浅谈混凝土桥梁裂缝的成因及治理措施

 

[论文摘要]文章分析混凝土桥梁裂缝的分类及成因，提出混凝土桥梁裂缝的几种修补方法，包括表面封闭修补法、压力灌浆法、黏贴钢板施工法等。

 

 

一、混凝土桥梁裂缝的分类及成因

 

 

 

根据裂缝形成的原因，可将其分为两大类。一般把由于设计、施工、选材不当，或结构所受荷载超过了设计荷载以及未预料到的事故等原因所造成的裂缝称为结构裂缝。除上述以外的原因引起的裂缝称为非结构裂缝。

 

(一)结构裂缝的主要形式及其产生的原因

 

1．网状裂缝的特点及产生原因。此种裂纹多出现于腹板上，属表面龟裂，无固定规律，其深度不致触及钢筋，宽度很小(0.01～0.05mm)，宽度在0.05mm时，肉眼可见，以手触之有凸起之感。产生的原因主要是由混凝土梁表面与内部收缩不均匀引起。

 

2．下翼缘受拉区裂缝的特点及产生原因。裂缝在跨中分布较密(间距约占0.1～0.2m)，两端逐渐减少，裂缝方向大致与主筋垂直，由下翼缘向上发展，至下梗肋即终止且宽度较细，一般在0.03～0.1mm之间；在动载作用下一般变化不大，经过较长时间运营已趋稳定。产生的原因：由于混凝土抗拉能力很低，梁受力产生挠曲变形所至。

 

3．横隔板处竖向裂缝特点及产生原因。在梁端及腹板断面的梁上均有发生，由棱角边缘向上延伸；宽度0.2～0.3mm。产生的原因：由于偏载、扭转(支座不平)等两片梁受力不匀；竖直剪力及腹板厚度剧变处应力集中等。

 

(二)非结构裂缝的主要形式及其产生的原因

 

1．沉陷裂缝的特点及产生原因。混凝土完全硬化前，其中的固体颗粒要缓慢下沉，并排出内含的气和水。此时结构物中的钢筋、预埋件、粗骨料以及模型板都有可能阻碍混凝土的沉陷，从而沿钢筋、预埋件和模型板边缘出现短而粗的断续裂缝。

 

2．塑性收缩裂缝的特点及产生原因。混凝土浇筑完成后，如果表面水分的蒸发速度超过内部水分上升到表面的速度，在混凝土表面就会出现均匀分布的、细的、相当直的塑性收缩裂缝。只要在施工中采取相应的措施，就能减少以至消灭以上两种裂缝。

 

3．收缩裂缝的特点及产生原因。这种裂缝在形成之初通常是很细的，宽度一般不会超过0.05mm。随着混凝土的干缩，裂缝会逐渐加宽，直到几个月后才趋于稳定。要避免这种裂缝是比较困难的。如果混凝土配比不当，局部灰浆集中或水灰比过大，造成混凝土不均匀收缩，也会局部产生大量收缩裂缝，这种裂缝应当避免。

 

(三)混凝土梁产生裂缝的主要原因

 

1．与材料有关的原因。水泥凝结时间不正常，水泥水化热过大，水泥膨胀量过大，使用活性骨料，骨料风化或含泥量大，混凝土干燥收缩，混凝土沉降收缩或滤水过多。

 

2．与施工有关的原因。拌和不均匀，搅拌时间过长，浇灌速度过快，振捣不充分，接缝处理不当，保护层厚度不够或钢筋被扰动，模板漏浆，支撑下沉，拆模过早，初期受冻，初期养护不够，硬化前受振动或加荷，预应力混凝土过早张拉或超张拉，养护混凝土时内外温差过大。

 

3．与使用环境有关的原因。环境温差与湿度变化过大，钢筋锈蚀、环境水的侵蚀作用，火灾或表面过热，冻胀或反复冻融作用，混凝土表面炭化。

 

 

 

二、混凝土桥梁裂缝的修补方法

 

 

 

(一)表面封闭修补法

 

1．表面涂抹。通常是在混凝土表面沿宽度较小的裂缝涂抹树脂保护膜，在裂缝宽度有可能变动时，可采用具有跟踪性的焦油环氧树脂等材料。在裂缝多而且密集或者混凝土老化、砂浆离析的结构物上也可大面积涂抹保护膜。

 

2．“V”形或“U”形槽口充填修补。在只用上述表面涂抹处理不能充分修补的场合，可采用如下方法：在混凝土表面沿裂缝凿出“V”形或“U”形槽口，然后用树脂砂浆充填修补。填补前要用钢丝刷清除凿后已浮动的混凝土碎片，必要时可先上底层涂料然后填塞树脂砂浆。

 

3．凿深槽嵌补。先沿裂缝凿一条深槽，槽形根据裂缝位置和填补材料而定，然后在槽内嵌补各种黏结材料，如环氧砂浆、沥青、甲凝等。

 

4．表面喷浆。喷浆修补是在经凿毛处理的裂缝表面，喷射一层密实而且强度高的水泥砂浆保护层来封闭裂缝的一种修补方法。根据裂缝的部位、性质和修补要求与条件，可采用无筋素喷浆，或挂网喷浆结合凿槽嵌补等修补方法。

 

(二)压力灌浆法

 

先将结构物的裂缝或孔隙与外界封闭仅留出进浆口及排气孔，然后将配制的较低黏度的浆液通过压浆泵以一定的压力将浆液压入缝隙内并使其扩散、胶凝固化，以达到恢复整体性、强度、耐久性及抗渗性的目的。

 

1．水泥灌浆修补法。实施灌浆前应对修补部位裂缝再仔细检查一遍，以确定修补数量、范围、钻孔眼位置及浆液数量。

 

灌浆一般采用不低于42.5级的普通水泥，灌浆压力一般为4.05×105～6.08×105Pa，浆液浓度一般不小于1.6:1(水与水泥的重量比)。灌浆加压设备，在工程量较大时宜采用灌浆机、灌(压)桨泵，也可采用风泵加压。工程量不大时可用手压泵施工，工程量特小时，可采用类似打气筒等工具改制成的注射器施工。

 

2．化学灌浆法。灌浆材料应具备黏结强度高、可灌性好等基本要求，一般常采用环氧和甲凝两类材料。环氧灌浆是以环氧树脂为主体，它的黏结力强、稳定性好、收缩小、耐腐蚀及机械强度高，裂缝宽度在0.1mm以上时采用环氧灌浆。甲凝灌浆是以甲基丙烯酸甲酷为主体，它具有黏度低可灌性好、抗拉强度高等特点，常用于修补裂缝宽度在0.1mm以下的细裂缝。

 

灌浆一般采用纯压法灌浆。对于细小裂缝浆液需要较长的胶凝时间，常采用单液法灌浆。此时将所用的浆液在泵前混在一起，用灌浆机进行灌注。对于较宽的裂缝，要求浆液胶凝时间较短，常采用双液法灌浆，此时将所用的浆分成两大部分，用灌浆机分两路送至灌浆孔口混合装置再灌入裂缝。

 

灌浆可采用单孔或群孔同时灌浆，但必须留有一定数量的排气孔。当在长裂缝上同时布有几个灌浆孔时，可按裂缝的深浅由下而上的顺序进行灌浆。当用灌浆泵进行灌桨时，压力一般由小至大逐步升高，达到设计压力后，再保持压力稳定，直至灌浆达到一定要求(吸浆率小于0.01以min时再延缓几分钟)再将阻塞器上的进浆管阀门关闭，以使裂缝内浆液在受压状态下胶凝固结。

 

灌浆完毕待浆液聚合固化后，即可将灌浆嘴一一拆除，并用环氧胶泥抹平。最后对每一道裂缝表面再刷一层环氧树脂水泥浆，确保封闭严实，并使其颜色与混凝土结构尽量保持一致。

 

(三)黏贴钢板施工法

 

黏贴钢板施工法是将整个钢板黏贴于待修补的裂缝位置上，使其与原有的混凝土成为整体，从而提高对荷载的抵抗力。用于黏贴的钢板厚度一般为4.5～6mm，而混凝土与钢板的黏结剂一般采用环氧基液黏结剂。

 

1．注入法黏贴钢板。这种方法是在混凝土表面与钢板之间加垫块等使两者之间保持一定空隙，并用环氧树脂胶泥封闭四周，而后从注入口注入环氧树脂，同时排出空隙中的空气。由于是从一方注入因而容易残留气泡，施工时一般用木锤随时敲打钢板来确定是否灌实。这种施工法虽然费时，但即使混凝土表面不平整也可进行施工。

 

2．压黏法黏贴钢板。这种施工方法是在混凝土表面及钢板表面各涂上1～2mm厚的环氧树脂，然后利用已固定在混凝土中的锚杆把钢板压紧在混凝土面上，随着环氧树脂被挤出，黏贴面之间的空气也被排出。用这种方法几乎不会残留气泡，黏结效果也好。

 

三、结语

 

总之，虽然新的桥梁裂缝检测仪器、检测技术及修补技术不断出现，但上面介绍的几种检测及修补方法仍是实际工程中常用的方法，许多工程实践证明其效果较好