摘要：桥梁由于材料、温度、外加剂和施工工艺的不同，以及运用过程中的自然气候、外力等等因素作用下，极易产生缺陷、裂缝，分析其产生的原因有助于桥梁结构养护的科学性。作者通过对桥梁多年的养护，检测，总结分析了桥梁裂缝、缺陷产生的原因以及修补方法。

关键词：桥梁；裂缝；缺陷成因；修补方法

1.  前言

随着现代桥梁向海洋化、大跨度、高耐久、整体预制安装方向发展，桥梁工程中对各项性能指标有了更高的要求。而我国现有的各条国、省、县道上各个时期修建的桥梁是按不同的荷载设计技术标准修建的，目前尚有不少桥梁存在裂缝、缺陷却仍在担负着繁重的交通运输任务。因此在旧（危）桥的使用价值前提下，并通过采用适当的加固与提载技术，恢复和提高旧（危）桥的承载能力及运行能力，延长使用年限，值得我们工程技术人员认真总结。

2.    威胁桥梁六大安全的因素

   建桥标准偏低；交通量不断增大；超重、超限车增加； 建设质量问题；材料与结构自然老化； 自然灾害

3、  公路（危）桥的主要病害及成因

 3.1拱桥（石拱桥、钢筋（管）混凝土拱桥）常见病害

3.1.1、拱圈裂缝   

截面上环向分布短而多的纵向、横向裂缝（见图1）。主要成因：

     a. 主拱圈整体强度不足   b. 石质强度不足   c. 墩台、基础等位移引起拱圈开裂

3.1.2 、拱石风化、水蚀

     拱石表面呈粉状并常伴有白色（或灰色）屑末状覆盖层，致使拱石强度、耐久 性等消弱呈鳞片状脱落

3.2  梁式桥常见病害 

3.2.1、梁体混凝土表观剥落、麻面、空洞、蜂窝

剥落 构件混凝土表面水泥砂浆层流失而造成骨料外露的现象。

麻面  梁体混凝土表面局部缺水泥浆且仅有细骨料，粗骨料的粗糙面有许多麻点小凹坑。

空洞   混凝土空洞深度超过钢筋的混凝土保护层且没有骨料和水泥浆的内部空穴。有效地削弱了结构水泥浆内的有效截面，对结构受力有影响。

蜂窝    梁体混凝土表面局部酥松，水泥浆少，骨料之间存在空隙而没有有效地填满水泥浆，形成蜂窝状的孔洞（见图3）。

危害   出现蜂窝现象表明梁体混凝土局部不密实且强度低，空气中的水气及二氧化碳等易通过其进入混凝土内部，促使混凝土碳化及钢筋锈蚀，加速构件混凝土劣化，影响梁体混凝土耐久性，当有露筋现象时情况更严重。

3.2.2、保护层厚度过小或过大、露筋

过小   保护层厚度过小，局部露筋，将易产生钢筋锈蚀，严重影响桥梁混凝土结构的耐久性。

过大   保护层厚度过大，由于钢筋边缘至混凝土表面间形成较大的素混凝土区，会产生混凝土的表面收缩裂缝并易在桥梁营运阶段产生混凝土受力的表面裂缝。

露筋   钢筋混凝土梁体中主要是其受力主筋或箍筋没有被混凝土包裹而外露出表面。极易产生钢筋锈蚀，并引起钢筋锈蚀裂缝和混凝土离析）。             

图4 保护层厚度过小露筋

3.2.3、孔道压浆不饱满，端头封锚不彻底。

    压浆不饱满    孔道压浆重要作用之一是保护后张预应力钢束不锈蚀，并成为梁体混土截面的一部分。若孔道压浆不饱满且有液态水存在的情况下，则预应力钢束锈蚀是必然的，对结构使用的耐久性很不利

  锚头未封锚    它会造成后张法预应力混凝土耐久性降低。一般发生在预应力混凝土连续箱梁的顶板和地板上，常设置混凝土齿板以提供后张法预应力锚固。

3.2.4、混凝土劣化、游离石灰（白化）

     劣化  指在混凝土表面或者整体上出现混凝土材料组成化学性质、物理力学性能变差

的现象。因而对桥梁耐久性有严重影响。

白化  是由混凝土内部向外渗出而附在表面的附着物，外观呈白色，附着物类似石灰。对结构受力影响不大，但对结构耐久性有影响，应查明结构内部渗水的来源（如图6）。

    3.2.5、 预制空心板绞缝灌缝不饱满或剥落。

企口缝是空心板横向传力的重要构造。企口缝混凝土施工质量差，因而造成空心板横向连接薄弱，单板受力过大，横向整体受力性能下降。桥面铺装层易产生沿企口缝的纵向裂缝（如图7），桥面水由裂缝处进入企口缝，进一步损坏企口缝内混凝土，以至整体破坏。

3.2.6、 箱梁节段间错台，混凝土超方

错台  现浇混凝土施工箱梁出现相邻节段混凝土箱梁截面板之间的高低差和不平顺衔接现象，应力集中，易产生受力裂缝。

超方  浇筑构件截面某些尺寸超过规定的正负差，混凝土实际量超过设计值。易发生在整体现浇箱梁或节段悬臂现浇箱梁施工中，增加了构件的恒载，可能产生受力裂缝。一般控制在3%以内。

3.2.7、 混凝土碱-集料反应

      混凝土碱-集料反应是混凝土中某些活性矿物集料与混凝土孔隙中的碱性溶液之间发生的反应。混凝土碱-集料反应是对混凝土桥梁危害很大的一种病害，随时间推移而呈现混凝 土表面开裂，混凝土剥离和混凝土破坏现象（如图8）。

碱-集料反应裂缝a）网状裂缝   b）从网节点呈三条放射状裂纹，夹角约120°  c）出现较晚，施工数年 d）大气环境湿度增大而发展  e）在受约束的条件下，裂缝平行于约束的方向   碱-集料反应不同于其他混凝土病害，其开裂破坏是整体性的，且目前尚未有有效的修补方法，而其中的碱-碳酸盐反应的预防尚无有效措施。由于碱-集料造成的混凝土开裂破坏难以被阻止，因而被称为混凝土的“癌症”。半个多世纪以来，混凝土碱-集料反应已经在全世界近二十多个国家混凝土工程中造成了严重的损失。

4、  裂缝分析与控制

4.1、按着裂纹起因大致可分如下几种：

a..由外荷载（静、动荷载）直接应力和次应力引起的裂纹；b. .由于变形变化引起的裂纹，它包括结构因温度湿度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂纹。c. 钢筋锈蚀引起的裂纹。d. 冻胀、施工材料质量、施工工艺质量引起的结构变形变化，导致结构出现裂纹。

4.2、控制裂纹的措施：

4.2.1、优化混凝土原料的配合比

要控制原材料的配合比，应准确测定砂、石含水量。要严格按投放制度投料，先投放细骨料、水泥和矿物掺合料，再加水，粗骨料，外加剂。

4.2.2、严把混凝土的施工工艺。

一是模板必须有足够的强度、刚度和稳定性。二是施工时应控制水灰比。三是严禁混凝土在生产、运输过程中加水进行二次搅拌等。四是施工时保证新拌混凝土能及时并有连续长的养护时间。五是洒水养护的间隔时间应以实际情况确定，必须保持混凝土表层始终处于湿润状态，并保证养护用水与混凝土表面温差不大于15度。

4.2.3、经常进行温度监测并采取不同施工方法。

对于大体积混凝土（厚度超过2m），尽量选择水化热低的水泥品种，限制水泥单位用量，减少骨料入模温度，降低内外温差，并缓慢降温，必要时可采用循环冷却系统进行内部散热，或采用薄层连续浇筑以加快散热。养护过程中采取适当措施控制混凝土温度升高和温度变化速度，使之产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度，就可避免出现裂纹。

4.2.4、严格按规范要求。一是严格按设计图纸。二是严格控制裂纹宽度。

5、修补方法

普通钢筋混凝土桥梁中已稳定的裂纹和缺陷，一般对梁的刚度和耐久性虽有所降低，但影响不大，经常长期观测确无变化时，可进行压浆或表面封闭等处理。一般的主要工艺（对于裂≦0.15㎜宽）：清除裂纹灰尘、浮渣、松散层等污物———用毛刷蘸丙酮、酒精等有机液擦洗———保持裂纹两侧20—30㎜处干净、干燥———用埋嘴进行灌注或植筋胶等。我们一般主要采取以下方法进行修补：

5.1、表面封闭修补法

即采用抹浆、槽嵌补浆、喷浆、填缝的方法使表面裂纹封闭。对于宽度小于0.15mm的裂纹进行灌浆处理。洞庭湖大桥10＃顶推梁块观察的裂纹，采用灌注浆处理的修补方法(如图9)。

5.2、压力注浆修补法

     主要是采用水泥或化学材料注浆，将浆液注满结构内部裂纹，注入的料与混凝土面齐平封缝即可。

5.3、植筋修补法

   植筋时先用压缩空气彻底清洁植筋孔，用钢丝刷除去钢筋外表面锈蚀和灰尘，注入植筋胶，插入钢筋，用铁锤敲击钢筋以确保植筋深度，植筋胶的注入量以钢筋植入后塞满整个植筋孔溢出的胶与混凝土面齐平为准。

5.4、表面粘贴纤维材料

     这里主要讲是混凝土剥落粘贴纤维材料对策（表1是三种对策比较），粘贴前需对加       

 固的混凝土面进行打磨与找平，这是一道重要工序。如果表面污物浮浆没去除干净或不够平整，将严重影响玻纤布复合层与混凝土之间的粘贴强度，直接影响施工质量和加固效果，

图10是粘贴纤维材料的实例。

                              表1  混凝土剥落对策适用

适用涂装保护系统

使用纤维

特     性

FV涂布系统

玻璃纤维

满足一般要求的维修补强，应用范围广

VE涂装系统

维尼龙网

采用多股维尼龙编织，韧性优异

HB贴片保护工法

维尼龙网

此法工程量小工期短，能防止和抑制盐害及中性化

   5.5、粘贴钢板等材料

    钢板粘贴按照卸荷—表面处理—配胶—粘贴—固定及加压—固化—检验—防腐处理的顺序进行。表面处理即对加固构件结合面及钢板贴合面进行表面处理，这是最关键工序。对5.4和5.5两种方法既可达到封闭裂纹的目的，又能提高结构的强度和刚度。主要应用在对箱梁修复和补强加固上。

   5.6、预应力钢丝绳（钢铰线）网片+聚合物砂浆

   钢丝绳（钢铰线）网片+聚合物砂浆加固修补技术是近年在国内发展的新型加固技术。 

可有效提高钢筋混凝土梁、板、柱以及砌体砖墙的承载力，同时构件的延性有一定的提高。它具有高强防火、聚合力强等特点。这种方法与粘钢、碳布方法相比最大特色就是具有可控的张拉力，是一种主动加固方法。（如图11）它用在桥梁裂缝、孔洞、剥落等部位修补加固，特别是用在梁柱加固、旧基础改造等新老混凝土连接具有很好整体性。并用这种专用镀锌钢丝绳网片比植钢筋工艺操作方便些。近年来加固修补技术，修补特种材料逐步走向专业化、工厂化，保证了我们的技术质量。

   5.7、混凝土保护工法

混凝土保护工法是为保护混凝土免受各种病害影响而设计的。通过使用高分子树脂涂料对混凝土表面实施保护性涂刷，所产生的树脂涂层彻底阻止住外部有害物质对混凝土内部的浸入，从而达到防止和抑制混凝土劣化的发生或进展。 

 以上综述的几种裂纹修补方法：一方面能有效封闭混凝土裂纹及缺陷，另一方面有的还能与混凝土形成整体共同受力，起到补强的作用。这些方法施工简便，工艺易于操作，效果好，且对原结构不产生新的损伤，对结构美观影响较小，具有普遍应用价值。

6、结束语

通过混凝土构件裂纹、缺陷形成原因的分析，并介绍了几种修补方法。给我们以后在混凝土桥梁等方面的维修、养护、裂纹修补中，采取一些预防性措施和补救方法，有一定的参考价值。