混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生的原因及修復(fù)方法

1、混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生的原因及修復(fù)方法    摘要：混凝土已成為橋梁工程建設(shè)中應(yīng)用最廣泛、用量最大的建筑材料之一，但是混凝土材料的缺點是容易產(chǎn)生裂縫，因此本文對混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生的原因以及裂縫的修復(fù)方法進行了探討。 關(guān)鍵詞：混凝土；裂縫；修復(fù) Abstract: the concrete bridge construction has become the most widely used and amount of the largest building materials, but one of the weaknesses of the concre

2、te material is easy to generate crack, so in this paper, the causes of the cracks of the concrete bridge and crack repair methods are discussed. Keywords: concrete; Crack; repair 中圖分類號：U445 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104（2012） 混凝土具有取材廣泛、價格低廉、便于施工和澆筑成各種形狀的構(gòu)件，抗壓強度高、耐火性好、不易風(fēng)化、養(yǎng)護費用低等優(yōu)點，已成為橋梁工程建設(shè)中應(yīng)用最廣泛、用量最大的建筑材料

3、之一。但是混凝土材料也有自重較大，抗拉強度低，抗裂性差，容易產(chǎn)生裂縫的缺點。 一、混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生的原因 混凝土橋梁上的裂縫，通常是由于混凝土內(nèi)部應(yīng)力或外部荷載的作用、溫差、干縮變化等因素產(chǎn)生的。盡管混凝土橋梁產(chǎn)生裂縫的形態(tài)各異，但按照裂縫產(chǎn)生的原因不同，常見裂縫可分為：收縮裂縫、溫度裂縫、鋼筋銹蝕導(dǎo)致的裂縫、荷載引起的裂縫及凍脹引起的裂縫等幾大類。 1、塑性收縮裂縫：主要發(fā)生混凝土澆筑完成13小時內(nèi)，在初凝開始，進行養(yǎng)護之前。此時混凝土拌和物在剛成型后，固體顆粒下沉，水泥水化反應(yīng)劇烈，表面產(chǎn)生泌水和水分急劇蒸發(fā)，而形成混凝土失水收縮。收縮時，表層受到深層混凝土以及模板、鋼筋的制約，使由軟變

4、硬中的塑態(tài)混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力，而此時的混凝土早期強度低，不能抵抗這種變形應(yīng)力，從而形成裂縫。如果使用收縮率較大的水泥，水泥用量過大，使用過量的粉砂，或者混凝土水灰比過大，模板過于干燥，也會產(chǎn)生塑性收縮裂縫。塑性收縮裂縫一般出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)表面，形狀很不規(guī)則，而且長短不一，互不連貫，類似干燥的泥漿面。 2、干燥收縮裂縫：多發(fā)生在混凝土澆筑完成后，在混凝土硬化前，此時混凝土在未飽和的空氣中，由于表層水分散發(fā)快，內(nèi)部散發(fā)慢，從而產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮。因為表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當(dāng)表面混凝土受到的拉應(yīng)力超過其抗拉強度時，就產(chǎn)生了干燥收縮裂縫?；炷恋母稍锸湛s

5、裂縫通常為表面性裂縫，其寬度較小，大多數(shù)為0.050.20mm，其走向縱橫交錯、沒有規(guī)律性，在較薄的梁、板類構(gòu)件中，這種裂縫多半沿短方向分布，在整體結(jié)構(gòu)中，這種裂縫多半發(fā)生在結(jié)構(gòu)交截面處，平面裂縫多半延伸到交截面部位或塊體邊緣。在大體積混凝土平面部位，這種裂縫較為常見，但側(cè)面也有。在預(yù)制構(gòu)件中，這種裂縫多發(fā)生在箍筋位置。 3、溫度裂縫：混凝土自身具有熱脹冷縮的性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時?；炷翆l(fā)生溫度變形，一旦變形受阻，則會在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生溫度應(yīng)力。當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土內(nèi)外的約束力時，就會產(chǎn)生溫度裂縫。與其它裂縫最大的不同是溫度裂縫會隨著溫度的變化而擴張和合攏。導(dǎo)致溫度變化的主要原

6、因包括日照、溫差、水化熱、驟然降溫或者冬季施工不當(dāng)?shù)鹊取?溫度裂縫按深度的不同分為表面裂縫、深層裂縫及貫穿裂縫三種。表面裂縫，很多情況下是溫差過大所引起的；深層裂縫或貫穿裂縫，多數(shù)情況下是由于結(jié)構(gòu)性溫差值過大，同時受到外界約束力的約束所致。表面裂縫的危害較小，主要影響混凝土工程的外觀質(zhì)量；而深層裂縫和貫穿裂縫則會引起表層脫落、破壞結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性、加速鋼筋銹蝕、降低混凝土的抗凍性及耐久性等嚴(yán)重后果。 4、鋼筋銹蝕導(dǎo)致的裂縫：硬化的混凝土，由于水泥水化，生成氫氧化鈣，故顯堿性，此時鋼筋表面生成一層穩(wěn)定、致密、鈍化的保護膜，使鋼筋不生銹。但是在施工過程中，由于控制措施較差導(dǎo)致混凝土質(zhì)量較差或保

7、護層厚度不足，使得二氧化碳侵入到混凝土中并與氫氧化鈣反應(yīng)，生成碳酸鈣等物質(zhì)，造成混凝土碳化，從而降低鋼筋四周混凝土的堿度，破壞了鋼筋的鈍化膜，鋼筋便開如銹蝕；或者由于介入了氯化物致使鋼筋四周含有較高的氯離子，從而破壞鋼筋表面的鈍化膜，使鋼筋失去鈍化，在水和氧氣的作用下鋼筋出現(xiàn)銹蝕反應(yīng)。銹蝕的產(chǎn)物氫氧化鐵的體積比原來增長約2-4倍，從而對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護層混凝土開裂、剝離并沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫，而且有銹跡滲到混凝土表面。因為出現(xiàn)銹蝕，不但會減少鋼筋有效斷面的面積，削弱鋼筋和混凝土的握裹力，降低結(jié)構(gòu)的承載力，而且還會誘發(fā)其它形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。 5、荷載引起的裂縫

8、：混凝土橋梁在常規(guī)的靜、動荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫，稱之為荷載裂縫，主要有直接應(yīng)力裂縫和次應(yīng)力裂縫兩種。所謂的直接應(yīng)力裂縫是由外荷載引起的直接應(yīng)力而出現(xiàn)的裂縫，主要是在使用階段由超出設(shè)計荷載的重型車輛過橋，或受車輛接觸、撞擊，或發(fā)生大風(fēng)、大雪、地震、爆炸等原因引起的；而次應(yīng)力裂縫指的是由外荷載所引起的次生應(yīng)力而出現(xiàn)的裂縫，次應(yīng)力裂縫是產(chǎn)生荷載裂縫的最常見原因，在實際的工程項目中比較常見，多數(shù)屬于張拉、剪切或者劈裂等性質(zhì)的裂縫。 6、凍脹引起的裂縫：當(dāng)空氣中的溫度在零度以下時，由于混凝土吸水飽和，所以會出現(xiàn)冰凍的現(xiàn)象，使原本游離的水變成冰，體積膨脹9，使混凝土因膨脹而產(chǎn)生拉應(yīng)力導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)，特

9、別是在混凝土初凝階段，受凍最嚴(yán)重，在混凝土成齡后會有很大的強度損失。冬季施工時，對預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后，若不采取保溫措施，那么也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。因為溫度低于0和混凝土吸水飽和，是發(fā)生凍脹破壞的必要條件。另外，當(dāng)混凝土中骨料空隙多、吸水性強，骨料中含泥土等雜質(zhì)過多；混凝土水灰比偏大、振搗不密實；養(yǎng)護不足使混凝土早期受凍等，均可能導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生凍脹裂縫。 二、裂縫的修復(fù)方法 裂縫修復(fù)的方法主要有表面修補法、灌漿法、嵌縫法及結(jié)構(gòu)加固法，通常根據(jù)裂縫對結(jié)構(gòu)的不同影響，而采用不同的修復(fù)方法。 1、表面修補法：對于裂縫寬度小于0.3mm的表面裂縫及深層裂縫，常采用表面修補法對裂縫進行密封，從而防

10、止水汽、空氣及化學(xué)物質(zhì)的侵入。因為表面修補法對混凝土的結(jié)構(gòu)承載力影響很小，所以優(yōu)勢十分明顯，是常用的裂縫修復(fù)方法。表面修補法就是在混凝土裂縫的表面涂抹一定量的水泥漿或環(huán)氧樹脂漿液。當(dāng)橋梁表面出現(xiàn)很多的裂縫時，一般是沿著裂縫的周邊用鋼絲刷反復(fù)刷干凈，然后再用壓力水槍進行清洗同時進行濕潤，然后用水泥漿進行抹平或者等清洗的表面干燥后涂抹環(huán)氧樹脂漿液。有些時候，表面修補完成后，往往由于應(yīng)力的存在，使得混凝土裂縫繼續(xù)開裂，此時可在裂縫的表面粘附玻璃纖維布，確保裂縫修補完整。 2、灌漿法：當(dāng)裂縫寬度大于等于0.3mm且小于1mm時，并且裂縫對橋梁結(jié)構(gòu)有嚴(yán)重的影響，或者橋梁對防滲有著一定的要求時，表面修補已

11、不能滿足相關(guān)要求，因此需要采用灌漿法來進行處理。灌漿法修補裂縫的原理就是先將結(jié)構(gòu)物的裂縫或孔隙與外界封閉，僅留進出漿口及排氣孔，然后采用真空壓力設(shè)備，將較低粘度的漿液，以一定的壓力壓入裂縫中，并使其擴散將縫隙填補密實。隨著時間的推移，漿液會逐漸硬化，硬化后的漿液與混凝土形成具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的整體，消除了裂縫的存在，同時也具備了很好的密封效果。在實施灌漿法的過程中，一般通常采用水泥漿或者環(huán)氧樹脂漿液灌注；對于裂縫比較嚴(yán)重的，可采用甲基丙烯酸酯以及聚氨酯來進行灌漿。 3、嵌縫法：當(dāng)裂縫寬度大于1.0mm時，沿裂縫用鋼釬鑿成“V”型槽或“U”型槽，槽寬與槽深可根據(jù)裂縫深度和有利于封閉來確定。鑿縫時先沿裂縫打開，再向兩側(cè)加寬，鑿?fù)旰笥娩摻z刷和氣泵將混凝土碎屑、粉塵清除干凈并用水沖濕，然后在裂縫處刷涂一層素水泥漿，再用微膨脹水泥砂漿進行填充修補，最后在表面抹壓濕面進行養(yǎng)護。這樣既可對裂縫進行封堵，又利于裂縫外觀的平整。 4、結(jié)構(gòu)加固法：在很多橋梁工程中，有些裂縫的產(chǎn)生，