橋梁裂縫注漿修補材料及技術

一、前言

現如今的橋梁大多是采用混凝土進行施工建設，在投入使用之后，經常會出現許多的裂縫，嚴重影響了橋梁的安全。為了較大程度的減少裂縫產生的影響，我們需要采取合適的技術。

二、混凝土橋梁裂縫的種類和產生原因

1.荷載引起裂縫的產生原因

混凝土橋梁在靜荷載、動荷載以及應力荷載下產生的裂縫統稱為荷載裂縫，而導致橋梁工程出現荷載裂縫的原因為：

（1）設計階段的原因。不同的荷載，所導致出現的裂縫形式也是不同的，而荷載裂縫大都出現在受剪區域和受拉區域，假如受壓區域也出現了沿受壓方向的短裂縫，這就說明其結構承載力已經達到了，過這個結構就會遭到破壞，通常原因都是截面的尺寸過小導致的。計算的過程中，理論與實際的偏差很大；或是內力與配筋的計算錯誤；或是結構的安全系數不符合要求等。另外，設計時如果沒有考慮到工程實際施工的合理性和可能性，那么也會導致裂縫的出現，從而腐蝕鋼筋；

（2）施工階段的原因。施工時，橋梁結構中經常要進行開洞、設置牛腿以及鑿槽等操作，這些操作都是很難準確的進行模擬計算的，通常都是要根據過往的施工經驗設置受力鋼筋。在受力構件挖孔后，在孔洞附近就會產生應力集中，而如果處理不當，受力鋼筋的截斷處以及構件形狀的突變處就很容易產生裂縫。如果不按照圖紙要求進行施工，或是沒有充分的了解預制件結構的受力特點，或是擅自改變了受力模式以及更改了施工順序，也都會導致荷載裂縫的出現。

2.溫度引起裂縫的產生原因

由于混凝土是具有熱脹冷縮的性質，所以當結構內部或是外部環境的溫度發生變化時，混凝土也會變形，倘若變形受到了約束，那么就會產生結構應力，這個結構應力如果是大于混凝土構件的抗拉強度時，那么就出現了溫度裂縫。在很多大跨徑的橋梁中，溫度應力都是過了活載應力的，并且其會隨著溫度的逐漸升高而擴張。實際施工時，溫度裂縫是較為常見的一類裂縫，而導致其產生的較重要的原因就是混凝土的縮水收縮和塑性收縮。

3.鋼筋銹蝕引起裂縫的產生原因

如果混凝土保護層的厚度不夠或是質量較差時，鋼筋表面就會受到二氧化碳的侵蝕炭化，隨后在氯化物的作用下，鋼筋表面的氧化膜也會遭到破壞，鋼筋中的鐵離子就會與水和氧氣發生化學反應，從而生成大量的氫氧化鐵，鋼筋保護層的混凝土逐漸就會出現剝離和開裂的現象，從而產生裂縫。當鋼筋受到銹蝕時，其有效的斷面面積會大幅度的降低，從而減弱了混凝土和鋼筋之間的握裹力，結構的整體承載力也降低了，還可能會導致其他類型裂縫的出現。

4.施工工藝質量引起裂縫的產生原因

在橋梁混凝土結構的制備、澆筑、拼裝、運輸、儲存、吊裝以及起模等作業過程中，如果施工的質量不符合要求或是施工工藝不合理，也會導致各種類型裂縫的出現，施工常見的原因有：（1）混凝土澆筑時，如果速度過快，那么其流動性就會很差，硬化的過程中由于混凝土本身的沉實度不足，硬化后的沉實度就會過大，在澆筑作業完成后的幾個小時內就會出現塑性收縮裂縫。而如果混凝土運輸的時間和攪拌的時間過長，水分蒸發也就越多，這就影響了混凝土的塌落度，從而導致不規則的收縮裂縫的出現。（2）在施工的準備階段，如果支架的剛度不符合要求或是對其的壓實度不足，那么支架就會出現不均勻沉降的情況，也會導致裂縫的出現。另外，混凝土的強度不足、拆模過早等原因也會導致荷載裂縫的出現。（3）用泵運送混凝土時，要想保證混凝土有較好的流動性，就必須增加水泥和水的用量，那么就增大了水灰比，混凝土硬化時的收縮量就會大幅度的提高，從而導致不規則裂縫的出現。

三、橋梁裂縫處理方法分析

1.橋梁裂縫僅進行表面封閉涂裝可能帶來的后果分析

混凝土橋梁梁體由于承受車輛荷載的作用，而且往往處于風、雨、陽光等直接作用下，因此橋梁結構產生的裂縫大多是隨時間而變化的活動裂縫。對于活動裂縫，由于表面處理法無法深入到裂縫內部，對裂縫的擴展往往無法追蹤其變化。而且表面涂裝層受陽光的直接照射，這樣就加速了表面涂裝材料的老化，從而引起涂裝層產生裂紋、粉化甚至脫落。涂裝層破壞以后，外界環境的水分就可以很容易進入結構內部，從而造成鋼筋銹蝕、凍融破壞及堿集料反應等耐久性破壞。再者，僅進行裂縫表面封閉涂裝處理的混凝土橋梁，開裂粱體仍未膠結成一整體，這樣處理后的梁體剛度及疲勞性能仍與未處理**樣沒有得到任何提高。

2.注漿修補對活動裂縫的約束影響分析

對于非穩定型的橋梁裂縫，較有效的處理方法是采用注漿和表面涂裝進行綜合處理。裂縫注漿根據灌漿化學成分以及效果的不同，分為剛性注漿與柔性注漿。剛性注漿一般采取水泥漿、普通環氧樹脂一類的灌漿材料。其特點是強度高、力學性能好，但一般脆性高，當其灌注活動裂縫時，由于裂縫寬度的變化，往往會沿漿液與混凝土的界面產生貫通的脫粘層或在裂縫附近產生新的裂縫或在漿體中部產生通縫，因此其只能用以灌注穩定裂縫。柔性注漿一般根據結構裂縫活動特征采用適當柔韌性的注漿材料，裂縫注漿修補后，即使裂縫寬度發生變化，但是其變化幅度由于注漿液的約束作用得到了大大的減小，注漿液與混凝土之間也不會發生貫通的脫粘層，較不會在裂縫附近產生新的裂縫，。采用柔性注漿和表面涂裝綜合處理的活動裂縫，即使表面涂裝層產生裂紋、粉化等現象，失去了阻隔外界有害物質進入混凝土內部的能力，裂縫深部的柔性注漿液仍能阻擋水分的進入，這樣就保證了結構的長期耐久性。再者，注漿液能使開裂的混凝土結構膠結成一整體，恢復混凝土結構的各項功能。

四、注漿修補技術及材料

1.注漿修補技術

注漿修補采用日本SHO-BOND 公司研究開發的“壁可法”注漿工藝。“壁可法”是利用注漿器上加力器的壓力(約300 kN/m2),保持低壓持續灌注(保壓時間可持續1~2 h),利用加力器的彈性自動完成注漿。該方法可灌注的較小縫寬為0102mm,此方法可將灌注材料可靠地注入裂縫細小的末端中。注漿前應仔細檢查梁體裂縫情況,確定需要注漿施工的裂縫數量,根據裂縫確認注漿嘴粘貼位置,進行標識,并準備好腳手架、注漿機具等。“壁可法”施工工藝為:裂縫表面處理→粘貼注漿嘴→裂縫封閉→封縫檢查→配制注漿液→注漿→結束→檢驗。

2.現場試驗

采用以上所選材料及技術, 2005 年7 月對該工程的其中兩孔梁進行了現場裂縫修補試驗,試驗完成一年后,前往工程現場對其進行了質量檢驗。

（一）、只注漿未涂裝施工的梁體的裂縫附近沒有出現新的裂縫。

（二）、注漿并涂裝施工完成的涂裝層表面光潔、色澤鮮艷,目視無明顯變色、起泡、開裂、脫落、粉化、斑點等老化現象。

（三）、現場鉆取芯樣檢驗表明,采用柔性注漿液注漿處理的裂縫,其注漿液與混凝土界面沒有產生貫通的脫粘層,漿體中部也沒有產生通縫,注漿修補后的混凝土騎縫芯樣如圖1 所示。

圖1混凝土騎縫芯樣

五、結語