钢筋混凝土桥梁裂缝成因及修补措施

1桥梁混凝土裂缝形成的原因及分类 1.1混凝土应力形成的裂缝 1.1.1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。当表面棍凝土所受的拉力超过其抗拉强度时.便产生 收缩裂缝。 1.1.2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琶难以 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。这种内部膨胀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。 1.2荷载作用下产生的裂缝 1.2.1育曲裂缝 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梁板的支座附近，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。 1.2.2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250一500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。 1.2.3断开裂缝 钢筋混凝土构件受拉时，进人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。 1.2.4扭曲裂缝 混凝土构件受扭转与弯曲同时作用而产生的裂缝称为扭曲 裂缝，该裂缝一般呈450倾斜方向。钢筋混凝土构件在扭曲作用 下.产生的裂缝一般有许多条.裂缝出现后混凝土保护层剥落，扭 曲产生的扭矩改由钢筋承担，直至钢筋滑动时构件完全破坏。 1.2.5局部应力引起的裂缝局部应力引起的裂缝主要表现在:墩台支座受到较大局部 压力;构件突然受到冲击荷载;位于构件角隅处等。 P1裂缝状态判断 钢筋混凝土结构在使用状态下出现裂缝属于正常现象。但 理论和大量实验表明，结构的破坏又往往从裂缝开始，因此可以 把桥上的裂缝分为“有害裂缝”和“无害裂缝”。“有害裂缝”主要 指对桥梁结构的承载能力、变形、节点构造的牢固程度等有直接 影响或严重影响的裂缝，如由于墩台不均匀沉降、倾斜造成上部 结构的裂缝;由于主筋腐蚀而膨胀所引起的顺向裂缝等。.‘无害 裂缝”主要指不会对桥梁结构正常受力产生不良影响的裂缝，但 也不能认为裂缝绝对的无害。例如钢筋混凝土梁跨中部分的竖 向弯曲裂缝，其出现是正常的，但若裂缝的宽度及高度发展很快。 裂缝条数显著增加，就预示着可能会由此发生破坏。混凝土裂缝 状态一般可从裂缝宽度、裂缝发展情况以及变形等其他损害情 况来综合考虑找出原因，作出符合实际的评价。看其是’‘有害裂 缝”还是‘’无害裂缝”，若有害，其有害程度如何、以决定是否需要 修补，是需要马上修补，还是需要进一步观察。 裂缝是否需要修补，除根据《公路桥涵施工技术规范)中裂 缝的容许伯L}卜，还应考虑以下几个方面的因素:①对发展性的裂 缝，一般来说应测定其随时间的变化情况并以此作为判断是否需 要修补的参考资料，一般认为裂缝宽度在6个月期间增大0.1二 以上时，就应首先考虑修补;②裂缝宽度虽未增大，但裂缝数量增 多时;③裂缝在0.3 mm以上时;④裂缝宽度为0.2，左右，但认 为对结构产生危险时。 3裂缝的修补方法 3.1表面封闭修补法 3.1.1表面涂抹法 通常是在混凝土表面沿宽度较小的裂缝涂抹树脂保护膜，在 裂缝宽度有可能变动时，可采用具有跟踪性的焦油环氧树脂等材 料。在裂缝多而且密集或者混凝土老化、砂浆离析的结构物上也 可大面积涂抹保护膜。 3.1.2 "V”形或‘'U”形楷口充填修补法 在用上述表面涂抹处理不能充分修补的情况下，可采用此方 法:在混凝土表面沿裂缝凿出“V”形或“U”形槽口，然后用树脂砂 浆充填修补。填补前要用钢丝刷清除凿后已浮动的混凝土碎片， 必要时可先上底层涂料，然后填塞树脂砂浆。 3.1.4表面喷装法 在经凿毛处理的裂缝表面，喷射一层密实而且强度高的水泥 砂浆保护层来封闭裂缝的一种修补方法。根据裂缝的部位、性质 和修补要求与条件，可采用无筋素喷浆，或挂网喷浆结合凿槽嵌 补等修补方法。 3.1.5打箍加固封闭法 当钢筋混凝土产生主应力裂缝时，可采用在裂缝处加箍使裂 缝封闭的方法。箍可用扁钢焊成或圆钢制成，可以直箍也可以斜 箍，其方向应和裂缝方向垂直。箍与梁的上下面接触处可垫以角 钢或钢板。角钢或钢板面积及箍的横截面积，按修补加固部位主 应力的大小、箍的安全应力及混凝土的抗压强度通过计算确定。 3.2压力滋桨法修补裂缝 先将结构物的裂缝或孔隙与外界封闭，仅留出进浆口及排气 孔，然后将配制的较低H IS度的浆液通过压浆泵以一定的压力将浆 液压人缝隙内并使其扩散、胶凝固化。以达到恢复整体性、强度、 耐久性及抗渗性的目的。 3.2.1水泥灌浆修补法 实施灌浆前应对修补部位裂缝再仔细检查一遍，以确定修补 数量、范围、钻孔眼位置及浆液数量。灌浆一般采用不低于42,5级的 普通硅酸盐水泥，灌浆压力一般为4.05、105 Pa一6.08、105 Pa，浆 液浓度一般不小于1.6:“水与水泥的质量比)。灌浆加压设备，在 工程量较大时宜采用灌浆机、灌(压)浆泵，也可采用风泵加压。 工程云不大时可用手压泵施工，工程量特小时，可采用类似打气 筒等工具改制成的注射器施工。 灌浆材料应具备粘结强度高、可灌性好等基本要求，一般常 采用环氧和甲凝2类材料。环氧灌浆是以环氧树脂为主体，它的 猫结力强、稳定性好、收缩小、耐腐蚀及机械强度高，裂缝宽度在 0.1二以上时采用环氧灌浆。甲凝灌浆是以甲基丙烯酸甲醋为 主体，它具有猫度低、可灌性好、抗拉强度高等特点，常用于修补 裂缝宽度在0.1 mm以下的细裂缝。 灌浆一般采用纯压法灌浆。对于细小裂缝浆液需要较长的 胶凝时间，常采用单液法灌浆，此时将所用的浆液在泵前混在一 起，用灌浆机进行灌注。对于较宽的裂缝，要求浆液胶凝时间较 短，常采用双液法灌浆，此时将所用的浆分成2大部分，用灌浆 机分2路送至灌浆孔口混合装置再灌人裂缝。 灌浆可采用单孔或群孔同时灌浆，但必须留有一定数量的排 气孔。当在长裂缝上同时布有几个灌浆孔时，可按裂缝的深浅由 下而上的顺序进行灌浆。当用灌浆泵进行灌浆时，压力一般由小 至大逐步升高，达到设计压力后，再保持压力稳定，直至灌浆达到 一定要求再将阻塞器上的进浆管阀门关闭，以使裂缝内浆液在受 压状态下胶凝固结。 灌浆完毕待浆液聚合固化后，即可将灌浆嘴一一拆除，并用 环氧胶泥抹平;最后对每一道裂缝表面再刷一层环氧树脂水泥 浆，确保封闭严实.并使其颜色与混凝土结构尽量保持一致。 3.3粘贴钢板法 将整个钢板.贴于待修补的裂缝位置上，使其与原有的混 凝土成为整体，从而提高对活载的抵抗力。用于粘贴的钢板厚度 一般为4.5 mm一6 mm，而混凝土与钢板的猫结剂一般采用环氧 基液猫结剂。 3.3.1注入法钻贴钢板 在混凝土表面与钢板之间加垫块等使两者之间保持一定空 隙，并用环氧树脂胶泥封闭四周，而后从注人口注人环氧树脂，同 时排出空隙中的空气。由于是从一方注人因而容易残留气泡，施 工时一般用木褪随时敲打钢板来确定是否灌实。这种施工法虽 然费时，但即使混凝土表面不平整也可进行施工。 3.3.2压钻法粘贴钢板 在混凝土表面及钢板表面各涂上1 mm一2 mm厚的环氧树 脂，然后利用已固定在混凝土中的锚杆把钢板压紧在混凝土面 上，随着环氧树脂被挤出，H .1,贴面之间的空气也被排出。用这种 方法一般不会残留气泡,结效果也好，此法适用于混凝土表面 平整的场合。

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