关于桥梁裂缝修复技术的研究探讨

　　摘要：近年来，我国经济和科技水平都有了突飞猛进的发展。在科技和经济发展的巨大牵引力下，我国道路桥梁建设也取得了丰硕成果。但是，由于施工质量控制不到位等原因，在混凝土桥梁的建设出现了大量的质量问题，影响桥梁的使用寿命以及使用的安全性，存在诸多安全隐患。本文阐述了混凝土桥梁裂缝产生的主要原因，并对桥梁裂缝修补技术进行了简要分析。

 

　　关键词：混凝土桥梁；裂缝；成因；修复技术

 

　　Abstract: In recent years, China's economic and technological level has a rapid development. Great traction in the technological and economic development, the construction of roads and bridges in China has yielded fruitful results. However, due to the reason of the construction quality control is not in place, in the construction of concrete bridges, a large number of quality problems and affect the service life of the bridge and the use of security, there are many security risks. This paper describes the main causes of cracks in concrete bridges, and bridge repair cracks a brief analysis.

 

　　Key words: concrete bridges; cracks; causes; repair techniques

 

　　中图分类号：U445.6  文献标识码：A   文章编号：2095-2104（2012）

 

　　前言：在如今道路桥梁建设过程中，混凝土已成为一种不可缺少的材料。但是，混凝土桥梁裂缝已成为一个关注已久的问题，它不仅会影响桥梁的整体外观，更存在着许多不安全因素，影响着桥梁的整体结构安全性。混凝土开裂问题作为桥梁"多发病"，如果加强施工质量管理的力度且采取技术措施加以防治，是可以得到有效克服的。

 

　　一、桥梁混凝土裂缝成因分析

 

　　1、荷载裂缝

 

　　混凝土桥梁在设计之初有其特定的荷载承受能力，如果实际使用过程中，桥梁整体承受的荷载力超过其最大承受范围，则极易产生裂缝。对这种裂缝放任流之，可能带来灾难性的后果。荷载裂缝产生的原因主要包括以下几点：

 

　　首先，在桥梁设计之初，计算模型不够合理，内力与配筋计算错误，桥梁设计断面过小等造成结构安全系数不够、结构刚度不强；其次，在施工过程中，施工人员没有严格按照设计图以及相关规范进行施工，甚至擅自更改结构施工顺序以及桥梁结构受力模式，没有进行疲劳强度验算等等；最后，在桥梁使用过程中，超过设计荷载的重型车辆过桥、车辆撞击、大风雪天气、爆炸、地震等原因也会引发桥梁裂缝的产生。

 

　　2、温度裂缝

 

　　混凝土具有热胀冷缩的特性，当外部环境或结构内部温度发生变化时会发生变形，从而在结构内部产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝。通常情况下，温度裂缝走向一般无规律性，裂缝宽度大小不一，受温度变化的影响热细冷宽。

 

　　成因分析：

 

　　混凝土表面温度裂缝大多数是由于温差较大引起的。例如，在冬季施工时，如果过早除掉保温层或受寒潮袭击，都会导致混凝土因早期强度低而产生裂缝。此外，在混凝土浇筑时，水泥水化热会使温度大幅升高，使内部混凝土产生显著的体积膨胀，而外部混凝土受到地基或其他外部结构的影响温度较低，冷却收缩，内外形成巨大温差，极易产生裂缝。

 

　　3、收缩裂缝

 

　　在实际施工中,因收缩引起的混凝土裂缝是最为常见的。这类收缩可从混凝土结硬与否分为前后两个阶段：

 

　　第一阶段：混凝土浇筑后，水泥水化的剧烈反应导致水分急剧蒸发，混凝土因过多失水而收缩。第二阶段：在混凝土结硬以后，其表层与内部水分损失不一致，从而造成混凝土表面与内部的收缩不均匀，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受的拉力超过其抗拉强度时，裂缝便由此产生。

 

　　一般情况下，混凝土收缩引起的裂缝属表面裂缝，呈龟裂状，宽度较小且纵横交错。虽然这种裂缝一般较细较浅,但对桥梁整体结构的强度和耐久性仍有一定的影响。要杜绝此类裂缝的出现，施工时必须严格控制水灰比，确保振捣密实，最重要的是加强养护条件，使混凝土免受不利温度与湿度变形的侵袭,防止有害收缩。

 

　　4、地基基础变形引起的裂缝

 

　　这类裂缝的产生是由于地基基础竖向不均匀沉降或水平方向发生位移，使结构中产生附加应力，超出了混凝土结构的抗拉能力导致的。这类裂缝通常出现在钢筋上方结构变化处。

 

　　基础不均匀沉降的主要原因分析：

 

　　在塑性状态下，混凝土的基础、支架等发生不均匀沉降，造成局部混凝土变形受约束而产生裂缝；重力作用使混凝土中较重颗粒下沉而使水泥浆上浮，当这种下沉受到钢筋、模板作用时就会出现裂缝。

 

　　5、钢筋锈蚀引起的裂缝

 

　　如果混凝土质量较差，或者是它的保护层厚度不够，很容易导致混凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面，降低钢筋周围混凝土的碱度；或由于氯化物的介入增加了钢筋周围氯离子的含量，这些都可能会引起钢筋表面氧化膜破坏、发生锈蚀反应，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝。

 

　　6、冻胀引起的裂缝

 

　　当温度低于零度时，吸水饱和的混凝土就会出现冰冻，游离的水会在此情况下转变成冰，造成混凝土体积膨胀产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冰水(结冰温度在一78℃以下)在微观结构中迁移和重分布，使混凝土中膨胀力增强、强度降低，导致裂缝出现。

 

　　二、混凝土桥梁裂缝修复方法研究

 

　　1、壁可注入法

 

　　这种方法主要是用密封胶将裂缝的表面进行封闭，使其内部空间只通过预先安装的注入座与外界相通，之后通过具有恒定压力的橡胶管注入器，把低黏度树脂注入到裂缝中实现完美修复，恢复结构的一体性。材料固化以后具有极强的粘结力、抗水性、耐久性和化学稳定性，不会受雨水、海水、酸、碱、二氧化碳等的破坏，可认为是永久性修复。由于树脂具有高粘结强度等优异的机械性能，保证对开裂的混凝土结构实现完美的一体化修复。

 

　　2、表面封闭法

 

　　（1）表面涂抹。一般情况下是在混凝土表面沿较窄的裂缝涂抹树脂保护膜。在裂缝宽度有可能变动时，则通常采用具有跟踪性的焦油环氧树脂等材料。另外，在裂缝较多且密集以及混凝土老化、砂浆离析的结构物上也可大面积涂抹保护膜。

 

　　（2）凿深槽嵌补。这种方法需要沿裂缝先凿一条深槽，深槽的形状根据裂缝的位置以及填补材料来确定。深槽凿好以后就可以在槽内嵌补环氧砂浆、沥青、甲凝等各种粘结材料。

 

　　（3）表面喷浆。在喷浆之前，需要对裂缝表面进行凿毛处理，然后在上面喷射一层密实且强度高的水泥砂浆保护层以封闭裂缝。根据裂缝具体情况的不同，可采用无筋素喷浆，挂网喷浆结合凿槽嵌补等修补方法。

 

　　（4）打箍加固封闭法。这种方法是通过在裂缝处加箍使裂缝封闭来修补钢筋混凝土产生的主应力裂缝。所用的箍通常是扁钢或圆钢焊制而成的。在进行打箍时既可以直箍也可斜箍，其方向应和裂缝方向垂直。另外，墩台或桩基等下部结构承载能力不足，出现裂缝时也可以采取这种方法。

 

　　（5）V形或U形槽口充填修补。这种方法通常用于表面修补不能达到修补效果的情况下。首先要沿裂缝凿出V形或U形槽口，然后将树脂砂浆充填其中。

 

　　3、灌浆法

 

　　首先，先将裂缝或孔隙与外界封闭起来，仅留出进浆口和排气孔，然后把粘度较低的浆液通过压浆泵以一定的压力压入缝隙内并使其扩散开来，通过胶凝固化达到恢复强度、整体性、耐久性及抗渗性的目的。水泥浆、水泥-水玻璃、环氧糠酮、聚氨脂、丙凝和甲凝等浆液强度高、效果好、应用较为广泛。

 

　　4、粘贴加固法

 

　　近年来，国际上对在混凝土结构外部粘贴钢板、玻璃钢等补强材料进行修复的方法进行了颇多研究，具体有以下几种：

 

　　（1）注入法粘贴钢板。此种方法主要是通过在混凝土表面与钢板之间加垫块等使二者之间保持一定的空隙，将其四周用环氧树脂胶泥封闭严实，然后再从注入口注入环氧树脂，同时排出空隙中的空气，达到修补的目的。如果从一方注入容易残留气泡，导致粘和不牢，通常在施工时用木槌随时敲打钢板来确定是否灌实。这种施工方法虽然相对费时，但在混凝土表面不平整的情况下依然可进行施工。

 

　　（2）压粘法粘贴钢板。所谓压粘法粘贴钢板就是分别在混凝土和钢板的表面各涂上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，排出粘贴面之间的空气。这种方法残留气泡的情况很少、粘结效果好，因而广泛适用于混凝土表面平整的场合。

 

　　（3）粘贴碳纤维布。碳纤维布具有良好的抗拉性能，利用树脂类粘结材料将其粘贴于混凝土的表面，可以达到修补加强的目的，同时基本不会增加原结构的自重和尺寸。

 

　　（4）混凝土损伤自愈合。动物骨组织结构对受创伤部位可以自愈合。受到它的启发，可以混凝土材料中添加具有特殊修复功能的材料，使其内部形成仿生自愈合的网络系统。当出现裂缝时，粘结材料自动释放流出并且深入裂缝，使裂缝重新愈合，恢复甚至提高混凝土材料的性能。目前，此种方法正在研究过程中。

 

　　三、结束语

 

　　综上所述，目前我国桥梁建设存在诸多质量问题，尤其是面对桥梁裂缝这一质量通病，必须积极采用先进的施工技艺、修补技术来防止其发生，保证桥梁使用的安全性。相信随着我国科学技术的发展，今后将有更多的新技术投入使用，桥梁裂缝问题将会得到有效的防治。

 

　　参考文献：

 

　　[1]樊辉明,姚昌荣,李亚东;混凝土桥梁裂缝及修补技术;《四川建筑》2005年4月

 

　　[2]王有志,王广洋,任峰;桥梁的可靠性评估与加固;北京；中国水利水电出版社;2002

 

　　[3]杨彦克,陈辉,宋登富,潘绍伟,叶跃忠,李固华;桥梁裂缝注浆修补材料及技术;《四川建筑科学研究》2008年03期