鄧勇邦

摘要：
   由于混凝土的價格便宜且抗壓性能好，因此在橋涵工程建設中得到了廣泛的應用。但是混凝土也存在著一定的缺陷，主要表現為易開裂及抗拉能力差等。因此本文就針對混凝土橋梁結構裂縫的成因及防治展開研究。
關鍵詞：混凝土橋梁結構；裂縫；成因；防治
一、裂縫的成因及種類
（一）荷載導致的裂縫
常規的靜、動荷載以及次應力均會使混凝土橋梁產生裂縫，我們就稱之后荷載裂縫，這種裂縫又分為次應力裂縫及直接應力裂縫兩種，所謂的次應力裂縫指的是外荷載所引起次應生而出現的裂縫；而直接應力裂縫則是外荷載引起的直接應力而出現的裂縫。在實際的工程項目中，比較常見的是次應力裂縫，多數屬于張拉、剪切或者劈裂等性質。
（二）溫度變化導致的裂縫
混凝土自身具有熱脹冷縮的性質，如果外部或者內部環境出現變化，混凝土就會產生變形，如果變形受到一定的約束，則其結構內部就會產生應力，一旦應力超出了混凝土的抗拉強度，裂縫就隨之產生。在一些跨徑較大的橋梁中，溫度應力甚至可以超出活載應力。與其它裂縫最大的不同是溫度裂縫會隨著溫度的變化而變化。導致溫度變化的主要原因包括日照、溫差、水化熱、驟然降溫或者冬季施工不當等等。
（三）收縮而導致的裂縫
    混凝土結構最常見的裂縫問題多數是由于混凝土的收縮導致的，而在收縮的種類中，干縮及塑性收縮又是造成混凝土發生變形的主要因素。相關的研究結果證明，造成收縮裂縫最主要的原因包括水泥的品種、標號和用量、混凝土中骨料的品種、外摻劑及水灰比、養護方式和振搗的方法、外界的環境等等。
（四）地基變形導致的裂縫
    因為基礎會發生豎向不均勻沉降，或者水平方向產生位移，從而結構中會出現附加應力，這種附加應力會超過混凝土的抗拉能力，從而造成結構裂縫的產生。造成基礎不均勻沉降的主要因素包括前期地質勘探精度不足和試驗資料不準確；地基地質的差異過大；結構的荷載及基礎的類型差異過大；地基凍脹以及活動斷層、溶洞和滑坡體等不良地質。
（五）鋼筋銹蝕導致的裂縫
    因為在施工過程中，控制措施較差導致保護層的厚度不夠，混凝土的保護層就受到空氣中二氧化碳的侵蝕，造成鋼筋表面的碳化，從而降低鋼筋四周混凝土的堿度；或者由于介入了氯化物致使鋼筋四周含有較高的氯離子，從而破壞鋼筋表面的氧化膜，出現銹蝕，銹蝕的產物氫氧化鐵的體積呈數倍增長，出現膨脹應力，最終造成混凝土的裂縫或者剝離，出現裂縫且銹跡會滲入到混凝土的表面。因為出現銹蝕，不但會減少鋼筋有效斷面的面積，削弱了鋼筋和混凝土的握裹力，降低結構的承載力，而且還會誘發其它形式的裂縫，加快破壞結構的速度。
（六）凍脹導致的裂縫
當空氣中的溫度在零度以下，由于混凝土吸水飽和，所以會出來冰凍的現象，原本游離的水變成凍，體積發生膨脹，從而混凝土就會出現膨脹應力。此外，混凝土凝膠孔中存在的過冷水，其結冰條件為-78度以下，在微觀結構中會進行重新分布或者遷移，造成滲透壓，導致混凝土的膨脹壓力增加，降低了混凝土的強度，最終出現裂縫。特別是在混凝土初凝階段，受凍最嚴重，在混凝土成齡后會有很大的強度損失。
（七）施工材料質量導致的裂縫
    通常混凝土的主要組成材料包括水泥、砂、拌和水、外加劑以及骨料和摻合料等等。如果材料質量不合格，或者雜質的含量多，都會造成混凝土結構產生裂縫。比如，水泥的安定性及強度達不到要求，或者受潮、過期、較高的含堿量等；砂石滑料的粒徑過細，級配不良，較大的空隙率等，會加大水泥與拌和水的用量，使得混凝土強度受到影響，加大收縮。如果砂石的含泥量大，也會使混凝土的強度、抗滲性及抗凍性有所降低；其它一些輕物質或者有機質的含量過多，會使水泥的硬化過程放慢，從而降低混凝土的強度，尤其是早期強度；而砂石中的硫化物會和水泥中鋁酸三鈣產生化學反應，導致體積膨脹。此外，如果拌和水和外加劑中的氯化物含量過高，則會對鋼筋銹蝕產生直接影響。
二、裂縫的處理措施
（一）工程概況
   某工程橋梁跨徑為20m、8孔的鋼筋混凝土T梁，因為該橋梁修建時間較長，無論是施工質量還是技術措施均有一定的問題，加之日益增加的交通量，造成橋梁的承載力不足，尤其是產生裂縫后影響到了結構的耐久性、強度、剛度以及外觀。通過對該橋梁進行全面的病害檢查，做了相關的檢測研究，發現T梁底板處存在大量橫向裂縫，而腹板則出現斜裂及豎向裂縫等問題。底板的裂縫寬度約為0.2到 0.4mm，而且一些裂縫已經貫通了底板。
（二）問題分析及處理策施
1、裂縫的主要成因分析
   首先來看一下垂直裂縫的成因：由該橋出現垂直裂縫的部位來看，結構截面中點是裂縫的最大值，不只是中部一處有裂縫，而且出現了數條有規律性的裂縫。這是由于中部出現第一條裂縫時，結構就會為兩塊，每塊中部的最大應力值均比混凝土的抗拉強度要大，因此又分裂為兩部分，直至中部的拉應力小于混凝土抗拉強度為止。其次為產生橫向裂縫的原因：這是由于斷面的強度不夠，造成驗算裂縫時無法滿足實際的要求。有些斷面有尺寸不夠、混凝土標號較低以及受力鋼筋不足等問題。如果截面的正應力超出限定值，就會在正彎矩下緣和負彎矩上緣出現裂縫，這種裂縫的特點就是由一側向外延伸，直至貫通全截面，如果嚴重時會沿著腹板垂直上升，在集中彎矩附的分布。如果主拉應力超出限度，裂縫會呈現出從腹板中部向上、下緣延伸的特點，并且大概為45°方向。第三，縱向裂縫的成因：出現這種問題主要是因為結構的配筋不合量，構造腹板的鋼筋密度不夠。
2、處理措施
   第一，處理表面的裂縫時，先沿著裂縫的走向采用人工鑿出一條約3公分的坎口，采用高壓壓注環氧砂漿的方法，按照裂縫寬度的大小進行膠液的灌注，在灌注過程中要進行適當的調整，按照自下往上的順序進行施工。灌漿的基本流程如下：先對裂縫的表面進行處理，然后把壓漿咀埋設好；封閉裂縫后要進行仔細檢查，然后進行壓漿液的配置，再進行壓力灌漿，進行封口后再進行最后的外觀處理。
   第二，一些細小的裂縫通過表面處理將其進行封閉即可，表面處理的過程如下：先用鋼絲刷把混凝土表面做打毛處理，然后用水清洗干凈自然干燥，接下來在裂紋表面鋪貼上環氧樹脂浸漬的玻璃布即可。
   第三，一些寬度比較大但是在剔槽是不會對已施加的預應力損失產生影響裂縫，可以通過充填的方法進行處理。其處理過程如下：在混凝土的表面沿著裂縫的兩側挖鑿出兩條溝槽，將中間部分剔除，使其形成“V”形槽，并將其清理干凈，用水沖濕，接下來刷素水泥漿，再將膨脹砂漿填充進去，在表面抹壓濕面進行養護。
  第四，在處理剝落或者露筋等部位時，可以采用梁底添置鋼筋的方法進行加固，其過程如下：首先清除鋼筋的銹跡，鑿掉已經松動的保護層，如果露出主筋則把原箍筋切斷拉直；接下來把需要補充的鋼筋纏上或者焊接在暴露的原有主筋之上；第三步進行箍筋的恢復，即接長原箍筋并焊接成型。此外，如果損壞的面積不大，則利用環氧砂漿進行修補即可，如果損壞的面積過大，則采用高標號的水泥砂漿進行噴注。最后進行混凝土保護層的澆筑，材料為環氧樹脂混凝土。
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