公路桥梁混凝土裂缝产生原因及修补方法分析

丁丽红

【摘 要】由于交通运输事业的发展，交通量与日俱增，车辆载重显著提高，加之人为或自然等因素的影响，使得这些公路桥梁处于一种带病、超负荷工作状态，因此，各种病害随之出现。实践表明，混凝土结构的任何损伤与破坏，一般都是首先在混凝土中出现裂缝，裂缝是反映混凝土结构病害的晴雨表。所以，对混凝土结构损伤的诊断，首先应从对结构的裂缝调查、检测与分析入手，了解混凝土结构裂缝产生的原因，才能找到具体修补的方法，才能做好公路桥梁的养护工作。

【关键词】公路桥梁 混凝土 裂缝 养护

1公路桥梁混凝土产生裂缝的原因

1.1 温度变化引起的裂缝

热胀冷缩是混凝土的属性，其外部或者内部环境产生变化，混凝土也就产生一定的变化，若是变形受到一定的约束，其内部结构就会产生应力，在应力大于混凝土的抗拉强度时就会出现温度裂缝。通常，导致温度产生变化的因素主要有一下几点： （1）温差因素。因为一年四季温度不同，但是其温度变化缓慢，年温差通常将一月份和七月份的月均温差作为变化的幅度，温差导致裂缝通常属于深层裂缝；（2）日照。公路桥梁在受到太阳暴晒之后，温度通常比其他部位高，温度呈现非线性分布，因为受到自身约束的影响，造成局部的拉应力变化，就产生裂缝，日照所产生的裂缝通常为表面裂缝，造成温度裂缝的最主要的原因就是日照和骤然降温；（3）骤然降温。若是碰见大雨或者冷空气侵袭后能够造成混凝土结构外表面温度突然下降，然是由于内部的温度变化比较慢而出现温度梯度；（4）水化热。水泥在水化当中产生的热量是混凝土体内的温度上升的因素，造成混凝土内部的温度就升高了，然而因为混凝土的导热性比较差，混凝土在受到外部的冷气产生收缩，混凝土的内外应力互相作用，使得外部的混凝土出现很大的拉应力，若是混凝土的抗拉强度小于产生的拉应力时就产生了裂缝，这种裂缝只是存在结构表面；（5）施工不当。利用蒸汽养护或者冬季施工当中施工不当，混凝土时热时冷，内外温度不同，很容易导致产生裂缝。

1.2 收缩引起的裂缝

（1）塑性收缩。这种裂缝通常产生的在施工当中，混凝土在浇筑4h～15h 之后，这时所产生的水泥水化反应非常的激烈，逐渐产生分子链，产生泌水情况和水分急剧政法的情况，导致混凝土产生失水收缩，这样就导致骨料和胶合料间出现不均匀尘所变形，这种情况就出现在混凝土终凝前，这就是塑性收缩。塑性产生的量级非常大，能够达到1% 左右。往往在混凝土浇筑之后的4h～15h，在混凝土表秒上，尤其在养护不良的部位产生了龟裂，这种裂缝没有规则，不但宽而且密集，属于表面裂缝。因为沉缩裂缝的影响，产生的裂缝通常沿着钢筋分布。

（2）缩水收缩。混凝土在终凝以及结硬之后，并且随着混凝土表面水分逐渐减少，湿度降低，混凝土的体积变小，这就称之为缩水收缩；由于混凝土表面水分的减少，但是内部水分损失的慢，所以表面收缩大，其内部收缩小，这样就产生不均匀收缩，表面通常产生的收缩变形在受到内部收缩的约束力时，导致混凝土表面承受一定的拉力，并且表面承受的拉力在大于抗拉强度时就会出现收缩裂缝。混凝土在硬化之后的收缩就为缩水收缩；这种情况产生的裂缝基本上就是表面裂缝，并且这种裂缝宽度比较细，呈龟裂状，其形状没有一定的规律。

1.3 约束条件的影晌

约束条件主要指的是结构物在变化或者变形当中所受到的阻碍其变形的约束。以混凝土桥墩为例，混凝土桥梁墩身所受到的外部约束主要指的是桥墩边界对于墩身混凝土变形的约束。由于桥梁墩身的承台和混凝土浇筑时间间隔比较长，墩身混凝土在产生收缩变形时承台阻碍了墩身的收缩，其拉应力大于抗拉强度，这样就导致裂缝产生。承台约束所产生的裂缝主要就在墩身的中心部位，呈竖向裂缝。在桥梁混凝土浇筑开始阶段，由于模板对其产生一定的约束，如果模板拆除的过早，因此释放了混凝土的握裹力，混凝土向外张拉，如果其所受到的拉应力大于抗拉强度，这样也就形成了裂缝。

2 修补混凝土裂缝的常用方法和注浆法修补工艺

在公路桥梁养护的过程中，对于出现的裂缝，我们会采用如下方法对其进行修补：灌浆法、钻孔嵌塞法、表面封闭法、钉合法、树脂灌注法、聚合物侵入法、干嵌填法、表面附加钢筋法等，每种方法都有其自身的特点和应用范围。（1）灌浆法。1）聚合物灌注：基于丙烯酰胺聚合物或氨基甲酸乙酯的灌浆料，与水进行反应之后形成泡沫材料或者固态沉淀物，能够起到对裂缝进行封闭的作用，这种方法可以在周围环境较为潮湿的条件下使用。 2）普通水泥灌浆：桥墩结构出现的裂缝，将硅酸盐水泥砂浆注入其中来达到裂缝密闭的目的。（2）钻孔嵌塞法。桥梁结构中的裂缝通常使用这种方法来修补，如果有密封防水的要求，应该在将柔性沥青填入孔中来代替砂浆；如果灌注栓塞起到比较重要的作用，就要將环氧树脂灌注在孔中。（3）表面封闭法。表面封闭法是指对公路桥梁出现的裂缝进行直接密封，从而防止水汽、化学物质和CO2等的侵入，其实内部结构不遭受进一步破坏。这种方法是最简单有效的方法，主要用于静止裂缝的修复。（4）钉合法。当桥梁结构侧面裂缝必须要进行恢复时，比较适合的方法就是钉合法。尤其适合在对周围结构不产生影响的场合，对活动的裂缝进行锁定。用相对较长较薄的金属跨过裂缝将其嵌入到已经开好的槽沟之中，用环氧树脂基粘合剂或者无收缩砂浆对其进行固定。（5）树脂灌浆法。在灌注裂缝的材料中最为常见的就是环氧树脂，它的机械强度较高，能够与混凝土中的多数化学侵蚀进行对抗，在0.05 mm 的裂缝中可以灌入树脂。（6）聚合物侵入法。聚合物侵入法主要包括两种，一种是真空渗入法，一种是聚合物侵入法。重力侵入法，桥面、路面的不低于0.1 mm 的裂缝可以使用粘度较低的液态树脂来进行密封。在表面上涂刷树脂，或者临时在水平表面上构筑围堤。（7）干嵌填法。将水灰比较低的砂浆用手工的方式连续嵌入到裂缝中，紧密的与原有的混凝土结构进行连接形成密实的砂浆。开一个宽约25 mm、深约25 mm 的槽在裂缝的表面，对涂刷界面剂进行清理，将低水灰比的砂浆连续嵌入进去。（8）表面附加钢筋法。普通钢筋：首先将裂缝进行密闭，然后进行钻孔对裂缝进行贯穿，位置约在裂缝平面的90°的方向，在孔内注入环氧树脂，再在孔中插入钢筋使之粘合在一起形成整体。在外部施加预应力：施加应力时使用后张法，使裂缝的封闭情况或者结构件的主要部分得到进一步的加强。

3 结语

混凝土最为常见的病害就是裂缝，其所产生的每一个裂缝都有一种或者相关几种的成因。在公路桥梁产生裂缝时需要加强对于裂缝产生原因的有效分析，找出产生裂缝的根本原因，并针对性的对其进行防治，从而做好公路桥梁的养护工作。

参考文献：

[1]刘桂霞.浅析公路桥梁混凝土裂缝成因及控制[J].中国科技信息，2013（03）.

[2]郭华.桥梁混凝土结构裂缝的处理方法[J].交通世界（建养.机械），2012（04）.