姚征

（涉縣交通運輸局公路管理站，河北 涉縣 056400）

0 引言

混凝土是橋梁工程的主要施工材料，在各類橋梁工程中廣泛應用。對于橋梁結(jié)構(gòu)混凝土而言，由于受承載力和外界環(huán)境的影響，在這些因素的長期作用下，不可避免地存在一些缺陷問題，其中最常見的便是裂縫[1]。如果沒有及時對裂縫進行修復，會導致裂縫問題加重，最終造成混凝土脫落、鋼筋外露，還會影響混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，降低抗?jié)B性能，橋梁整體結(jié)構(gòu)的承載力下降，橋梁使用壽命和安全性能也會受到影響。針對混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問題需要堅持預防為主的原則，進行科學合理的設計和施工，做好質(zhì)量管控，以質(zhì)量和安全性能為導向進行橋梁項目的施工。

1 混凝土裂縫的成因分析

引起混凝土裂縫的原因較多，有時還可能是由多個因素共同造成的[2]。但是針對具體的混凝土裂縫來說，通過找到混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的具體原因，可以采取針對性的防治措施。

1.1 荷載引起的裂縫

在受拉區(qū)、受剪區(qū)以及振動嚴重的部位，多出現(xiàn)荷載引起的裂縫，根據(jù)所受載荷類型的不同而表現(xiàn)出不同的特征，通常表現(xiàn)為以下幾種形式[3]。

（1）中心受壓

這種特征的裂縫通常會出現(xiàn)在擁有獨柱橋墩結(jié)構(gòu)或者雙柱橋墩結(jié)構(gòu)的橋梁上，其表現(xiàn)是在構(gòu)件上出現(xiàn)平行于構(gòu)件受力方向的裂縫，這種裂縫雖然不長但是很密集，表現(xiàn)特征見圖1。

（2）受彎

這種裂縫通常出現(xiàn)在彎矩最大截面的受拉區(qū)附近，與受拉方向垂直，同時會向中和軸方向漸漸擴大。采用鋼筋種類和用量不同，裂縫的特征也會有所不同。采用螺紋鋼筋時發(fā)現(xiàn)，裂縫中間還會有次裂縫。當鋼筋用量較少時，出現(xiàn)的裂縫雖然少但是卻很寬，容易使結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性破壞。

（3）受剪

這種問題的出現(xiàn)通常是主筋和抗剪切筋設置不合理導致的。如果箍筋很密，會發(fā)生斜向破壞，表現(xiàn)為沿著橋梁端腹部出現(xiàn)＞45°的斜向裂縫；當箍筋設置寬疏時，可能會出現(xiàn)剪切破壞，與梁端中下部成45°夾角方向出現(xiàn)相互平行的斜向裂縫，如圖2所示。

圖1 中心受壓裂縫特征

圖2 彎曲裂縫、剪切裂縫特征

1.2 溫度變化引起的裂縫

溫度裂縫會隨溫度的變化而發(fā)生改變。尤其是在大體積混凝土澆筑時，由于水泥在水化過程中會產(chǎn)生大量的水化熱，導致混凝土的溫度升高，同時，混凝土表面散熱性能較好，熱量會很快消散，所以混凝土表面的溫度沒有很大的上升，但是在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部熱量散失相比較慢，致使混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度上升較多。水泥水化過程導致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度變化情況和采用混凝土的類型和質(zhì)量有關。隨著混凝土齡期的增長，其內(nèi)部受到的降溫收縮約束也逐漸增加，彈性模量越來越高，拉應力越來越大，當產(chǎn)生的拉應力超過了混凝土的抗拉能力時，就會產(chǎn)生溫度裂縫[4]。此外，如果在冬季施工，混凝土外部的保護層過早地去除或者氣溫驟降，都會導致混凝土出現(xiàn)早期開裂，出現(xiàn)收縮裂縫。

1.3 地基基礎變形引起的裂縫

橋梁工程施工過程中還會產(chǎn)生不均勻沉降裂縫，通常是由于早期地質(zhì)勘查不夠詳細、試驗資料不準確、在沒有完全掌握地質(zhì)的情況下就開展施工作業(yè)，這是導致地基不均勻沉降的主要原因。地基地質(zhì)條件千差萬別，山區(qū)的橋梁和河溝處的地質(zhì)以及山坡處的地質(zhì)條件存在一定的差異，在河溝中還可能存在軟弱的地質(zhì)，地基受到外力作用，其壓縮沉降量存在差異，從而出現(xiàn)不均勻沉降裂縫。

1.4 鋼筋銹蝕引起的裂縫

混凝土配合比不合理、水泥強度不夠或者混凝土的保護層厚度不夠，就會導致包裹著鋼筋周圍的混凝土強度降低，兩者剝離，出現(xiàn)縫隙，加之混凝土中氯化物的作用，鋼筋周圍聚集大量的氯離子，表面氧化膜被破壞，鋼筋中的鐵離子與周圍的氧離子和水分發(fā)生化學作用，導致鋼筋銹蝕，銹蝕后的氫氧化鐵產(chǎn)物體積逐漸變大，由于體積膨脹，對周圍的緩凝土產(chǎn)生擠壓作用，沿著鋼筋方向，鋼筋周圍的保護層混凝土出現(xiàn)開裂、剝離等[5]。

1.5 凍脹引起的裂縫

在冬季施工時，當氣溫低于0℃，混凝土就會產(chǎn)生凍脹現(xiàn)象，混凝土中游離的水變成冰，體積變大，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生膨脹應力，同時混凝土凝膠孔中的冷水發(fā)生遷移和重組，導致混凝土膨脹應力進一步增大，混凝土強度隨之減小，從而產(chǎn)生裂縫?；炷羶雒浟芽p的原因有很多，如：混凝土水灰比過大、振搗不密實、含有雜質(zhì)、后期養(yǎng)護不完善等都會引起凍脹裂縫。

總之，出現(xiàn)裂縫的原因是多樣的，可能是結(jié)構(gòu)鋼筋配筋率低或布設不合理、混凝土結(jié)構(gòu)強度不足等內(nèi)在原因，也可能是在公路橋梁使用過程中，受到重型車輛荷載碾壓、沖擊，或雨水、凍脹、地震等自然條件的影響，都會導致橋梁出現(xiàn)裂縫。

2 工程概況

某公路橋梁主梁結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土簡支T梁，橋梁橋墩為雙柱式，橋臺為雙柱框架式，采用鉆孔灌注樁基礎，橋梁兩側(cè)設置鋼筋混凝土護欄，橋臺頂部設有伸縮縫，混凝土結(jié)構(gòu)強度檢查結(jié)果見表1。

表1 橋梁混凝土材料強度檢測結(jié)果

由表1可得，該橋結(jié)構(gòu)裂縫較為嚴重，并且下部結(jié)構(gòu)裂縫開始向上部逐漸發(fā)展并影響了橋梁結(jié)構(gòu)的正常使用。在行車荷載的反復作用之下，該橋結(jié)構(gòu)的承載能力急劇下降。

3 低壓注漿法修補裂縫

3.1 裂縫修補方案

該橋梁整體結(jié)構(gòu)混凝土裂縫很多，而且有逐漸發(fā)展擴大的趨勢，已經(jīng)對其耐久性產(chǎn)生了一定的影響。在車輛荷載的反復長期作用下，有承載力降低的可能。

根據(jù)裂縫修補方案，對裂縫寬度小于0.2mm的裂縫采用表面封閉法；縫寬大于等于0.2mm的采用環(huán)氧樹脂膠灌漿法進行修復。

對于已經(jīng)發(fā)生混凝土剝落和裸露鋼筋的部位采用TK 聚合物砂漿進行修復處理。在少量水溶性聚合物改性劑中摻加具有活性成分和膨脹成分的TK聚合物砂漿，這種砂漿具有防滲漏、防腐蝕等優(yōu)點，加入的活性成分和聚合物能有效提高其耐久性。

3.2 施工工藝

（1）混凝土裂縫表面處理

在混凝土裂縫注漿修復施工準備期間，首先需要處理已炭化的混凝土，將其清除到漏出新的混凝土為止，然后沿著混凝土裂縫發(fā)展趨勢開鑿出一條寬度為4～6mm 的V 形槽，并將槽口兩邊3～5cm 寬的混凝土鑿毛，已經(jīng)裸露的鋼筋進行除銹處理并涂抹防銹劑。采用超過0.2MPa 的壓縮氣壓將裂縫表面的雜物清除干凈后，在縫隙中先填充碎石集料，然后順著縫隙方向用丙酮進行刷洗，最后將縫隙表面擦拭干凈。

（2）確定注膠底座位置

根據(jù)不同裂縫的寬度和深度確定注膠底座的位置，并做好標記，在裂縫寬度最大的位置設置灌膠嘴，并根據(jù)橋梁裂縫的寬度設置注膠底座的間距。當裂縫寬度w＞0.15mm時，注膠底座間距設為20cm；當裂縫寬度w＜0.15mm 時，注膠底座間距設為25～30cm，同時在每條裂縫之間最少設置1個進漿孔和1個排水孔。

（3）裂縫封閉

用封縫膠將注膠底座之間的裂縫完全封閉，對注膠底座周圍進行封縫時，通常采用環(huán)繞封閉法，同時粘貼膨脹限度紙條。在涂抹封縫膠后，需要養(yǎng)護超過12h，以保證封縫膠固化。

（4）檢查密封性

封縫后需要檢查其密封性，檢查密封性方法為：用肥皂水涂抹到固化后的封縫膠周圍，同時用灌漿嘴將氣壓為0.2MPa 的壓縮空氣壓入縫內(nèi)，漏氣的地方涂抹封縫膠。

（5）灌膠

將環(huán)氧樹脂漿液注射器安裝在裂縫下部注入孔的位置，注射時需要觀察漿液的狀態(tài)，如果有漿液從觀察孔流出，需將觀察孔立刻堵住，然后按壓5～10min。當樹脂出現(xiàn)初凝時方能拆除注射器；用快干封縫膠對漏膠封縫處理。

（6）封口處理

在灌漿時，縫內(nèi)環(huán)氧樹脂漿液發(fā)生初凝不再外流時，即可將灌漿嘴拆掉，同時使用結(jié)構(gòu)膠將孔封閉。

（7）檢查及養(yǎng)護

在施工完畢后，需要檢查施工效果，確保施工效果達到要求。檢查無誤后，需要對縫內(nèi)漿液進行固化養(yǎng)護。

3.3 修補效果

在裂縫修補完工三個月后，對橋梁進行檢測。檢測結(jié)果表明：

（1）橋面鋪裝層1#橋墩處存在少量封閉狀態(tài)的橫向裂縫，沒有出現(xiàn)重新開裂，2#橋墩～6#橋臺橋面鋪裝層仍存在較多縱橫交錯的網(wǎng)狀裂縫，少量裂縫重新出現(xiàn)開裂。

（2）橋梁主梁T形梁結(jié)構(gòu)腹板處有一處呈封閉狀態(tài)的裂縫，沒有出現(xiàn)重新開裂，對1#～6#跨間鉸縫處進行檢查，沒有發(fā)現(xiàn)砂漿脫落，也沒有發(fā)生滲水，橋梁之間的橫隔板沒有損壞。1#橋墩蓋梁的混凝土表面較為粗糙，但沒有發(fā)生混凝土剝落、露筋等現(xiàn)象，也沒有重新開裂。

該橋裂縫修補采用環(huán)氧樹脂漿液封閉表面裂縫、環(huán)氧樹脂膠灌漿修復超限裂縫、TK 聚合物砂漿修復混凝土剝落，上述裂縫修補方法施工效果顯著，易于操作、施工效率較高，無需封閉路段施工，施工管控效果較好。

4 防治措施

在修補荷載裂縫時，需要合理布置鋼筋、處理橋梁結(jié)構(gòu)，按照規(guī)范要求控制裂縫修補寬度，同時需要設置一定厚度的保護層，為防止鋼筋出現(xiàn)銹蝕，可以加入適量的阻銹劑。在橋梁運營過程中，如果橋面出現(xiàn)滲水，需及時進行修復裂縫，防止裂縫進一步擴大。對于收縮裂縫，需要控制混凝土的單位用水量，一般而言，每立方混凝土用水量不超過170kg，水灰比控制在0.6 以下，從而減小混凝土的坍落度。通過采用熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥，合理布設鋼筋的間距及控制好配筋率，在混凝土中摻加分散性好且減水效果好的外加劑或粉煤灰，降低水化熱，可以提高混凝土的后期強度和抗裂能力，有效預防溫度裂縫的產(chǎn)生。在處理地基基礎變形引起的裂縫時，需要提高地基承載能力，減少地基的不均勻沉降。預防施工裂縫可使用分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑，同時吸附混凝土表面出現(xiàn)的泌水，混凝土澆筑完成后，應及時進行養(yǎng)護。

5 結(jié)語

綜上，本文具體闡述了橋梁混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，并結(jié)合具體工程實例，采用低壓注漿法對不同類型的混凝土裂縫提出了相應的修補方案，通過采用環(huán)氧樹脂漿液封閉混凝土結(jié)構(gòu)表面裂縫，采用環(huán)氧樹脂膠灌漿修補超限裂縫，采用TK 聚合物砂漿修復混凝土脫落，從上述修補裂縫的防治效果可以看出，本文所提出橋梁混凝土裂縫修補技術效果較好，施工流程簡單易操作，施工效率較高，尤其適用于無法中斷交通的路段，為類似工程提供了參考和借鑒。