浅谈混凝土桥梁裂缝的分类及其防治方法

张 鲲

裂缝是混凝土结构最常见的病害,公路工程也如此。随着高速公路通车时间的延长,沿线桥梁梁板的裂缝数量将会日益增多,而且裂缝宽度、长度也在不断增大。严重的会危及桥梁的使用,为此需要对已通车的高速公路上的桥梁经常进行监测,发现裂缝及时进行处理,保证高速公路的正常运行。目前我国对通行高速公路的维修基本上是围绕着路面维修,桥梁方面很少。下面结合本人多年工作经验简要谈谈高速公路桥梁梁板裂缝的诱发原因及处理方法的观点和建议。

1 桥梁梁板裂缝的类型与产生的原因分析

1.1 腹板上的竖向裂缝

腹板上的竖向裂缝是最普遍也是较为严重的一种裂缝。当梁跨径大于12 m时,裂缝多处于薄腹部分,在梁的半高线附近裂缝宽度较大,一般在0.15 mm～0.3 mm左右。跨度越大,裂缝越宽越长,经荷载作用后,向上下两端延伸,一般向上至腹下翼缘梁肋处;裂缝一般在跨中地段宽度大,两侧逐渐变窄;裂缝部位及走向在一片梁的内外侧有的大致吻合,形成对裂或环裂,外侧裂缝比内侧长而宽。当梁跨径小于10 m时,裂缝细小,多数裂缝系由梁肋向上越来越细,上端到腹板顶部腹板上两端细、中间宽的裂缝较少,仅属个别现象。

原因分析:设计上存在缺陷,如梁跨度较大、梁身较高、梁肋较薄且分布钢筋较稀;施工质量影响,养护不及时;温度及周围环境条件的影响。

1.2 腹板上的斜裂缝

腹板上的斜裂缝是钢筋混凝土梁中出现最多的一种裂缝(跨度在10 m以下的梁,裂缝相对较少)。裂缝多在跨中两侧,离跨中越远倾斜角度越大,离跨中越近倾斜角越小,倾角约在15°～45°之间(跨度在10 m以下的梁为 10°～30°左右,第一道裂缝多出现在距支座0.5 m～1 m处)。腹板变更截面者,裂缝由梁的半高处向上、下端斜伸。不变更截面者,裂缝多由下翼缘向上斜伸。裂缝宽度一般在0.3 mm以下。

原因分析:1)设计上的缺陷。因混凝土收缩,预先使梁产生微观裂缝或存在一定的初拉应力,同时腹板受拉区实际上受到了影响,中轴要比计算低,因而增加了剪应力,加上拉应力的作用,致使主拉应力较计算大,混凝土不能负担时,就会产生裂缝。2)施工质量不良,加速了裂缝的产生和发展。

1.3 下缘受拉区的裂缝

下缘受拉区的裂缝多发生于梁跨中部,梁跨度越大,裂缝越多;自下翼缘向上开展,至翼缘与梁肋相接处停为0.1 m～0.2 m。宽度约为0.03mm～0.1 mm,跨度小于10m的梁,其裂缝在0.03mm以下。

原因分析:混凝土收缩和梁挠曲导致裂缝的产生。

1.4 梁底面纵向裂缝

梁底面纵向裂缝属个别现象,其走向是沿下翼缘主筋方向开裂。

原因分析:由混凝土保护层过薄或掺入氯盐等速凝剂所造成,应予更换大梁。

1.5 网状裂缝

网状裂缝细小,宽度约为0.03 m,用手触及有凸起感觉,无固定规律。

原因分析:多为混凝的表面龟裂。另外还有施工运梁不当,支承点偏向跨中,使支承点上部产生负弯矩引起的上部裂缝;墩台下沉引起的梁顶端裂缝;施工分层浇筑,间隔时间太长引起的近似水平方向的层裂缝等。

2 混凝土桥梁裂缝的处理方法

2.1 表面修补法

表面修补法是一种简单、常见的修补方法,它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及浅层裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹环氧水泥胶泥或在混凝土表面涂刷水泥漆等防腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面粘贴碳纤维布等措施。

2.2 灌浆、嵌缝封堵法

灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

2.3 结构加固法

当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的方法主要有:加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固等方法。

2.4 混凝土置换法

混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法,此方法是先将损坏的混凝土剔除,然后再置换新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有:普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。 落实工作职责,明确工作机制,完善公路标志标线,加大农村公路路政管理力度,以保障农村公路完好、安全和畅通。对于乡村公路的路政管理工作可以结合养护管理工作,采取委托管理等多种方式,充分调动乡镇政府、村委会和沿线村民保护公路的积极性。6)加强爱路、护路宣传。通过广泛的、多种形式的舆论宣传和各级各部门的共同努力,倡导人人爱路、护路的意识,营造公路管养氛围,引导广大群众积极维护公路畅通,为泽州经济、社会发展创造一个良好的交通环境。

[1] 毛春梅.浅议农村公路养护与管理[J].山西建筑,2008,34(5):287-288.