关于钢筋混凝土桥梁裂缝成因论述

关于钢筋混凝土桥梁裂缝成因论述

王丽丽

深圳市市政工程总公司广东深圳518000

摘要：钢筋混凝土桥梁对于交通运输业的发展，具有重要影响。随着使用时间的延长，气候等自然因素的影响，以及长期超负荷运行等多方面的影响，桥梁出现的质量问题越来越多，若不及时对病害进行处理，则可能引发严重的安全事故，给行人和社会造成严重的损失。文章对钢筋混凝土桥梁产生病害的原因进行了介绍，对钢筋混凝土桥梁维修加固工艺分类进行了阐述，通过结合自身实践经验和相关理论知识，对钢筋混凝土桥梁加固技术进行了探讨。

关键词：钢筋混凝土；桥梁；安全问题；成因分析；加固技术

一、钢筋混凝土桥梁常见问题

（一）混凝土缺陷及裂缝。混凝土是一种耐久性材料，其耐久性主要由混凝土质量及环境因素决定。在化学和物理反应的作用下，混凝土会出现各种各样的病害。混凝土的主要病害可归纳为表层缺陷及裂缝两大类。混凝土的病害会直接影响桥梁结构的承载能力、使用性能和耐久性。混凝土表层缺陷主要有蜂窝、麻面、露筋、磨损、老化、剥落等。混凝土表层缺陷是由混凝土性能不良、施工不当、结构不合理及外界荷载环境条件等因素引起的。混凝土结构的裂缝是由材料内部的初始缺陷以及微裂缝不断扩展而形成的，是混凝土结构最主要同时也是危害最大的病害。混凝土裂缝根据形成原因不同可分为结构性裂缝和非结构性裂缝。因此，裂缝的产生的原因包括材料因素、施工因素、荷载条件、桥梁结构的不均匀沉降或变形及外界环境因素等。

（二）钢筋腐蚀。钢筋腐蚀是由于自身的抗腐蚀性能差和环境中不利因素的侵蚀作用造成的。混凝土中钢筋的腐蚀一般为电化学腐蚀。钢筋腐蚀过程中伴有体积膨胀，会使混凝土出现沿钢筋纵向分布的裂缝，造成钢筋与混凝土之间的黏结力发生破坏，钢筋截面面积减少，最终导致结构构件出现承载力降低、变形和裂缝增大等不良现象。影响混凝土中钢筋腐蚀的因素主要有混凝土液相PH值、混凝土中Cl-含量、掺合料的数量、混凝土的密实度和保护层厚度、环境条件等。

（三）桥面系病害。1、桥面铺装层病害。桥面铺装层发生病害将会降低行车的舒适性和安全性，严重的还会导致桥梁主体结构损坏，从而影响桥梁结构的承载能力及使用寿命。桥面铺装层病害与外界环境、桥梁及主梁的结构形式有关，因此，桥面铺装层病害往往最先出现在主梁或主拱圈负弯矩区域。混凝土桥面铺装层常见的病害有裂缝、磨光、脱皮露骨、高低差、坑槽等。混凝土类桥面铺装层病害发生的主要原因有施工不当、温度变化、混凝土干缩裂缝、桥梁结构的不均匀沉降或变形等。2、伸缩缝病害。伸缩缝的作用主要是保证梁体能够适应由于混凝土徐变和收缩、温度变化、荷载等作用引起的变形。桥梁伸缩缝是桥梁结构的薄弱位置，也是桥梁的重要部位。伸缩缝过早的发生病害，不利于行车的舒适性和安全性，严重的病害会影响桥梁结构的正常使用功能。伸缩缝由于设计原理、使用材料、施工方法不同会发生不同类型的病害。钢筋混凝土桥梁伸缩缝的常见病害有：伸缩缝防水材料的脱落、老化、接头活动异常，构造部位下陷或凸出，锚固构件损坏，伸缩缝凹槽填入其他硬物，不能自由变形等。伸缩缝发生病害的原因，除了其本身的构造问题之外，还有其他很多因素：设计因素、施工因素、管理养护因素及荷载作用因素等。

（四）支座病害。支座是桥梁的重要组成部分，其作用是能够有效地将上部结构的荷载传递给墩台，并适应由于荷载及非荷载因素所产生的变形，从而确保桥梁结构的受力情况与计算简图相符合。支座在长期使用过程中发生的病害，会对桥梁上、下部结构产生不利影响，甚至可能对桥梁结构造成重大损伤。不同的支座形式，其病害形式也不同，如支座构件缺陷、支座构件变形或变位等。钢筋混凝土桥梁常见的支座形式有板式橡胶支座、盆式橡胶支座等。板式橡胶支座的主要病害是脱空、老化开裂及剪切变形。盆式橡胶支座的主要病害是固定螺栓剪断、螺母松动。支座发生病害的原因包括支座的设计不周全、施工制作不完备、维修养护不善及主体结构的位移、不均匀变形等。

二、钢筋混凝土桥梁产生病害的原因

1.设计构造上的原因：（1）对于保护层的设置所建设的厚度不够；（2）桥梁的缝隙部分建设的不科学；（3）桥梁的洞口部位的钢筋设置容易损坏；（4）建在海滨等特殊位置的桥梁基础容易破损。

2.用料质量不达标：（1）水泥的质量不过关，使用水泥的型号不搭配；（2）使用的水泥质量不较低，而且对于桥梁的建设没有发挥很大的价值，比较粗糙，用料没有适应质量桥梁建设的标准；（3）使用的水泥等建筑材料含有的碱性物质比较高；（4）使用的桥梁用料比例不合适，虽然对于桥梁的当下建造没有造成非常大的明显的危害，但是桥梁经过长期的使用就会暴露用料结构的问题；（5）外加剂在使用的时候出现不合理的现象。

3.建设的质量不达标：（1）水灰量大，例如，建设的时候为了方便，对于水灰的比例增加了，因此，出现了一些缝隙增大的问题；（2）在使用单方水泥的时候，使用的量比较大，在原料的配比上没有注重科学的调配方法；（3）过早的拆迁，对于质量还很好的桥梁没有经过科学的考量就采取了拆迁的措施。合理的拆迁措施保证资源不浪费；（4）在道路的使用过程中，没有合理的保养，对道路的维护很欠缺，对雨水天气的维护和管理也没有科学的措施；（5）建设的时候，施工的队伍不合理，出现管理问题；（6）早强剂的使用没有科学计划。

4.桥梁结构设计的不合理性

在桥梁的设计阶段，由于设计者对设计理论的理解深度不够，设计时生硬的套取规范和采用标准图式，实践经验不足。长期以来，设计者一直偏重于结构计算方法研究，忽视了对总体构造和细节处理方面的关注。合理可靠的结构设计除了满足规范要求外，还要求设计人员具有对结构本性的正确认识。从桥梁的设计方面考虑，先简支后连续结构体系的设计思路很值得探究性学习。

三、钢筋混凝土桥梁维修加固工艺分类

1.封缝处理工艺

对于裂缝宽度<0.2mm的裂缝，我们采用封缝处理工艺进行裂缝封闭，以达到恢复并提高结构耐久性和抗渗性的目的。

（1）首先沿裂缝走向切割出一块深约5～10mm的沟槽，然后用毛刷及高压气枪将裂缝内的灰尘等杂物清理干净，并将裂缝用丙酮清洗干净。

（2）将环氧树脂用刷子等工具涂抹在裂缝表面，待环氧树脂半干时，用刮刀将环氧树脂涂抹进沟槽，并压实处理平整。

2.灌缝处理工艺

对于裂缝宽度≥0.2mm的裂缝，我们采用灌缝处理工艺进行压浆灌注裂缝，以达到提高结构耐久性的目的。

（1）首先沿裂缝走向切割出一块深约5～10mm的沟槽，然后用毛刷及高压气枪将裂缝内的灰尘等杂物清理干净。

（2）压浆嘴安装：沿裂缝中心，按设定间距粘贴固定注浆嘴

（3）封闭裂缝外口：注浆嘴周边的裂缝外口和贯通裂缝的对面外口都用腻子封闭密实，待腻子硬化后，用肥皂水检验封缝效果，以保证压浆时不会泄漏，并检查相邻的压浆嘴通畅情况。

（4）配制压浆液：根据施工现场的气温和所需维修的裂缝情况，配制出符合要求的压浆液。

（5）灌缝压浆：将裂缝周围的每个压浆嘴都插上充满压浆液的压浆罐，通过空气压缩机送气阀，将压浆液送入裂缝缝隙中直到压浆罐中压浆液不再减少，说明裂缝已灌满或液剂已固化，此时应停止压浆。如压浆罐内液剂迅速出完，则需要更换另一只压浆罐继续压浆，直至裂缝灌满。

（6）竣工清理：压浆液固化后，即可铲除压浆嘴，对粘帖压浆嘴的部位进行抹平，最后清理粘帖材料。

3.碳纤维材料粘贴工艺

（1）将需要粘帖碳纤维材料的底板简单处理干净，并划出需要粘帖碳纤维布的位置，在这个范围内，清除掉结构表面的剥落、松散、蜂窝等劣质混凝土，使混凝土结构层表面尽可能的平整。

（2）涂刷底胶：根据环境及温度的不同，配制的底胶浓度也不尽相同，用刮刀、毛刷等物用力反复将底胶涂抹在混凝土表面，并侵入混凝土。

（3）粘贴碳纤维材料；按结构尺寸剪裁碳纤维材料，在裁剪过程中应保证碳纤维材料表面无灰尘。用滚筒等物品将浸渍胶均匀涂抹在碳纤维材料上，使其渗透碳纤维布并与混凝土表面黏结牢固。

4.钢板粘贴工艺

（1）根据裂缝情况，确定所需粘帖钢板的厚度及尺寸。

（2）钢板在粘帖前需要做除锈等基础处理，用砂轮或者打磨机等将钢板表面打磨粗糙，且不能受潮。

（3）按照配比混合好粘钢胶，均匀搅拌，使其无气泡。

（4）用毛刷分别在混凝土表面和钢板粘帖面上涂抹一层粘钢胶，待胶液半干时，将钢板贴于预定位置，并用小锤敲击确定其没有空洞。待钢板粘帖好后，立刻用膨胀螺栓等物将其固定。压力控制在0.05～0.1MPa，以胶液刚从钢板边缘溢出为度。

四、混凝土桥梁加固方法

1.锚喷混凝土加固法

借助高速喷射机械，将混凝土连续地喷射到已锚钢筋网的受喷面上，凝结硬化而形成钢筋混凝土从而增大桥梁的受力断面，增加补强钢筋，加强结构的整体性，使其承受更大的外荷载作用。

2.黏结外包型钢加固法

采用环氧树脂黏结材料将型钢与被加固钢筋混凝土梁黏结成一整体，加固后的构件，由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高，因此正截面承载力和截面刚度大幅提高。该法也称湿式外包钢加固法，特点是受力可靠施工简便，现场工作量小，但用钢量较大，且不宜在无防护的情况下用于60℃以上的高温场所。适用于不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。

3.粘贴碳纤维布加固法

采用建筑结构胶将纤维布粘贴在混凝土结构受拉区域，当结构荷载增加时，纤维布因与混凝土协调变形而共同受力，从而使混凝土构件提高承载能力和刚度。除具有粘贴钢板相似的优点外，还具有耐腐蚀、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维修费用较低等优点，适用于各种受力性质的混凝土结构构件。

4.桥面系的加固方法

大部分桥梁行车病害集中反映在桥面铺装、伸缩缝及桥头平顺的维修。对于混凝土桥面的空洞、蜂窝、麻面、表面风化、坑槽等。此类病害应先将松散部分清除，再根据情况用至少高其原有标号一个数量级的混凝土或水泥砂浆进行填补；对于桥头平顺、台背下沉现象，应查明原因，进行加固处理；对于护栏及人行道构件破损严重或构件缺失的桥梁，可根据严重程度进行更换构件或重新铺装保护层。甚至可重建，施工时要求密实、平整、美观。

5.钢筋混凝土桥梁下部结构的加固

桥梁定期检查的同时，应及时发现并处治病害，按常规施工方法进行处理，对于部分桩基础维修、加固，要充分考虑冲刷而不致产生负面效应；对于墩、台身产生的部分竖向裂缝，除用环氧树脂胶予以封堵外，还应用钢绞线（结合钢板）缠绕设箍并施加一定的预应力进行处理。另外，桥台锥坡的维修加同应视桥位的具体地质状况而定，若基础未能直接做在基岩面上，可采用抛石、打桩、浇筑水下混凝土等措施对基础加固后再进行防护工程的砌筑施工。

五、结束语

综上所述，钢筋混凝土桥梁加固技术是桥梁工程中必不可少的一部分，对于减少桥梁使用中的安全问题和延长桥梁使用寿命具有重要意义，施工中，我们应该对于桥梁进行具体分析，选择最适合的加固方式。

参考文献：

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[4]冯乃刚桥梁钢筋混凝土梁板裂缝的成因与处理[期刊论文]《民营科技》-2012年3期.