关于桥梁裂缝修复技术的研究探讨

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邹浩
摘要：随着我国经济实力的不断提升，我国交通基础设施建设呈现了蓬勃发展的态势，并在全国范围内建设了大量的混凝土桥梁工程。然而，由于施工质量控制不到位的问题，在混凝土桥梁的建设或使用中，出现了大量的质量问题，严重的甚至会危及施工人员及人民的生命安全。本文初步分析混凝土桥梁裂缝产生的原因， 并介绍混凝土裂缝修复方面的一种新材料、 新工艺 —“壁可” 注入法。
关键词： 桥梁 裂缝 修复技术
Abstract: with the improving of the China's economic strength, China's transportation infrastructure construction presented the vigorous development the situation in the country and scope of construction of concrete bridge engineering. However, due to the construction quality control is not in place and, in the construction of the concrete bridge or use, there appear a large number of quality problem, serious and even would endanger construction personnel and people's life safety. This paper preliminary analysis of the causes of concrete bridge crack, and introduce the concrete crack repair of a kind of new materials, new technology-" wall can be "into the law.
Keywords: bridge crack repair technology

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

随着经济发展， 公路建设取得突飞猛进的发展， 在桥梁建造和使用过程中，因裂缝而影响工程质量甚至导致桥梁垮塌的报道屡见不鲜。 混凝土开裂可以说是 “常发病” 和 “多发病” ，经常困扰着桥梁工程技术人员。如果采取一定的技术措施， 加强施工质量管理的力度， 混凝土开裂是可以克服和控制的。
一、 桥梁混凝土裂缝形成的原因
1、 收缩裂缝
混凝土凝固时，由于水泥水化产物的体积比反应前物质的总体积要小，因而产生收缩， 称为化学收缩或凝缩； 混凝土在硬化过程中随着水分的逐渐蒸发， 体积逐渐减小， 称为干缩， 化学收缩与干缩合称为收缩。 混凝土的干燥过程是由表面逐渐扩展到内部的， 在混凝土内部呈现含水梯度，因此产生表面收缩大，内部收缩小的不均匀收缩， 导致表面混凝土承受拉力， 内部混凝土承受压力。当表面混凝土所受的拉力超过其抗拉强度时， 便产生收缩裂缝。
2.温度裂缝
混凝土受水泥水化放热、 阳光照射、大气及周围温度、 电弧焊接等因素影响， 而出现冷热变化时， 将发生收缩和膨胀， 产生温度应力，温度应力超过混凝土强度时， 即产生裂缝， 称为温度裂缝。由于混凝土是热的不良导体， 水化初期放出大量热量难以散发，大体积混凝土浇筑后， 内部温度较外部高， 这将使内部混凝土产生显著的体积膨胀， 而外部混凝土却随气温降低而冷却收缩。 这种内部膨张和外部收缩相互制约， 极易产生温度裂缝。 蒸气养护及冬季施工时如措施不当， 混凝土骤冷骤热， 内外温度不均， 也易产生温度裂缝。当构件较长， 且两端固定时， 由于周围温度变化将产生附加的温度应力，该附加应力和原有内力的合力超过混凝土强度时就会产生破坏裂缝。在新旧混凝土接头处，沿接缝面的垂直方向常因水化热的原因而产生温度裂缝。
3.荷载作用下产生的裂缝
（1） 弯曲裂缝。 在混凝土梁上施加弯矩时， 将产生弯曲裂缝。 对受弯构件和压弯构件来说，弯曲裂缝首先出现在弯矩最大截面的混凝土受拉区。 梁板结构的正弯矩裂缝一般位于跨中， 从底边开始向上发展．负弯矩裂缝位于连续或悬臂粱板的支座附近， 自上向下发展。随着荷载的增大， 裂缝宽度增大， 长度延伸， 缝数增多， 裂缝区域逐渐向两侧发展。
（2） 剪切裂缝。剪切裂缝也称斜裂缝， 首先发生在剪应力最大的部位。对受弯构件和压弯构件， 裂缝往往发生于支座附近。由下部开始， 沿着与轴线成 25o～5Oo 左右的角度裂开。 随着荷载增大。 裂缝长度将不断增长并向受压区发展， 裂缝缝数不断增多并分岔， 裂缝区也逐渐向跨中方向扩大。
剪切裂缝一旦出现， 就应加强观察。如裂缝发展缓慢并限制在受拉区。裂缝宽度在限值以内，此时还允许； 但如裂缝不断发展或者裂缝已接近受压区， 则不论其宽度和长度如何都应及时予以必要的加固处理。
（3）断开裂缝。钢筋混凝土构件受拉时，进入整个截面的裂缝称为断开裂缝。受拉构件在荷载作用下产生的裂缝均沿正截面开裂， 裂缝间距有一定规律。受拉构件在内力较小时， 混凝土和钢筋均匀承受拉力， 随着内力增大， 混凝土内拉应力达到其受拉极限， 产生裂缝并退出工作， 但裂缝宽度小于规定限值， 全部拉力由钢筋承担， 这是允许出现裂缝构件的工作状态。荷载继续增大，钢筋应力达到屈服极限， 钢筋伸长率较大， 裂缝很宽， 超过设计规范允许宽度的许多倍， 这时多为使用所不允许的或构件将接近破坏的状态。
4.钢筋锈蚀引起的裂缝
因混凝土质量较差， 或保护层厚度不足， 或保护层被碳化使钢筋周围混凝土碱度降低， 或有氯化物浸入， 等等， 均可引起钢筋表面氧化膜破坏而发生锈蚀反应； 锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约 2～4倍， 从而对周围混凝土产生膨胀应力， 导致保护层混凝土开裂、 剥离，沿钢筋纵向产生裂缝并有锈迹渗到混凝土表面。钢盘锈蚀使得钢筋有效断面减小， 钢筋与混凝土握裹力削弱， 结构承载力下降。继而将诱发其它形式的裂缝； 而其它裂缝的产生又会加剧钢筋锈蚀， 最后可能导致结构破坏。要防止钢筋锈蚀。 主要应确保钢筋有足够的保护层厚度(保护层亦不能太厚， 否则构件有效高度减小，受力时将加大裂缝宽度)； 施工时应控制混凝土的水灰比， 并应加强振捣， 保证混凝土的密实性： 还要严格控制含氯盐的外加剂用量，对沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、 地下水地区尤其应慎用含氯盐的外加剂。
二、 混凝土桥梁裂缝处治方法—“壁可注入法”
近年来，全国各地兴建了大量的混凝土桥梁， 然而在桥梁建造和使用过程中， 混凝土产生裂缝可以说是 “常发病” 和 “多发病” ， 使桥梁的使用状况受到了不同程度的影响。但是如果早期对裂缝进行技术处理， 便可对其加以控制、 修复。在桥梁裂缝的处理方式中以灌缝较为常见， 主要是通过往裂缝中注入粘结材料， 来达到维修目的。以往的注入法可以分为两大类， 一是以高压在短时间内高速注入；另一种是低压长时间低速注入。但是两种方法都存在缺点， 前一种方法， 密封材料容易发生崩裂， 且材料不能进入缝的最深处， 往往只能在注入口的附近扩散； 后一种方法虽保证了可靠注入， 但长时间人工操作，实用性很低。都不是最经济实用的灌缝处理方法。
1、 加固要点
对全桥构件已经产生的裂缝采用壁可法进行封闭、 修补。
2、 施工工艺及操作要求
（1）对混凝土表面进行处理， 清除松散灰土、 砂粒、 油垢。使混凝土表面干净。灌缝过程中。裂缝宜处于干燥状态 （灌缝有特殊要求除外）。
（2） 灌缝胶必须按所选用产品确定试验的配合比进行拌合，准确称量各组成材料并搅拌均匀。 灌缝胶配好后， 应尽快将其注入到裂缝中， 并在该产品规定的适用期内使用完毕。
（3） 浆液配制。 根据现场施工的实际情况， 进行化学灌浆的配置，并要求达到其性能要求。
（4） 启灌之前， 先接通管道， 打开所有灌浆嘴上阀门，用气压为0.2MPａ 以上的压缩空气将管道及裂缝吹干净. 灌浆压力以 0～0.2MPａ 为宜,压力逐渐升高,心止骤然加压使裂缝扩大.
（5） 缝隙全部注满后应晋格控制质量,灌缝结束后应检验灌缝效果及其质量。 凡有不密实或重新开裂等不合格的情总况， 应采取补灌等强补措施， 确保质量。必要时可钻芯取样以检查灌缝是否饱满、 密实， 以保证满浆封闭质量。
（6）对于宽度在 0.05～0.15mm 之间的裂缝,对处表颜色较深的封缝物均要清除干净,重新用 107 胶或 801 建筑胶水泥(混白水泥)刮抹,外观平整。
3、 壁可法的优点
（1）对裂缝中的任何凹槽和角落都能进行可靠的注入
（2） 借助注入器的内部压力注入，不需要把裂缝扩大为 V 形缝及预埋管， 注入过程可持续很长时间， 而无需人力。
（3） 注入材料可以完美地渗入到裂缝的最末端， 甚至包括钢筋与砼间的缝隙。
（4） 均匀而可靠的压力控制。 当注入器外径膨胀至 28 毫米， 即充满注入量限制套时， BL 注入器通过橡胶均匀收缩自动注入，这就实现了简单而可靠的压力控制。
（5） 注入材料的硬化容易确认。 检查留在注入器中的材料即可知道缝中材料的硬化状态。
（6）壁可法所用的修补材料也与传统的环氧树脂材料相比也有自己明显的特点。
①良好的柔韧性。 固化后仍保持良好的韧性， 在裂缝受到冲击和震动时不会脱离。
②良好的渗透力。 灌注胶粘度为 300-500 厘泊， 具有良好的渗透力， 保证该材料注入后的结合强度和一体化效果。
③良好的抗收缩性。 这种超低粘度的注入材料不含稀释性溶剂，固化后不发生收缩。
④瞬间固化。注入材料固化过程分两个阶段：在达到临界温度前， 材料以液态存在； 在达到临界温度后， 材料在极短的时间内迅速固化， 可达到最终强度的 70%。
⑤出众的耐久性。 材料硬化后具有极强的抗水性和化学稳定性。不会受到雨水、 海水、 酸、 碱、 碱溶液、 二氧化碳的破环，其寿命远大于混凝土结构本身。
4、 存在缺点
施工过程中发现， 只有当注入器橡胶灌膨胀充满限制套时， 才表示该裂缝胶已灌满， 因此就有一部分置留在橡胶管内， 浪费较大。进注入工具， 减少浪费值得研究。
三、结束语
总之， 通过在部分混凝土结构裂缝修补的实践， 壁可法获得了广
泛赞誉。我国在铁道系统、公路系统及水利水电系统都有得到了应
用， 为我国混凝土结构裂缝的修复工作提供了一种新的方法。