2015征文橋梁裂縫化學(xué)材料灌漿的處理方法探析

　　摘要：一些橋梁設(shè)計人員對橋梁的使用情況和所處環(huán)境估計不足，橋梁使用時間長了以后，逐漸產(chǎn)生裂縫。比如橋梁結(jié)構(gòu)的形狀和外觀產(chǎn)生比較大的變化，或者橋梁中的鋼筋沒有受到很好的保護，防護措施安裝不到位，這些原因都會產(chǎn)生裂縫。有些設(shè)計人員往往不考慮實際橋梁受力的因素，計算圖式不符合實際，也會造成不同程度的裂縫。

　　關(guān)鍵詞：橋梁,裂縫,2015征文

　　1 橋梁裂縫產(chǎn)生的原因

　　1.1 設(shè)計時考慮有所欠缺，導(dǎo)致橋梁設(shè)計不合理而產(chǎn)生的裂縫

　　一些橋梁設(shè)計人員對橋梁的使用情況和所處環(huán)境估計不足，橋梁使用時間長了以后，逐漸產(chǎn)生裂縫。比如橋梁結(jié)構(gòu)的形狀和外觀產(chǎn)生比較大的變化，或者橋梁中的鋼筋沒有受到很好的保護，防護措施安裝不到位，這些原因都會產(chǎn)生裂縫。有些設(shè)計人員往往不考慮實際橋梁受力的因素，計算圖式不符合實際，也會造成不同程度的裂縫。

　　1.2 由于天氣的原因，尤其是溫度的變化也會使橋梁產(chǎn)生裂縫

　　有些橋梁所處的外部環(huán)境季節(jié)或晝夜溫度變化比較大，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也產(chǎn)生了溫度變化，即使是細(xì)微的變化，積累的時間久了，也會出現(xiàn)變形。如果在結(jié)構(gòu)變形的過程中受到不合理矯治，就會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力，當(dāng)這種力的強度超出了橋梁所能承受的抗拉強度的時候，就出現(xiàn)了裂縫，有時會造成嚴(yán)重的后果。出了溫度變化，日照時間和強度也會使橋梁內(nèi)部產(chǎn)生溫度變化，比如橋面板、主梁、橋墩等重要位置受到劇烈陽光照射后溫度顯然會高于其他部位，這種受熱不均勻的現(xiàn)象使橋梁局部所受的應(yīng)力不均勻，出現(xiàn)裂縫。

　　1.3 鋼筋遭到腐蝕或銹蝕而引起的裂縫

　　在建設(shè)施工的時候，監(jiān)理人員的疏忽有時候會使質(zhì)量較差的混凝土混雜于建材中，鋼筋的保護層厚度也可能出現(xiàn)不符合條件的情況�，F(xiàn)在城市污染霧霾加重，導(dǎo)致出現(xiàn)的酸雨的可能性和酸雨腐蝕性大大加強，這些腐蝕性物質(zhì)會是鋼筋表層和混凝土表層遭到腐蝕，進而產(chǎn)生裂縫。如果鋼筋收到氯化物的侵蝕，其周圍出現(xiàn)較高密度的氯離子，也會使鋼筋的氧化膜遭到破壞，氧氣和水分分子就會與鐵離子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，出現(xiàn)銹蝕的情況，隨著銹蝕面子的加大，鋼筋和混凝土的承載力大大降低，膨脹開裂甚至脫落，造成裂縫產(chǎn)生。

　　1.4 施工工藝的質(zhì)量不佳導(dǎo)致的裂縫

　　混凝土所采用的材料包括水泥、砂子、骨料等，如果其中有材料不合格，就會導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。橋梁建設(shè)中，混凝土需要經(jīng)過澆筑、起模、運輸、對方和拼裝等環(huán)節(jié)。如果在其中有某個施工工藝不合格或者不按照規(guī)定，就會導(dǎo)致施工工藝質(zhì)量低，這容易在橋梁上產(chǎn)生橫豎不一，有斜有正，橫向或貫穿的裂縫。如果是結(jié)構(gòu)式細(xì)長薄壁，就更容易出現(xiàn)裂縫。

　　2 裂縫修補的必要性

　　在當(dāng)今的橋梁建設(shè)中，混凝土是使用最為廣泛的材料，也是應(yīng)用最大的材料。但是就像上述分析那樣，大部分混凝土結(jié)構(gòu)橋梁都因為或這或那的原因有裂縫出現(xiàn)。有的裂縫雖然不影響橋梁使用，但是如果裂縫較大或者裂縫出現(xiàn)的位置較為敏感，就可能引發(fā)構(gòu)件承載力的減弱，導(dǎo)致橋梁使用壽命降低，如果不引起足夠的重視，甚至?xí)��?dǎo)致橋梁垮塌的危險，給人民群眾的生命財產(chǎn)帶來巨大損失。橋梁保護層脫落、橋梁鋼筋受到嚴(yán)重侵蝕，混凝土出現(xiàn)碳化現(xiàn)象、橋梁承載力和持久強度降低等，都是裂縫現(xiàn)象給橋梁安全帶來的巨大隱患。我國《公路養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》中明確規(guī)定了橋梁裂縫的限值，我國《鐵路橋梁檢定規(guī)范》中也對相關(guān)裂縫寬度有明確的限值規(guī)定。對橋梁裂縫的規(guī)范寬度和限值應(yīng)該得到足夠的重視，并根據(jù)它進行及時修補，以保證整個橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和持久性。在橋梁建設(shè)和維護的實踐中，除了要遵循上述的規(guī)定，還應(yīng)該根據(jù)具體環(huán)境考慮裂縫的具體情況和形式，并采取相應(yīng)的措施。如果是在半年時間內(nèi)裂縫寬度增大0.1mm以上，就應(yīng)該判斷此裂縫在發(fā)展?fàn)顟B(tài)中，及時采取措施防止裂縫發(fā)展;如果裂縫的寬度沒有顯著增大，但是裂縫的數(shù)量增多，也要立即進行修補;如果裂縫寬度達(dá)到0.3mm以上，并且產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性危險時，應(yīng)該立即對橋梁采取整體修護，并查找原因。橋梁的微觀裂縫用肉眼有時并不可見，它存在于砂漿或者骨料與砂漿的界面中，但一樣應(yīng)該引起重視。[2]合理科學(xué)的設(shè)計方案應(yīng)該使橋梁得到有效加固，對使用性能不產(chǎn)生負(fù)面影響，技術(shù)成熟可靠，施工簡單經(jīng)濟便利，可行性強。

　　3 化學(xué)灌漿技術(shù)的選材

　　關(guān)于修補的方法，主要有面處理法、填充法、灌漿法等，對橋梁深層次的裂縫以及貫穿性裂縫可以采用物理性修補方法，比如用風(fēng)鉆、風(fēng)鎬等工具鑿除裂縫，在斷面上澆筑混凝土。而對裂縫比較嚴(yán)重的橋梁，適宜采用化學(xué)灌漿的方法。實際上，化學(xué)灌漿方法就是通過化學(xué)灌漿泵等設(shè)施把配置好的高分子材料粘結(jié)劑灌入橋梁裂縫中，利用化學(xué)灌漿的擴散、滲透、膠凝等作用，完成對橋梁混凝土裂縫的修補。經(jīng)修補后的混凝土構(gòu)件重新粘合在一起，又恢復(fù)成一個整體，承載能力和加固能力得到改善，也進一步保護了裸露在外容易遭到侵蝕的鋼筋。這種技術(shù)是化學(xué)與工程學(xué)、力學(xué)、材料學(xué)的相結(jié)合。采用化學(xué)材料進行灌漿，用以對結(jié)構(gòu)性裂縫進行修補，能夠很大程度上提升灌漿材料的可灌性，即使是小于0.3毫米的裂縫，也能夠輕松灌入，而且施工操作比較簡單方便，在我國越來越受橋梁建設(shè)者歡迎。

　　化學(xué)灌漿法采用的材料是主要環(huán)氧樹脂以及甲基丙烯酸鈉，后者也稱為甲凝。一般的環(huán)氧樹脂固化強度能夠達(dá)到70—120MPa，由乙二胺、增韌劑、稀釋劑等組成，是補強、固結(jié)灌漿的材料，不管什么原因造成的混凝土開裂，它能夠在處理裂縫的過程中發(fā)揮重要作用。但是有固結(jié)體比較脆弱的缺點。按照稀釋劑的種類，環(huán)氧樹脂灌漿材料可以分為三種。一種是環(huán)氧樹脂與丙酮、二甲苯等非活性稀釋劑混合而成。這種灌漿液能夠配制簡單方便，使用起來也很簡便，粘度較低，在混凝土建筑工程中等到較多運用。第二種是由活性稀釋劑與環(huán)氧樹脂配制成的，由于活性稀釋劑比非活性稀釋劑的粘度大，因此這種灌漿液粘性大，可灌性受到影響。第三種環(huán)氧樹脂灌漿材料以糠醛一丙酮稀釋劑為混合稀釋劑，這種漿液在我國有比較廣泛的應(yīng)用。其中又可分為糖醛丙酮、康叉丙酮、半醛亞胺三種稀釋劑。

　　以上幾種化學(xué)灌漿材料各有各的優(yōu)點，但是有個共同的劣勢就是不夠耐水，親水性差，而且固結(jié)體較為脆弱。隨著材料科學(xué)的不斷創(chuàng)新，目前在橋梁建筑時還有一種比較新型的化學(xué)灌漿材料被應(yīng)用。這種材料被稱作EAA，是將普通環(huán)氧樹脂灌漿材料與甲凝材料結(jié)合在一起而配制的。環(huán)氧丙酮作為其中的主要體系，與呋喃樹脂稀釋劑、脂肪胺固化劑、促進劑和AA添加劑等材料相混合。和普通的環(huán)氧樹脂相比，丙酮在這種材料的體系中不再扮演非活性稀釋劑的角色，而是被賦予產(chǎn)生活化作用的使命，以加成作用促使碳鏈變成大分子結(jié)構(gòu)。

　　4 化學(xué)灌漿技術(shù)的工藝

　　用化學(xué)灌漿的方法修補橋梁裂縫，主要經(jīng)過以下工藝流程：首先對橋梁裂縫進行仔細(xì)檢查并做及時清理，然后設(shè)計布孔，并進行鉆孔、清孔、埋進漿咀等一些列工藝，然后對裂縫區(qū)進行貫通性和封閉性檢查，經(jīng)過檢查將縫區(qū)封閉，進行壓氣試驗，接著進行漿液配置與灌漿操作，最后對灌漿工藝進行收尾處理，并對其效果進行質(zhì)量檢查。下面就具體的工藝要點略作說明。[3]

　　對橋梁裂縫進行修補之前，為了對橋梁結(jié)構(gòu)受損的部位和所有裂縫進行定性和定量分析，需要對裂縫或受損情況進行詳細(xì)的檢查并記錄在案。對裂縫的清理需要在裂縫兩側(cè)之內(nèi)，用小錘、手鏟等工具把混凝土構(gòu)件的表面抹平，把突出的部分鑿平，再用丙酮清洗以便清除裂縫周圍的油污，保證灌漿的效果。

　　布孔的時候要按照包圍布孔的原則，在裂縫面的周圍打斜交孔，在其他的部位打直交孔。孔距一般要控制在80cm左右，排距控制在40cm左右，擺成梅花的形狀。與頂面?zhèn)让嫦啾�，下部底部的布孔要相對少一些，之后要進行清孔，把孔部清除干凈。化學(xué)灌漿材料需要通過嘴子灌入，嘴子也充當(dāng)著裂縫的排氣口，因此應(yīng)當(dāng)遵循一定的原則來埋咀，一般是寬的裂縫嘴子稀疏，寬度小的裂縫要密集。在斷裂處要單獨設(shè)咀，在構(gòu)件的兩面進行交錯式布置。在埋貼之前要用丙酮把嘴子底盤清洗干凈，再將環(huán)氧膠泥抹在底盤的周圍，但不要把嘴子和裂縫灌漿的通道堵塞。嘴子埋貼完成后，需要把裂縫全部封閉。

　　為了檢查嘴子的暢通情況，封閉工作完成后要先進行壓水壓氣試驗。經(jīng)過試驗封閉質(zhì)量良好，沒有滲漏發(fā)生就可以進行漿液的配制，然后進行灌漿即可。灌漿時可以采用的方法有手壓泵灌注和注射器灌注兩種方法，如果裂縫較大適宜采用前者，如果裂縫小，灌漿量少，適宜采用后者。

　　5 結(jié)論與建議

　　在橋梁建設(shè)和使用中，裂縫的出現(xiàn)不可避免，如果不采取及時有效的措施，會對橋梁安全造成重大危害，也會嚴(yán)重危害人民群眾的安全健康。隨著建筑業(yè)與材料學(xué)、化學(xué)結(jié)合的越來越緊密和不斷的發(fā)展，用化學(xué)灌漿修補橋梁裂縫的工藝越來越成熟。這種方法也因其經(jīng)濟實用，方便高效得到越來越多的青睞�；瘜W(xué)灌漿材料的運用不僅沒有降低橋梁的承載能力，維護了橋梁使用功能，而且節(jié)約資源，因此，應(yīng)該得到橋梁建設(shè)者的重視。