[關(guān)鍵詞] 橋梁； 裂縫；成因分析；處理方法

　　引言

　　混凝土本來就是帶裂縫工作，又由于處于交通流量大，重載車輛多的橋梁結(jié)構(gòu)中，在荷載反復(fù)作用，氣溫、干濕度的反復(fù)變化下，就會(huì)使產(chǎn)生的裂縫擴(kuò)展、加寬、密度增加，因此，研究橋梁結(jié)構(gòu)混凝土裂縫的成因和掌握常規(guī)的處理方法，對(duì)橋梁的施工和養(yǎng)護(hù)來說有著十分的必要性。

　　1．橋梁結(jié)構(gòu)混凝土裂縫成因分析

　　裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)最常見的病害，公路工程也是如此�；炷�土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜、繁多，有時(shí)多種因素互相影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要因素�；炷�土橋梁裂縫的種類，就其產(chǎn)生的原因，大致可劃分如下幾種：

　　（1）荷載引起的裂縫：混凝土橋梁在靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，主要有直接裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫；次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。

　�。�2）是溫度變化引起的裂縫：橋梁上能夠觀察到的嚴(yán)重裂縫損害,很多都是由于溫度引起的內(nèi)應(yīng)力和約束應(yīng)力所造成的。溫度裂縫是粗裂縫產(chǎn)生的重要原因,一般出現(xiàn)在配筋薄弱之處。由溫度引起的內(nèi)應(yīng)力及約束應(yīng)力的大小與溫差有關(guān),特別是與晝夜間的變化關(guān)系最大,當(dāng)然溫度變化的速度(例如,冷卻的速度)也是關(guān)鍵,橋梁上嚴(yán)重?fù)p害的裂縫往往發(fā)生在氣候條件最差的時(shí)候。溫度應(yīng)力也與橋梁所處的地理位置有關(guān),處于比較穩(wěn)定的海洋性氣候中的橋梁要比處于大陸性氣候中的橋梁有利一些;在城市內(nèi)的橋梁要比跨河的或山區(qū)的橋梁有利。另外,橋梁結(jié)構(gòu)中的溫度應(yīng)力與太陽照射及照射面的顏色均有很大關(guān)系。

　�。�3）收縮引起的裂縫：混凝土在凝結(jié)硬化過程中產(chǎn)生體積變化(多指收縮),當(dāng)混凝土產(chǎn)生收縮而結(jié)構(gòu)又受約束時(shí),就可能會(huì)產(chǎn)生收縮裂縫。與溫度應(yīng)力相比,收縮裂縫僅起到次要作用。收縮引起的應(yīng)力一般只相當(dāng)于溫度引起應(yīng)力的10%～30%。根據(jù)裂縫產(chǎn)生機(jī)理的不同,收縮裂縫又可分為化學(xué)收縮、干燥收縮、塑性收縮、自收縮、碳化收縮裂縫等。

　�。�4）混凝土沉縮裂縫：混凝土因流動(dòng)性不好或搗實(shí)欠佳,或在混凝土硬化前有沉縮或沉縮不足就會(huì)發(fā)生裂縫。通常此類裂縫在混凝土尚處于塑性階段(澆注后1～3ｈ),沿梁上面或板上面鋼筋的位置發(fā)生,裂縫呈梭形,深度通常達(dá)到鋼筋面。有些學(xué)者將此類裂縫也稱為塑性裂縫。

　�。�5）地基變形引起的裂：由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂�；�礎(chǔ)不均勻沉降的主要原因有：地質(zhì)勘察精度不夠、試驗(yàn)資料不準(zhǔn)；地基地質(zhì)差異太大；結(jié)構(gòu)荷載差異太大；結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類型差別太大；地在凍脹；橋梁基礎(chǔ)基于滑坡體、溶洞或活動(dòng)斷層等不良地質(zhì)時(shí)，可能造成不均勻沉降。

　�。�6）鋼筋銹蝕引起的裂縫：由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足,二氧化碳侵蝕碳化至鋼筋表面,使鋼筋周圍混凝土堿度降低,或由于氯化物浸入,鋼筋周圍氯離子含量較高,均可引起鋼筋表面氧化膜破壞,鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng),其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2～4倍,從而對(duì)周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力,導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開裂、剝落,沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫,并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕,使鋼筋有效斷面積減小,鋼筋與混凝土握裹力削弱,結(jié)構(gòu)承載力下降,并將誘發(fā)其它形式的裂縫,加劇鋼筋銹蝕,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。

　�。�7）凍脹引起的裂縫：大氣溫度低于零度時(shí),吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍,游離的水變成冰,體積膨脹9%,因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力;同時(shí)混凝土膠孔中的過冷水(結(jié)冰溫度在-78℃以下)在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布引起滲透壓,使混凝土強(qiáng)度降低,并導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。溫度低于零度和混凝土吸水飽和是發(fā)生凍脹破壞的必要條件。當(dāng)混凝土中骨料空隙多、吸水性強(qiáng),骨料中含泥土等雜質(zhì)過多,水灰比偏大、振搗不密實(shí),養(yǎng)護(hù)不力使混凝土早期受凍等,均可導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生凍脹裂縫。

　�。�8）施工材料質(zhì)量引起的裂縫：混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質(zhì)量不合格，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。如：水泥、砂、石骨料、以及拌和水及外加劑等。

　�。�9）施工工藝質(zhì)量引起的裂縫：在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣，容易產(chǎn)生縱向的、橫向等各種裂縫，特別是細(xì)長薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)。

　�。�10）是混凝土堿骨料反應(yīng)（AAR）引起的裂縫：混凝土中的堿性物質(zhì)同骨料中活性硅成分之間的反應(yīng)就是堿骨料反應(yīng)，這種反應(yīng)是有害的，會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)膨脹裂縫。發(fā)生堿骨料反應(yīng)有兩個(gè)必要條件，即骨料具有一定的堿活性和適宜的環(huán)境（潮濕、浸水）。堿骨料反應(yīng)在骨料周圍和混凝土縫隙中有硅酸堿膠滯體存在或擠出，在顯微鏡下觀察，骨料顆粒周圍出現(xiàn)反應(yīng)環(huán)，砂漿或混凝土表面出現(xiàn)網(wǎng)狀微裂縫，水泥漿出現(xiàn)碳化現(xiàn)象。

　�。�11）是預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)引起的裂縫：在預(yù)應(yīng)力梁端部，當(dāng)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，梁端部受力狀態(tài)非常復(fù)雜，目前預(yù)應(yīng)力梁端部的非預(yù)應(yīng)力配筋均為構(gòu)造配筋，不能有效抑制預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)產(chǎn)生于梁端的諸多不利應(yīng)力，往往使梁端產(chǎn)生裂縫。

　　2. 橋梁裂縫檢測(cè)內(nèi)容

　　對(duì)于出現(xiàn)裂縫的橋梁構(gòu)件，先要通過科學(xué)檢測(cè)手段，取得現(xiàn)場數(shù)據(jù)，鑒別裂縫屬于何種性質(zhì)，是否對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害，然后對(duì)癥下藥，確定是修復(fù)，還是補(bǔ)強(qiáng)加固或是先修復(fù)再加固。檢測(cè)內(nèi)容包括：①進(jìn)行混凝土裂縫的檢測(cè)、鑒定，包括裂縫出現(xiàn)的位置、形態(tài)、寬度、裂縫深度的檢測(cè)，以判斷裂縫的性質(zhì)及危害性；②混凝土強(qiáng)度檢測(cè)與判定；③混凝土中鋼筋檢測(cè)，確定其位置、根數(shù)和銹蝕程度；④檢測(cè)混凝土的碳化程度及面碳化深度；⑤根據(jù)檢測(cè)鑒定結(jié)構(gòu)的安全及耐久性。⑥根據(jù)檢測(cè)結(jié)果提出科學(xué)的處理方案。

　　3．橋梁裂縫常規(guī)處理方法

　　對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的裂縫經(jīng)以上內(nèi)容的判別可采取不同的處理方法:

　　一是表面處理法：包括表面涂抹和表面貼補(bǔ)法，表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細(xì)而淺的裂縫，深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫，不漏水的裂縫，不伸縮的裂縫以及不在活動(dòng)的裂縫。表面貼寂（木工膜或其它防水片）法適用于大面積漏水（蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫）的防滲堵漏。

　　二是填充法：用修補(bǔ)材料直接填充裂縫，一般用來修補(bǔ)較寬的裂縫（0.3mm）,作業(yè)簡單,費(fèi)用低。寬度小于0.3mm，深度較淺的裂縫、以及小規(guī)模裂縫的簡易處理可采用取開V型槽，然后作填充處理。

　　三是灌漿法：此法應(yīng)用范圍廣，從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。此法與加粘碳纖維進(jìn)行約束并用，對(duì)于溫度裂縫來說，不僅可以保證水汽等有害氣體不侵入裂縫內(nèi)部，腐蝕鋼筋，還可以加固裂縫附近的薄弱部位，在溫度應(yīng)力的作用下不產(chǎn)生裂縫。

　　四是結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法：因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長時(shí)間不處理導(dǎo)致的混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成裂縫等影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可采取結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法、錨固補(bǔ)強(qiáng)法、預(yù)應(yīng)力法等。下面重點(diǎn)介紹灌漿法施工工序流程。

　　4. 總結(jié)

　　橋梁結(jié)構(gòu)混凝土裂縫是橋梁主要的病害之一，它的形成和發(fā)展受到荷載、溫度、施工等多種因素的影響，全面地檢測(cè)出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件并掌握處理方法，是做好橋梁的施工和養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵。

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