浅谈混凝土桥梁裂缝成因处治方法

    程生喜

    摘要：混凝土桥梁裂缝是目前摆在养护管理者面前的一种新的难题，本文结合特克斯公路段管养的S316线86+00-K134+000路段的桥梁状况，分析混凝土裂缝产生的原因与影响因素，通过去年在实际工作中引进了一种新材料、新工艺“壁可”注入法应用对混凝土裂缝进行处治修复，其产生的整体效果较好。就此浅谈一些自己的认识。

    关键词：桥梁；裂缝；原因分析；处治方法

    前言：随着经济发展，公路建设取得突飞猛进的发展，在桥梁建造和使用过程中，因裂缝而影响工程质量甚至导致桥梁垮塌的报道屡见不鲜。混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”，经常困扰着桥梁工程技术人员。如果采取一定的技术措施，加强施工质量管理的力度，混凝土开裂是可以克服和控制的。通过近几年桥涵养护管理工作的实际经验，对混凝土裂缝本文初步分析了混凝土桥梁裂缝产生的原因，浅谈一些自己的看法。

    1荷载引起的裂缝原因

    1.1设计计算阶段，结构计算时不计算或部分漏算；计算模型不合理；结构受力假设与实际受力不符；荷载少算或漏算；内力与配筋计算错误；结构安全系数不够。结构设计时不考虑施工的可能性；设计断面不足；钢筋设置偏少或布置错误；结构刚度不足；构造处理不当；设计图纸交代不清等。

    1.2施工阶段，不加限制地堆放施工机具、材料；不了解预制结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图纸施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力模式；不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。

    1.3使用阶段，超出设计载荷的重型车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生大风、大雪、地震、爆炸等。在超载车辆日益增加的今天，对设计荷载较低的桥梁就会造成板底裂缝。比如，Ｓ３１６线Ｋ１０３＋６２０哈拉布拉中桥，由于超载车辆外荷载作用，造成桥板产生了裂缝。

    2温度变化引起的裂缝

    引起温度变化主要因素有：

    2.1日照：桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后，温度明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布。由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。日照和下述骤然降温是导致结构温度裂缝的最常见原因。

    2.2水化热：出现在施工过程中，大体积混凝土（厚度超过2.0米）浇筑之后由于水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温差太大，致使表面出现裂缝。施工中应根据实际情况，尽量选择水化热低的水泥品种，限制水泥单位用量，必要时可采用循环冷却系统进行内部散热，或采用薄层连续浇筑以加快散热。

    3收缩引起的裂缝

    3.1塑性收缩：在施工过程中、混凝土浇筑后4-5小时左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右。

    3.2缩水收缩（干缩）。混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。

    3.3自生收缩。自生收缩是混凝土在硬化过程中，水泥与水发生水化反应，这种收缩与外界湿度无关，且可以是正的（即收缩，如普通硅酸盐水泥混凝土），也可以是负的（即膨胀，如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土）。

    混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。

    4地基础变形引起的裂缝

    地质勘察精度不够、试验资料不准；地基地质差异太大；结构荷载差异太大；结构基础类型差别大；水毁对桥梁基础的冲刷；地基冻胀；桥梁建成以后，原有地基条件变化。

    5施工材料质量引起的裂缝

    混凝土主要由水泥、砂、集料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格，是导致结构出现裂缝的原因。

    5.1水泥

    （1）水泥出厂时强度不足，水泥受潮或过期，可能使混凝土强度不足，从而导致混凝土开裂。

    （2）当水泥含碱量较高（例如超过0.6%），同时又使用含有碱活性的骨料，可能导致碱骨料反应。

    5.2砂、石、集料

    砂石的粒径、级配、杂质含量。

    砂石粒径太小、级配不良、空隙率大，将导致水泥和拌和水用量加大，影响混凝土的强度，使混凝土收缩加大，如果使用超出规定的特细砂，后果更严重。

    5.3拌和水及外加剂。拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应有影响。

    6施工工艺质量引起的裂缝

    在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异，比较典型常见的有：

    6.1混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。

    6.2混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易在浇筑数小时后发生裂缝，既塑性收缩裂缝。

    6.3混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起混凝土塌落度过低，使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。

    6.4混凝土初期养护时急剧干燥，使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的 收缩裂缝。

    6.5混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不好，易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。采用分段现浇时，先将混凝土接触面凿毛、清洗不好，新旧混凝土之间粘结力小，或后浇混凝土养护不到位，导致混凝土收缩而引起裂缝。

    6.6施工时拆模过早，混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。

    6.7施工质量控制差。任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料计量不准，结果造成混凝土强度不足和其他性能（和易性、密实度）下降，导致结构开裂。S316线K103+620、K109+360、K110+100等处桥梁、墩台、台帽等处出现裂缝较多。

    7混凝土桥梁裂缝处治方法—“壁可注入法”

    第一步表面处理

    用綱丝刷沿裂缝表面清理宽约5cm范围；用刷子丙酮或清水清除裂缝表面的浮尘并晾干。

    第二步粘结注入座和密封裂缝

    （1）配置封口胶按配合比（101#号的主挤、硬化挤的重量比为7：3）配料拌和均匀。

    （2）布设注入座用抹灰刀将少许封口胶抹在注入座底面的四周，将注入孔对正裂缝中心轻微挤压，并用封口胶将注入座包覆，沿裂缝的走向每隔30-40cm布设一个注入座，裂缝分岔处也应布设注入座。

    （3）封闭裂缝用工具抹灰刀将封口胶沿裂缝的走向5cm宽的范围封闭，封口胶厚度为2mm左右，尽量一次性完成。

    第三步封口胶的固化

    封闭完成后，让封口胶自然固化，固化时间：在正常温度下（6小间-12小间）

    第四步注入灌注胶

    （1）可配置封口胶按配合比（主剂、硬化剂的重量比为2：1）配料拌和均匀。

    （2）注胶将注入器的连接端牢固地安装在注入座上，将灌注胶装入注入泵黄油枪内，将黄油枪倒置，打开伐门推动活塞排除系统中的空气。将它连接

    到注入器的注入端，推动黄油枪的活塞，开始注入。

    第五步灌注胶的固化

    让灌注胶自行固化，固化时间：大约24小时，与温度有关。

    第六步“壁可注入法”的特点

    （1）灌注胶具有超低粘度性、渗透力强、粘结力强、具有较高强度。

    （2）可恢复混凝土构件的强度，恢复受损构件的承载力。

    （3）利用注入器“橡胶管” 膨胀后产生恒压力，将胶液自动注入到裂缝深处，持续的低压能避免产生气阻，保证修补质量。

    （4）施工工艺简便，易操作使用，节省人工，安全环保。

    第七步“壁可注入法”使用效果

    2007年6月特克斯公路段通过使用“壁可注入法”对管辖路段的Ｓ３１６线路段，２5座桥梁构件，墩台、梁板底、的纵横超限值的裂缝，经过现场使用效果良好。截止目前为止未出现开裂，扩张现象。

    结论：公路建设是一项基本建设，只要我们在设计、施工工艺、材料选择以及后期的养护 过程中能够充分考虑各种因素的影响，还是完全可以避免的，危害结构的裂缝的产生。

    参考文献

    [1]《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）.

    [2]《公路桥涵设计规范》（JTJ025-86）.

    [3]《公路桥涵养护规范》（JTG H11-2004）.

    [4]《公路养护质量检查评定标准》（JTJ 075-94）.