桥梁混凝土裂缝形成的原因与修补

Abstract: in this paper, the concrete bridge the types and the causes of cracking carries on the comprehensive analysis, and introduce some repair measures.

Keywords: bridge concrete crack; Formation reasons; repair

在桥梁建造和使用过程中，有关因出现裂缝而影响工程质量甚至导桥梁垮塌的问题经常出现，困扰着桥梁工程技术人员。其实，如果采取一定的设计和施工措施，很多裂缝是可以克服和控制的。

1桥梁混凝土裂缝形成的原因及分类

1.1混凝土应力形成的裂缝

1)收缩裂缝

混凝土凝固时，由于水泥水化产物的体积比反应前物质的总体积要小，因而产生收缩、称为化学收缩或凝缩;混凝土在硬化过程中随着水分的逐渐蒸发，体积逐渐减小，称为干缩，化学收缩与干缩合称为收缩。混凝土的干燥过程是由表面逐渐扩展到内部的，在混凝土内部呈现含水梯度，因此产生表面收缩大，内部收缩小的不均匀收缩，导致表面混凝土承受拉力，内部混凝土承受压力。当表面混凝土所受的拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。

2)温度裂缝

混凝土受水泥水化放热、阳光照射、大气及周围温度、电弧焊接等因素影响，而出现冷热变化时，将发生收缩和膨胀，产生温度应力，温度应力超过混凝土强度时，即产生裂缝，称为温度裂缝。大体积混凝土浇筑后，内部温度较外部高，这将使内部混凝土产生显著的体积膨胀，而外部混凝土却随气温降低而冷却收缩。这种内部膨胀和外部收缩相互制约，极易产生温度裂缝。

1.2荷载作用下产生的裂缝

1)弯曲裂缝

在混凝土梁上施加弯矩时将产生弯曲裂缝。对受弯构件和压弯构件来说，弯曲裂缝首先出现在弯矩最大截面的混凝土受拉区。梁板结构的正弯矩裂缝一般位于跨中，从底边开始向上发展，负弯矩裂缝位于连续或悬臂梁板的支座附近，自上向下发展。随着荷载的增大，裂缝宽度增大，长度延伸，缝数增多，裂缝区域逐渐向两侧发展。

2)剪切裂缝

剪切裂缝也称斜裂缝，首先发生在剪应力最大的部位。对受弯构件和压弯构件，裂缝往往发生下支座附近。由下部开始沿着不断增长并向受压区发展，裂缝缝数不断增多并分岔，裂缝区也逐渐向跨中方向扩大。剪切裂缝一旦出现，就应加强观察处理。

3)断开裂缝

钢筋混凝土构件受拉时，进人整个截面的裂缝称为断开裂缝。受拉构件在荷载作用下产生的裂缝均沿正截面开裂，裂缝间距有一定规律。受拉构件在内力较小时，混凝土和钢筋均匀承受抗力，随着内力增大，混凝土内拉应力达到其受拉极限，产生裂缝并退出工作，但裂缝宽度小于规定限值，全部拉力由钢筋承担，这是允许出现裂缝构件的工作状态。荷载继续增大，钢筋应力达到屈服极限，钢筋伸长率较大，裂缝很宽，超过设计规范允许宽度的许多倍。

2裂缝状态判断

大量实验表明，结构的破坏又往往从裂缝开始，因此可以把桥上的裂缝分为“有害裂缝”和“无害裂缝”。“有害裂缝”主要指对桥梁结构的承载能力、变形、节点构造的牢固程度等有直接影响或严重影响的裂缝，如由于墩台不均匀沉降、倾斜造成上部结构的裂缝;由于主筋腐蚀而膨胀所引起的顺向裂缝等。“无害裂缝”主要指不会对桥梁结构正常受力产生不良影响的裂缝，但也不能认为裂缝绝对的无害。例如钢筋混凝土梁跨中部分的竖向弯曲裂缝，其出现是正常的，但若裂缝的宽度及高度发展很快，裂缝条数显著增加，就预示着可能会由此发生破坏。混凝土裂缝状态一般可从裂缝宽度、裂缝发展情况以及变形等其他损害情况来综合考虑找出原因作出符合实际的评价。

裂缝是否需要修补，除根据《公路桥涵施工技术规范》中裂缝的容许值外，还应考虑以下几个方面的因素：①对发展性的裂缝，一般来说应测定其随时间的变化情况，并以此作为判断是否需要修补的参考资料，一般认为裂缝宽度在6个月期间增大0.1mm以上时，就应首先考虑修补;②裂缝宽度虽未增大，但裂缝数量增多时;③裂缝在0.3mm以上时;④裂缝宽度为0.2mm左右,但认为对结构产生危险时。

3裂缝的修补方法

3.1表面封闭修补法

1)表面涂抹法

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”形槽口充填修补法

在用上述表面涂抹处理不能充分修补的情况下,可采用此方法：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。

3.2压力灌浆法修补裂缝

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—般采用不低于42.5级的普通硅酸盐水泥，灌浆压力—般为4.05×105Pa—6.08×l05Pa，浆液浓度一般不小于1.6：1(水与水泥的质量比)。在工程量较大时宜采用灌浆机、灌(压)浆泵，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)化学灌浆法修补裂缝

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2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脂为主体，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混入裂缝。

3.3粘贴钢板法

1)注入法黏贴钢板

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，而后从注人口注入环氧树脂，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，施工时一般用木根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)压黏法粘贴钢板

在混凝土表面及钢板表面各涂上1mm—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。用这种方法一般不会残留气泡，黏结效果也好，此法适用于混凝土表面平整的场合。

参考文献：

[1] 李中原;潘文胜;混凝土收缩裂缝探析[J];天中学刊;2006.

[2] 耿小强;浅析混凝土裂缝的成因及处理方法[N];承德日报;2009.