谈公路混凝土桥梁裂缝的成因与处理方法

　　我国十分重视公路工程在国家基础建设和经济发展中的重要作用，所以交通基础建设得到迅猛发展，而桥梁是公路设施中不可缺少的重要组成部分，因此混凝土桥梁具有良好的使用状态是十分必要的。混凝土因其取材广泛、价格低廉、抗压强度高、可浇筑成各种形状，并且耐火性好、不易风化、养护费用低，成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料。混凝土最主要的缺点是抗拉能力差，容易开裂。但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。下面浅谈一下公路混凝土桥裂缝的成因与处理方法。
　　一、裂缝产生的种类、原因和处理方法
　　混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。混凝土桥梁裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下几种：
　　1、收缩引起裂缝
　　在工程实际中，混凝土因收缩引起裂缝是最常见的。这类收缩可分为两个阶段。在混凝土浇筑后，水泥水化反应剧烈， 分子链逐渐形成， 水分急剧蒸发， 导致混凝土失水收缩，这是第一个阶段。在混凝土结硬以后，因其表层水分损失快，内部水分损失慢，因此产生表面收缩大，内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，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，便产生裂缝，这是第二个阶段。
　　混凝土收缩引起的裂缝大部分属表面裂缝，裂缝宽度一般较小，且纵横交错，呈龟裂状。虽然这种裂缝一般较细较浅，但对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。因此施工时应做到严格控制水灰比，确保振捣密实等，尤其要注意加强养护条件，以及正确掺入外加剂。
　　混凝土的早期养护，主要目的在于:一方面使混凝土免受不利温度与湿度变化的侵袭，防止有害收缩;另一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂要求。
　　例如使用减水防裂剂，可起到以下作用:改善水泥浆稠度，减少混凝土泌水，减小收缩变形;增强水泥浆与骨料的粘结力，提高混凝土抗裂性能;提高混凝土抗拉强度和抗裂性能;改善混凝土和易性，表面易抹平，减少水分蒸发。
　　2、冻胀引起裂缝
　　当气温低于0℃时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变为冰，体积膨胀， 混凝土构件多次受冰冻，即溶解循环作用，使混凝土中产生内应力，促进已有裂缝发展，结构疏松，表面龟裂，表层剥落或整体崩溃。
　　冬季施工时，采用电加热法、暖棚法、地下蓄热法、蒸汽加热法养护以及在混凝土拌和时掺入防冻剂等，都可有效防止冻胀裂缝的出现。
　　3、施工不当引起裂缝
　　施工违反操作规程形成缺陷和裂缝。混凝土振捣不密实，出现蜂窝，易形成各种裂缝;当混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发，引起混凝土浇注时坍落度过低，使得在混凝土体积中出现不规则的网状裂缝;混凝土初期养护时急剧干燥使得在混凝土与大气接触面上出现不规则的网状裂缝;过早拆模，混凝土尚未建立足够强度，构件在实际施加与自身的重力荷载作用下，容易发生各种受力裂缝等。
　　4、荷载引起裂缝
　　混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。
　　直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。其产生的原因主要有：①设计计算阶段，结构计算时不计算或部分漏算；计算模型不合理；结构受力假设条件与实际受力不符；荷载少算或漏算；内力与配筋计算错误；结构安全系数不够。结构设计时不考虑施工的可能性；设计断面不足；钢筋设置偏少或布置错误；结构刚度不足；构造处理不当；②施工阶段，不加限制地堆放施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图纸施工，不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。③使用阶段，超出设计载荷的重型车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生大风、大雪、地震等。
　　次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。裂缝产生的原因有：①在设计外荷载作用下，由于结构物的实际工作状态计算有出入，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。②桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等，在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算，一般根据经验设置受力钢筋。据研究，受力构件挖孔后，力流将产生绕射现象，在孔洞附近密集，产生巨大的应力集中。在长跨预截断钢束，设置锚头，而在锚固断面附近经常可以看到裂缝。因此，若处理不当，在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。
　　二、裂缝的修补方法
　　1、表面封闭修补法
　　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、凿深槽嵌补法
　　先沿裂缝凿一条深槽，槽形根据裂缝位置和填补材料而定，然后在槽内嵌补各种黏结材料，如环氧砂浆、沥青、甲凝等。
　　3、表面喷浆法
　　在经凿毛处理的裂缝表面，喷射一层密实而且强度高的水泥砂浆保护层来封闭裂缝的一种修补方法。根据裂缝的部位、性质和修补要求与条件，可采用无筋素喷浆，或挂网喷浆结合凿槽嵌补等修补方法。
　　4、打箍加固封闭法
　　当钢筋混凝土产生主应力裂缝时，可采用在裂缝处加箍使裂缝封闭的方法。箍可用扁钢焊成或圆钢制成，可以直箍也可以斜箍。其方向应和裂缝方向垂直。箍与梁的上下面接触处可垫以角钢或钢板。角钢或钢板面积及箍的横截面积，按修补加固部位主应力的大小、箍的安全应力及混凝土的抗压强度通过计算确定。
　　5、粘贴钢板法
　　将整个钢板粘贴于待修补的裂缝位置上，使其与原有的混凝土成为整体，从而提高对活载的抵抗力。用于粘贴的钢板厚度一般为4．5～6?mm，而混凝土与钢板的粘结剂一般采用环氧基液粘结剂。
　　6、注入法粘贴钢板
　　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，施工时一般用木槌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。
　　随着我国对公路桥梁裂缝机理的进一步研究，影响因素逐渐量化。随着结构计算理论的发展和计算软件的应用，大部分因素对钢筋混凝土裂缝的影响能够较准确的计算出来，采取适当的措施可以预防和控制裂缝开展。