论桥梁混凝土裂缝的成因及处理

周 杨

（江苏省大丰市路桥工程总公司，江苏 大丰 224100）

建筑行业科技推动了桥梁工程的变革发展，许多新型桥梁结构开始在交通系统中发挥作用。我国现有桥梁主要分为钢架桥、梁桥、拱桥等多种形式，而混凝土材料在不同桥梁中的应用相对广泛。因材料质量的特殊性，混凝土作为桥梁主体结构时易面临多种病害风险，处理不及时将阻碍桥梁使用功能的正常发挥。裂缝已经被公认为桥梁病害的常见现象，应详细分析裂缝成因且提出解决方案。

1 混凝土结构的工程价值

材料是建筑物铸造成形的基本组成要素，注重建筑材料质量是保障工程价值的前提条件。混凝土是现代交通建筑设施作业中不可缺少的混合料，因材料使用性能相对优越（见图1）而得到推广使用。我国交通系统改良设计之后，桥梁工程建设范围逐渐拓宽，新型材料技术也开始得到普及应用。混凝土结构是基于新材料工艺筑造的构成体，选用优质混凝土作为工程的主体框架，可发挥出多方面的工程价值。

图1 混凝土的特点

1.1 整体性

传统桥梁结构仅单一使用砂浆材料作为组合体，筑造成某一种建筑结构形式，这种方式仅适用小范围的建筑构造要求，遇到大范围建筑结构则难以满足应用功能的特性要求。如：旧式桥梁建造时期因材料技术条件有限，桥梁工程局部结构缺少必要的完整性，影响了交通运输性能的发挥[1]。使用混凝土结构可保持桥梁的完整性，用其作为支撑体可降低桥梁病害的发生率。

1.2 耐久性

混凝土结构不仅在材料质量方面有所改进，对桥梁结构也起到了相应的加固作用，用其作为桥梁支撑体保障了桥面交通功能的持久发挥。混凝土结构的耐久性表现在：首先，混凝土结构改变了早期桥梁建筑的脆弱性特点，用高质量混凝土筑造桥梁结构，增强了桥梁的稳定性；其次，新混凝土结构选用粘合性更强的材质，可有效抵制外界因素对承重结构造成的破坏作用。

1.3 经济性

桥梁新型结构的设置具有一定的经济价值，节约了项目建设的成本耗资。一般情况，混凝土主要采用原始粗细集料配制而成，根据桥梁建造工艺要求按照适当的比例调控。混凝土原材料采购成本较低，用其建设交通桥梁可起到较好的保护作用，也为建设单位创造了理想的经济收益。如普通桥梁正式通车之后，因材料质量不合格而出现问题，增加了施工单位的维修成本。

2 桥梁混凝土裂缝成因

混凝土结构凭借其独特的使用优点，在建筑工程里得到了推广使用，为现代桥梁建筑施工创造了有利的条件。但是，随着桥梁建筑在交通运输体系里发挥着越来越多的作用，桥梁所承受的交通压力也越来越大。高车流量载入桥面会破坏桥梁的综合性能，造成了多种病害事故的发生。裂缝是桥梁施工普遍存在的结构病害之一，因裂缝成因复杂多样，施工单位在处理裂缝时面临较大的难度。

2.1 结构方面

桥梁之所以具备了良好的交通功能，多数依赖于其内部结构作用的发挥。现代桥梁结构形式相比早期有了很大的改进，可分为上部结构、下部结构、支座等核心构成，另外添加一些配套设施便可组成完整的桥梁。桥梁结构形式的多样性，导致桥梁在建造环节易产生结构性裂缝，这主要是由于桥梁组装工艺方法不当所致。如：桥梁上下部结构在安装时，配件组合的紧密程度不足，承载力超标时会造成裂缝问题的出现。

2.2 材质方面

上述提到，混凝土是桥梁施工的主要材料，混合料质量决定着桥梁交通性能的高低。相反，材料也是导致混凝土结构裂缝发生的关键因素，这与现场材料配制工艺存在着较大的关联。混凝土材料是由砂、石、水、水泥等基本元素配制而成，当原料调配比例与标准要求不一致时，摊铺混合料之后便会产生明显的裂缝。如混凝土中水泥是胶凝材料，水泥型号与桥梁工艺要求不配套，混合料性能减弱而造成病害。

2.3 温度方面

外界温度变化对混凝土结构产生的作用力尤为显著，特别是温度交替变化引起的温差值，这是混凝土塑性形变的直接原因。温差变化直接带来了膨胀、收缩等异常变形，这些对桥梁结构的破坏力很大。以桥墩为例，桥墩与上部结构及支座之间组成联合体，桥墩自身承载着较大的重力荷载，当温度交替变化时桥墩结合处易出现明显的变形现象，进而对整个桥体的完整性造成毁坏。温度裂缝具有可延伸性特点，应当及时采取措施处理。

3 处理桥梁裂缝病害的综合措施

裂缝对桥梁工程造成的不仅仅是功能方面的破坏，对项目工程建设的经济收益也有影响，若不及时检修处理会影响到桥梁设施的持久利用。考虑到桥梁结构裂缝成因的复杂性，施工单位在编制病害处理方案时也要全局分析，针对各种裂缝成因提出切实可行的处理方案。

3.1 钉合法

当必须恢复主裂缝断面的抗拉强度时，使用钉合法比较适宜。特别适宜在不损坏周围结构的情况下用来锁闭活动裂缝，防止桥梁裂缝延伸造成更大的破坏范围。用相对薄而长的金属——缝合U型钉跨过裂缝嵌入事先开好的槽沟中，用无收缩砂浆或者环氧树脂基粘合剂来固定，综合改善桥梁裂缝处的破坏范围[2]。

3.2 树脂灌注法

环氧树脂是最常见的裂缝灌注材料，适用于多数桥梁裂缝的检修处理（见图2）。它具有较高的机械强度，并能抵抗混凝土所遇到的大多数化学侵蚀，树脂可以灌入到0.05mm的裂缝[3]。除某些特殊的环氧树脂之外，当裂缝是活动的、有渗漏的、不能干透的或者裂缝数量极多时，通常不易采用树脂灌注法。

图2 灌注胶的工艺流程

3.3 聚合物浸入法

聚合物浸入法包括：

a）重力渗入法 低粘度的液态树脂可用来密封路面以及桥面的不小于0.1mm的裂缝，将树脂涂刷到桥梁裂缝表面上，使树脂溢于裂缝表面，起到一定的裂缝加固作用；

b）真空渗入法 该方法更适合封闭多重无规则表面裂缝，先将裂缝表面密封，抽去空气，使裂缝中和孔隙中的空气全部排除，在大气压力下用纯环氧树脂浆料注入裂缝表面中。

3.4 表面封闭法

对于小范围裂缝的处理操作，可选用表面封闭法进行加固，这是最简单和最普通的裂缝修补方法，该法用于修补对结构影响不大的静止裂缝，通过密封裂缝来防止水汽、化学物质和二氧化碳的侵入，抑制桥梁裂缝的扩散。早期旧桥梁在改建过程中，多数采用表面封闭法处理一些小型裂缝，用最简单的工艺减小裂缝的破坏力。

3.5 灌浆法

此方法包括：

a）普通水泥灌浆 大体积水坝、厚混凝土墙或者水工结构的岩石基础上的裂缝，有时通过注入硅酸盐水泥砂浆来密闭；

b）聚合物灌注 氨基甲酸乙酯或者丙烯酰胺聚合物的灌浆料和水反应后形成固态沉淀物或泡沫材料，起到封闭裂缝的作用[4]。这种方法可在潮湿环境中使用，对于气候不稳定区域裂缝处理的效果较好。

4 结语

随着桥梁在交通系统里发挥越来越大的作用，国内开始积极投资桥梁工程建设，以满足地区架空交通线路的改造需求。混凝土是桥梁常用的结构形式，因其配备了专用的工程材料，使桥梁结构性能具备了多方面的保障。与此同时，混凝土桥梁裂缝病害也对工程质量造成了不利影响，施工单位必须深入分析桥梁裂缝的成因，制定切实可行的处理方案。

[1]林永清.分析兴建桥梁工程的交通应用价值[J].四川建筑科学研究，2011，20（10）：62-64.

[2]龚少红.新时期桥梁工程改造期间面临的病害问题[J].现代交通技术，2011，18（3）：43-45.

[3]庄芸青.我国交通桥梁混凝土结构裂缝的成因及处理[J].道路工程建设，2009，27（15）：98-100.

[4]周伟新.树脂灌注法与其它方法联用处理裂缝的成效对比[J].山东科技，2011，40（13）：66-68.