程中設計人員調查方式不夠科學等現象。如果考察工作不夠全面，就會造成其設計混凝土結構承載力不足，投入運營以后，就會難以承受交通流量，導致地基發生沉降。在道路和橋梁建設過程中，由于混凝土表面密閉性相對較差，從而會使水進入地基中，最終也會降低地基穩固性，極大地增加地基變形發生概率。加之由于季節及其他原因影響，冬季地基內土層有固化現象，溫度會隨時間逐漸上升，在這一過程中，地基始終處于相對失穩狀態，同樣會造成混凝土開裂。

3 鋼筋混凝土結構裂縫防治方法

3.1 做好施工準備，全面檢測混凝土荷載能力

為尋求混凝土裂縫預防和處理辦法，有關領導和施工人員在準備階段必須重視進行有關試驗，并從不同角度考慮其荷載能力問題。通過進行研究可以發現混凝土荷載能力較為有限，因此在實際建設期間必須做好相應計劃。要想提升其荷載能力就必須要求有關人員做好管理和監督，對道路和橋梁進行全面的布置，對之后的用途進行預測，并且將這些資料綜合起來進行相關規劃。同時還要注意以混凝土材料性能為基礎，綜合考慮其承載能力。為了更有效地防止混凝土開裂，施工人員還應該做好相應的留設工作，以確保即使今后在運營期間，即使有超載車輛進入該段或橋梁上，都能避免出現混凝土開裂。

例如：考慮到混凝土荷載能力，有關部門可嘗試使用大數據作為輔助工具，利用網絡收集大量資料，并結合本施工路段實際情況對其進行仿真，在此基礎上使用大數據分析并得到相關成果。然后以此為基準，確定混凝土荷載能力范圍。該方法在節省時間的同時也能極大程度地提升準確率，從而進一步促進了道路橋梁施工技術的進步[4]。

3.2 注重質量檢查，嚴格控制混凝土的水灰比

材質問題是混凝土能否出現裂縫的最主要因素，若混凝土材質達不到道路和橋梁施工標準則難以確保其在后期能夠正常使用。對此，有關施工人員必須對這一問題加以重視，對混凝土水灰比進行嚴格把控，充分確?；炷敛牧腺|量。這就要求專業施工人員根據施工實際情況來試驗，經過多次調試來決定水灰比。

此外，有關管理人員在對布置采購任務時，應當對采購人員專業素質進行全面了解，明確其施工經驗豐富，確保其在采買過程中可對混凝土材料質量進行區分。在這種情況下，還需要建立相應的監督部門來監管雙方，確保全體施工人員可以各司其職，并且發揮出應有的作用。例如在混凝土材料中摻入減水劑，能夠降低混凝土泌水從而確?；炷帘Ｗo層厚度。為避免干縮裂縫出現，應合理設計能夠足以控制裂縫的分布筋。管理過程中出現偷工減料現象必須嚴厲處理，使全體施工人員引以為戒，從而使其他施工人員能更積極地投入工作中，確保道路和橋梁的建設質量，降低裂縫出現的概率[5]。

配比科學、原料質量好是確保混凝土質量與強度指標最主要的途徑?；炷粱旌狭仙a過程中，需要根據水泥、砂石和其他原材料的科學調配配比，準確地控制各種原材料的摻量。

施工人員在采購過程中應加強質量管控，在采購過程中對原材料質量進行嚴格把關，還要科學地安排原材料安放地點，以免因安放方法不合適對混凝土強度及其他指標造成影響。另外，還需要進一步規范施工流程，盡可能地減少物料擺放及輸送時間，避免混合料離析，造成物料不均勻分布等問題發生。同時運輸后期也要加強保養，以免水分迅速散失。對于較大規模工程項目而言，需要結合設計要求分層澆筑混凝土以提升散熱效率。對不能一次性完成澆筑的部件，需要對澆筑間隙進行合理控制，一般在第1 次混凝土澆筑結束后，初凝之前進行第2 次澆筑，還要確保第2次澆筑能夠連續進行。當嚴格控制混凝土水灰比后，施工單位可直接請專業技術人員進行材料購買和材料測試。在正式開始施工前還要對混凝土材料進行二次檢測，雙重保障能夠完全規避施工過程中材料上存在的問題。

3.3 重視養護管理，合理調節溫度并做好養護

施工人員要想降低混凝土開裂現象，除了關注材料、外界環境等因素所造成的影響外，還要注意對混凝土溫度進行調整，以免其因溫差過大而開裂。此外，建設完成后，有關部門還應該重視道路和橋梁的養護管理工作，以進一步增加其使用壽命。對于道路和橋梁當中混凝土材料的維護是一項十分龐大的項目。如果養護管理人員在溫度較高的環境下進行操作，就需要采取設置鋼模板或噴水的方式，避免混凝土材料被烈日暴曬，從而起到降溫和減少開裂的效果。在這期間管理人員也要注意做好相應的保養工作[6]。建設完成以后，不管有關部門怎么維護，道路和橋梁都有可能產生裂縫，有的輕微、有的嚴重。對于這種情況，有關的工作人員應該及時進行修復。維修工作進行過程中，需開挖裂縫四周混凝土，向混凝土中注入新漿液。這種防護工作既能完成對縫隙的修補，又能避免在此重新出現縫隙，提高使用壽命。

例如：為提高養護管理工作效率，可在道路和橋梁不同路段設置監測、檢測系統，一旦發生高溫或裂縫等情況，有關人員可在第一時間知曉。借助這種方法，既能減少人力又能更規律地進行養護管理，提高管理效率[7]。

3.4 提前做好勘察，了解施工路段的土質情況

專業施工人員和有關領導在分析混凝土材料開裂原因時，能夠充分了解地基沉降這一現象給施工帶來了哪些影響。排除地基未夯實外，還存在著許多使道路和橋梁發生塌陷或坍塌的因素。并且，此種事件一旦發生都是不可逆轉的，無法通過其他方法進行維修。對此，有關人員必須做好建設前的勘察，特別是當地地質、建設路段土質等，以免在建設過程中或使用過程中產生地基沉降問題。注重勘察工作開展才能夠從根源上解決這一問題，但是在實際工作中卻難以確保道路和橋梁不會產生裂縫。為進一步防止由于地基沉降而產生開裂，有關工作人員可采取搭設支架等措施，消除道路或橋梁非彈性變形現象。

3.5 橋梁裂縫的處治措施

3.5.1 壁可法裂縫灌注處治技術

壁可法裂縫灌注處治技術對裂縫處理有普適性。在施工過程中，需要對被處理部位表面進行徹底清洗，一般可用鋼絲刷將裂縫5cm 以內徹底清洗干凈，也可用清水進行除塵。然后按指定的配比配置封口膠，并沿著裂縫的走向每間隔30cm 布置注入座，向裂縫中注入封口膠。為增強修補效果，可以采用專用注入設備對裂縫進行一次封口膠注入，待膠料充分固化后再進行灌注膠配置，最后完成所有修補工序。提高混凝土構件強度及承載性能，而且操作工序相對簡單、可操作性較強。

3.5.2 貼碳纖維布的處治工藝

粘貼碳纖維布是裂縫處治的一種手段，這種方式主要是利用碳纖維抗拉性強的特點和鋼筋在縱向上一起承受拉力。粘貼前應先將待粘貼處徹底清掃、打磨干凈，確保表面光潔、增強粘貼效果。然后將環氧樹脂基液涂到表面，涂時要避免氣泡的產生，保證涂厚為1mm。若梁底表面凹凸不平，也需用平膠修整，等平膠固化后用浸漬膠粘碳纖維布。此工藝不宜產生氣泡，貼好后涂環氧水泥膠砂以確保整個工藝取得理想的效果[8]。

4 結語

鋼筋混凝土橋梁在施工過程中一旦發生開裂問題，將會給整個橋梁工程的應用帶來十分嚴重的后果。所以，有關建設人員在進行橋梁工程建設時，需嚴格遵守國家相關規定與標準，才能保證橋梁工程建設質量。同時在鋼筋混凝土橋梁使用期間，也要采取有效措施對其開展防護與維護工作，從而保證橋梁工程能夠安全持久地運行。