市政桥梁混凝土结构裂缝及处治方法研究

市政桥梁混凝土结构裂缝及处治方法研究

阮晓龙  刘晓君

荆门市天宇市政建设有限公司  湖北省荆门市 448000

摘要：在我国各个城市的建设步伐逐渐加大的今天，城市发生了翻天覆地的变化，市政桥梁建设项目不断增加，成功为人们的出行奠定了坚实的基础。在市政桥梁建设中，混凝土结构的应用也愈加普遍。混凝土裂缝是市政桥梁的常见质量问题，会严重影响结构的完整性，甚至导致市政桥梁受力失稳，诱发交通安全事故。对此，在混凝土施工环节必须做到规范化施工，同时采取针对性的控制措施，规避裂缝的发生。

关键词：市政桥梁；混凝土结构；裂缝；处治方法

引言

在市政桥梁工程的施工和使用过程中，裂缝一直都是一个很重要的问题。在市政桥梁施工中，主要采用混凝土市政桥梁材料，但由于其抗压力和抗拉强度较低，因此在市政桥梁的使用过程中很容易产生裂缝。

1市政桥梁混凝土结构裂缝

1.1荷载引起的裂缝

1）中心受压：当混凝土结构承受轴向压力时，由于混凝土的泊松效应，会产生横向拉应力，当这种拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会在混凝土表面形成垂直于轴向的裂缝。这种裂缝一般呈网状分布，裂缝宽度较小，对结构性能影响不大，但会降低混凝土的耐久性和防水性。2）受弯：混凝土结构承受弯矩时，受拉区产生拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，受拉区会形成平行于轴向的裂缝，一般呈斜向分布，裂缝宽度较大，结构性能受到的影响较大，会降低混凝土抗弯承载能力及刚度。3）受剪：混凝土结构承受剪力时，受剪区形成剪应力，剪应力超过混凝土的抗剪强度时，受剪区产生垂直于轴向的裂缝，呈大于45°角分布，对结构性能影响较小，但会降低混凝土的抗剪承载能力。

1.2收缩裂缝

混凝土收缩可分为塑性收缩（凝缩）、温度收缩（冷缩）、碳化收缩、干燥收缩和自生收缩。碳化收缩对混凝土结构的影响深度有限，一般发生在结构使用的中后期，不予详述。此处重点介绍干燥收缩和自生收缩。干燥收缩主要是环境因素的作用。一般认为混凝土在潮湿环境或水中呈膨胀状态，在干燥的环境中则呈收缩状态。在夏季由于环境温度较高，混凝土中的水分散失加剧，混凝土也会因为产生较大收缩而开裂。在养护过程中，若不注意及时洒水、覆盖，烈日或大风往往会迅速带走混凝土表面的水分，引起开裂。除了环境的影响，水泥标号、水灰比和集料对混凝土收缩也有较大的影响。水泥标号越高，其活性越高，水化反应越剧烈，收缩越大；水灰比越高，水泥用量越大，收缩越大；另外，集料级配不良、吸水性较强或含泥量较大等因素，也会导致收缩变大。

1.3混凝土温度

混凝土内外结构之间存在的温度差异性较为明显，造成的热胀冷缩效果也略有不同。尤其是混凝土水分蒸发过程中，结构内部产生的温度会急速上升，如此便会对混凝土的表面形成较为强烈的拉力，结构表面温度冷却的速度相对较快，内外形成一定的温差，形成的拉力作用也会更加明显，在超出其抗裂强度时，就会导致裂缝的出现。由温度问题引起的结构变化现象较为普遍，且结构变化导致的裂缝现象多体现在市政桥梁顶层混凝土施工中，还会因为环境温度的季节性变化、昼夜温差等问题出现得更为频繁。

2市政桥梁混凝土结构裂缝处治方法

2.1有效控制荷载

在市政桥梁工程的使用中，其荷载力直接关系着整个工程的使用安全，需要严格控制荷载力，结合市政桥梁的用途及等级对荷载量进行控制，降低混凝土裂缝的发生概率。第一，对荷载力进行确定的时候，要求技术人员做好实地考察，结合考察结果来优化工程的设计方案，结合地质地形、土壤水文、气候温度等因素对工程的荷载量进行确定。第二，市政桥梁荷载来源涉及的范围较广，必须分析荷载裂缝产生的原因，采取合理的措施进行处理，杜绝发生施工裂缝。第三，采用合理的技术措施对混凝土结构进行加固，使混凝土结构的稳定性及安全性得以提升，降低混凝土裂缝的发生率。

2.2表面封闭或灌浆修补

对于非荷载原因引起的静止裂缝（宽度小于0.15mm），可釆用打磨—擦洗—刷涂环氧浆液—抹压环氧石英砂浆的表面封闭的方式修补裂缝。当裂缝深度较深，应当在混凝土表面沿裂缝凿槽（宽度不小于20mm），沟槽清理干净后刷浆并抹压环氧石英砂浆。除此之外，还可以将加固材料直接粘贴在裂缝部位，既实现对裂缝的封闭修补，也在一定程度上防止了裂缝的发展。对于裂缝宽度大于等于0.15mm且裂缝延伸较长的混凝土结构，优先采用压力灌浆的方式进行裂缝修补。压力灌浆修补要求压浆嘴和出浆嘴沿裂缝走向交替排布，压浆嘴和出浆嘴间距为20～25cm。该方法适用范围较广，成本适中且高效，裂缝宽度由小到大都可适用。目前，混凝土裂缝灌浆修补材料有三大类：有机类、无机类和有机改性类。有机类修补材料以环氧树脂为主，该种材料抗腐蚀、抗冻和抗渗性能优良，有着较好的抗压强度和黏结强度，但在恶劣环境下的抗老化能力一般，材料成本较高。无机类修补材料以水泥为主，通常的普通硅酸盐水泥材料成本低、施工简便，有着较好的后期强度。对于应急抢险工程，可采用高强度早强水泥，缩短修补时间。而有机改性类修补材料综合了有机和无机材料的优点，有着较好的应用前景。实践证明，对开裂区域进行压力灌浆修补时，只要选择合适的灌浆材料，并做好每一道工序的施工质量把控，就可以有效修复裂缝，达到较为理想的处治效果。

2.3合理进行温度控制

在混凝土施工中，温度对混凝土的凝固过程有直接影响，进而影响其内部结构和性能。混凝土温度的控制贯穿配合比设计、混凝土浇筑和养护全过程。（1）在配合比设计阶段的温度控制。配合比设计阶段，通过调整水泥用量、掺合物种类和用量等控制混凝土的水化热，降低混凝土内部温度上升，减少由温度引起的体积变形和内应力，进而防止裂缝的产生。如使用低热水泥、掺入矿物粉末等能降低混凝土的水化热。（2）混凝土浇筑和养护过程温度控制。在混凝土浇筑和养护过程中，也需采取措施，如设立遮阳棚、采用喷雾冷却等方式来控制混凝土的表面温度，防止混凝土过早失水和硬化，以避免由此引发的裂缝。例如，在高温环境下，可使用湿布覆盖、防水膜覆盖等方法减慢混凝土表面的水分蒸发。

2.4裂缝封闭

将封缝胶均匀涂抹在裂缝、注胶底座之间，形成一层连续密封层；注胶底座四周都涂抹一圈封缝胶，增加密封性；注胶底座粘贴膨胀限度纸条，监测灌胶时的膨胀情况；涂抹完封缝胶后，需进行养护，使其固化。一般需养护12h以上，以保证封缝胶的强度、耐久性。

2.5预应力加固

预应力拉杆是预应力加固的主要构件，通过拉杆加固混凝土构件，减小回缩混凝土裂缝，达到控制裂缝发展的效果。在具体施工中，首先要准备好千斤顶、钢筋束、张拉机械等工具设施，做好计算和设计。其次，制作和安装预应力拉杆，计算裂缝情况，完成施工方案审核和优化，然后根据设计方案在相应位置安装预应力拉杆，锚固固定。最后用千斤顶等设备张拉促使裂缝呈现闭合趋势然后固定拉杆。通过这种方式可以有效提高市政桥梁结构的整体性能，避免裂缝扩大。

结语

在开展市政桥梁工程混凝土施工的过程当中，必须要高度重视混凝土的裂缝问题。结合工程的实际情况，采取有效的措施来处理裂缝问题的出现，从而达到提高工程质量的目的，降低其所带来的危害。

参考文献

[1]吴李靖.探讨市政桥梁施工中混凝土裂缝成因分析以及应对措施[J].百科论坛电子杂志,2020,10:1645-1646.

[2]任东军,赵建华.市政桥梁施工中混凝土裂缝成因分析以及应对措施探讨[J].百科论坛电子杂志,2021,13:2407.

[3]宋建钢.探讨市政桥梁施工中混凝土裂缝成因分析以及应对措施[J].数码-移动生活,2022,4:271-273.