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第五章 桥梁结构裂缝及其维修
第一节 混凝土桥梁裂缝种类及成因

桥梁结构在施工和营运使用过程中，常会出现各种不同形式的裂缝。由砖、石、混凝土构筑而成的桥梁结构物，出于砖石砌体及混凝土材料的抗拉能力弱，稍微受拉就有可能产生裂缝。因此，对于砖、石、混凝土结构物来说，产生裂缝几乎是不可避免的。
一般情况下，对于混凝土构件，根据不同的环境条件，其细裂缝可限制在0.2～0.3mm以内，这对结构物的正常使用、耐久性以及安全性一般无任何妨碍。实践证明，当混凝土裂缝宽度小干0.3mm时，构件内钢筋不致因混凝土开裂而锈蚀(在正常使用条件下)。为了保证必要的抗裂安全度，容许的裂缝还要小一些。《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》规定，钢筋混凝土受弯构件在荷载组合I作用下，裂缝的最大宽度不应超过0.2mm；在荷载组合II或组合III作用下，不成超过0.25 mm。但预应力钢筋混凝土构件的情况与普通钢筋混凝土构件完全不同，由于混凝土在承受荷载之前已预加应力，因此，理论上除网状裂缝以外，其他裂缝是不容许产生的。故《公路桥涵施工技术规范》规定，对预应力构件中的表面裂缝，对非预应力部分(如隔板、堵头板等)容许有0.2mm以下的收缩裂缝，其余部分不应出现裂缝。
砖石砌体不同于钢筋混凝土的一个特点是，抗拉强度小，结构脆性较大，裂缝荷载比较接近或几乎等于破坏荷载。因此、当砖石砌体出现出于荷载引起的裂缝时，往往是砌体破坏的特征或前兆，应作及时分析和处理。
混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。混凝土桥梁裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下几种：
一、荷载引起的裂缝
混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。
直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。裂缝产生的原因有：
1、设计计算阶段，结构计算时不计算或部分漏算；计算模型不合理；结构受力假设与实际受力不符；荷载少算或漏算；内力与配筋计算错误；结构安全系数不够。结构设计时不考虑施工的可能性；设计断面不足；钢筋设置偏少或布置错误；结构刚度不足；构造处理不当；设计图纸交代不清等。
2、施工阶段，不加限制地堆放施工机具、材料；不了解预制结构的受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图纸施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力模式；不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。
3、使用阶段，超出设计载荷的重型车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生大风、大雪、地震、爆炸等。
次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。裂缝产生的原因有：
1、在设计外荷载作用下，由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。例如两铰拱桥拱脚设计时常采用布置“X”形钢筋、同时削减该处断面尺寸的办法设计铰，理论计算该处不会存在弯矩，但实际该铰仍然能够抗弯，以至出现裂缝而导致钢筋锈蚀。
2、桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等，在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算，一般根据经验设置受力钢筋。研究表明，受力构件挖孔后，力流将产生绕射现象，在孔洞附近密集，产生巨大的应力集中。在长跨预应力连续梁中，经常在跨内根据截面内力需要截断钢束，设置锚头，而在锚固断面附近经常可以看到裂缝。因此，若处理不当，在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。
实际工程中，次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因。次应力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质。次应力裂缝也是由荷载引起，仅是按常规一般不计算，但随着现代计算手段的不断完善，次应力裂缝也是可以做到合理验算的。例如现在对预应力、徐变等产生的二次应力，不少平面杆系有限元程序均可正确计算，但在40年前却比较困难。在设计上，应注意避免结构突变（或断面突变），当不能回避时，应做局部处理，如转角处做圆角，突变处做成渐变过渡，同时加强构造配筋，转角处增配斜向钢筋，对于较大孔洞有条件时可在周边设置护边角钢。
荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点。这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。但必须指出，如果受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝，往往是结构达到承载力极限的标志，是结构破坏的前兆，其原因往往是截面尺寸偏小。根据结构不同受力方式，产生的裂缝特征如下：
1、中心受拉：裂缝贯穿构件横截面，间距大体相等，且垂直于受力方向。采用螺纹钢筋时，裂缝之间出现位于钢筋附近的次裂缝。
2、中心受压：沿构件出现平行于受力方向的短而密的平行裂缝。
3、受弯：弯矩最大截面附近从受拉区边沿开始出现与受拉方向垂直的裂缝，并逐渐向中和轴方向发展。采用螺纹钢筋时，裂缝间可见较短的次裂缝。当结构配筋较少时，裂缝少而宽，结构可能发生脆性破坏。
4、大偏心受压：大偏心受压和受拉区配筋较少的小偏心受压构件，类似于受弯构件。
5、小偏心受压：小偏心受压和受拉区配筋较多的大偏心受压构件，类似于中心受压构件。
6、受剪：当箍筋太密时发生斜压破坏，沿梁端腹部出现大于45°方向的斜裂缝；当箍筋适当时发生剪压破坏，沿梁端中下部出现约45°方向相互平行的斜裂缝。
7、受扭：构件一侧腹部先出现多条约45°方向斜裂缝，并向相邻面以螺旋方向展开。
8、受冲切：沿柱头板内四侧发生约45°方向斜面拉裂，形成冲切面。
9、局部受压：在局部受压区出现与压力方向大致平行的多条短裂缝。
二、 温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中，温度应力可以达到甚至超出活载应力。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有：
1、年温差：一年中四季温度不断变化，但变化相对缓慢，对桥梁结构的影响主要是导致桥梁的纵向位移，一般可通过桥面伸缩缝、支座位移或设置柔性墩等构造措施相协调，只有结构的位移受到限制时才会引起温度裂缝，例如拱桥、刚架桥等。我国年温差一般以一月和七月月平均温度的作为变化幅度。考虑到混凝土的蠕变特性，年温差内力计算时混凝土弹性模量应考虑折减。
2、日照：桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后，温度明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布。由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。日照和下述骤然降温是导致结构温度裂缝的最常见原因。
3、骤然降温：突降大雨、冷空气侵袭、日落等可导致结构外表面温度突然下降，但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度。日照和骤然降温内力计算时可采用设计规范或参考实桥资料进行，混凝土弹性模量不考虑折减。
4、水化热：出现在施工过程中，大体积混凝土（厚度超过2.0米）浇筑之后由于水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温差太大，致使表面出现裂缝。施工中应根据实际情况，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。
5、蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，易出现裂缝。
6、预制T梁之间横隔板安装时，支座预埋钢板与调平钢板焊接时，若焊接措施不当，铁件附近混凝土容易烧伤开裂。采用电热张拉法张拉预应力构件时，预应力钢材温度可升高至350℃，混凝土构件也容易开裂。试验研究表明，由火灾等原因引起高温烧伤的混凝土强度随温度的升高而明显降低，钢筋与混凝土的粘结力随之下降，混凝土温度达到300℃后抗拉强度下降50%，抗压强度下降60%，光圆钢筋与混凝土的粘结力下降80%；由于受热，混凝土体内游离水大量蒸发也可产生急剧收缩。
三、 收缩引起的裂缝
在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。
塑性收缩。发生在施工过程中、混凝土浇筑后4～5小时左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。在构件竖向变截面处如T梁、箱梁腹板与顶底板交接处，因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝。为减小混凝土塑性收缩，施工时应控制水灰比，避免过长时间的搅拌，下料不宜太快，振捣要密实，竖向变截面处宜分层浇筑。
缩水收缩（干缩）。混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。如配筋率较大的构件（超过3%），钢筋对混凝土收缩的约束比较明显，混凝土表面容易出现龟裂裂纹。
自生收缩。自生收缩是混凝土在硬化过程中，水泥与水发生水化反应，这种收缩与外界湿度无关，且可以是正的（即收缩，如普通硅酸盐水泥混凝土），也可以是负的（即膨胀，如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土）。
炭化收缩。大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。炭化收缩只有在湿度50%左右才能发生，且随二氧化碳的浓度的增加而加快。炭化收缩一般不做计算。
混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。
研究表明，影响混凝土收缩裂缝的主要因素有：
1、水泥品种、标号及用量。矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥混凝土收缩性较高，普通水泥、火山灰水泥、矾土水泥混凝土收缩性较低。另外水泥标号越低、单位体积用量越大、磨细度越大，则混凝土收缩越大，且发生收缩时间越长。例如，为了提高混凝土的强度，施工时经常采用强行增加水泥用量的做法，结果收缩应力明显加大。
2、骨料品种。骨料中石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石等吸水率较小、收缩性较低；而砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较大、收缩性较高。另外骨料粒径大收缩小，含水量大收缩越大。
3、水灰比。用水量越大，水灰比越高，混凝土收缩越大。
4、外掺剂。外掺剂保水性越好，则混凝土收缩越小。
5、养护方法。良好的养护可加速混凝土的水化反应，获得较高的混凝土强度。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间越长，则混凝土收缩越小。蒸汽养护方式比自然养护方式混凝土收缩要小。
6、外界环境。大气中湿度小、空气干燥、温度高、风速大，则混凝土水分蒸发快，混凝土收缩越快。
7、振捣方式及时间。机械振捣方式比手工捣固方式混凝土收缩性要小。振捣时间应根据机械性能决定，一般以5～15s/次为宜。时间太短，振捣不密实，形成混凝土强度不足或不均匀；时间太长，造成分层，粗骨料沉入底层，细骨料留在上层，强度不均匀，上层易发生收缩裂缝。
对于温度和收缩引起的裂缝，增配构造钢筋可明显提高混凝土的抗裂性，尤其是薄壁结构（壁厚20～60cm）。构造上配筋宜优先采用小直径钢筋(φ8～φ14)、小间距布置(@10～@15cm)，全截面构造配筋率不宜低于0.3%，一般可采用0.3%～0.5%。
四、 地基础变形引起的裂缝
由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有：
1、地质勘察精度不够、试验资料不准。在没有充分掌握地质情况就设计、施工，这是造成地基不均匀沉降的主要原因。比如丘陵区或山岭区桥梁，勘察时钻孔间距太远，而地基岩面起伏又大，勘察报告不能充分反映实际地质情况。
2、地基地质差异太大。建造在山区沟谷的桥梁，河沟处的地质与山坡处变化较大，河沟中甚至存在软弱地基，地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降。
3、结构荷载差异太大。在地质情况比较一致条件下，各部分基础荷载差异太大时，有可能引起不均匀沉降，例如高填土箱形涵洞中部比两边的荷载要大，中部的沉降就要比两边大，箱涵可能开裂。
4、结构基础类型差别大。同一联桥梁中，混合使用不同基础如扩大基础和桩基础，或同时采用桩基础但桩径或桩长差别大时，或同时采用扩大基础但基底标高差异大时，也可能引起地基不均匀沉降。
5、分期建造的基础。在原有桥梁基础附近新建桥梁时，如分期修建的高速公路左右半幅桥梁，新建桥梁荷载或基础处理时引起地基土重新固结，均可能对原有桥梁基础造成较大沉降。
6、地基冻胀。在低于零度的条件下含水率较高的地基土因冰冻膨胀；一旦温度回升，冻土融化，地基下沉。因此地基的冰冻或融化均可造成不均匀沉降。
7、桥梁基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，可能造成不均匀沉降。
8、桥梁建成以后，原有地基条件变化。大多数天然地基和人工地基浸水后，尤其是素填土、黄土、膨胀土等特殊地基土，土体强度遇水下降，压缩变形加大。在软土地基中，因人工抽水或干旱季节导致地下水位下降，地基土层重新固结下沉，同时对基础的上浮力减小，负摩阻力增加，基础受荷加大。有些桥梁基础埋置过浅，受洪水冲刷、淘挖，基础可能位移。地面荷载条件的变化，如桥梁附近因塌方、山体滑坡等原因堆置大量废方、砂石等，桥址范围土层可能受压缩再次变形。因此，使用期间原有地基条件变化均可能造成不均匀沉降。
对于拱桥等产生水平推力的结构物，对地质情况掌握不够、设计不合理和施工时破坏了原有地质条件是产生水平位移裂缝的主要原因。
五、钢筋锈蚀引起的裂缝
由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2～4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。
六、 冻胀引起的裂缝
大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冷水（结冰温度在-78度以下）在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失可达30%~50%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。
温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。当混凝土中骨料空隙多 、吸水性强；骨料中含泥土等杂质过多；混凝土水灰比偏大、振捣不密实；养护不力使混凝土早期受冻等，均可能导致混凝土冻胀裂缝。冬季施工时，采用电气加热法、暖棚法、地下蓄热法、蒸汽加热法养护以及在混凝土拌和水中掺入防冻剂（但氯盐不宜使用），可保证混凝土在低温或负温条件下硬化。
七、施工材料质量引起的裂缝
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。
1、水泥
1）水泥安定性不合格，水泥中游离的氧化钙含量超标。氧化钙在凝结过程中水化很慢，在水泥混凝土凝结后仍然继续起水化作用，可破坏已硬化的水泥石，使混凝土抗拉强度下降。
2）水泥出厂时强度不足，水泥受潮或过期，可能使混凝土强度不足，从而导致混凝土开裂。
3）当水泥含碱量较高（例如超过0.6%），同时又使用含有碱活性的骨料，可能导致碱骨料反应。
2、砂、石骨料
1） 砂石的粒径、级配、杂质含量。
砂石粒径太小、级配不良、空隙率大，将导致水泥和拌和水用量加大，影响混凝土的强度，使混凝土收缩加大，如果使用超出规定的特细砂，后果更严重。砂石中云母的含量较高，将削弱水泥与骨料的粘结力，降低混凝土强度。砂石中含泥量高，不仅将造成水泥和拌和水用量加大，而且还降低混凝土强度和抗冻性、抗渗性。砂石中有机质和轻物质过多，将延缓水泥的硬化过程，降低混凝土强度，特别是早期强度。砂石中硫化物可与水泥中的铝酸三钙发生化学反应，体积膨胀2.5倍。
2）碱骨料反应。
碱骨料反应有三种类型：
①、碱硅酸反应。参与这种反应的骨料有流纹岩、安山岩、凝灰岩、蛋白石、黑硅石、燧石、鳞石英、玻璃质火山岩、玉髓及微晶或变质石英等。反应发生于碱与微晶氧化硅之间，其生成物硅胶体遇水膨胀，在混凝土中产生很大的内应力，可导致混凝土突然爆裂。这类反应是碱骨料反应的主要形式。
②、碱硅酸盐反应。参与这种反应的骨料有粘土质岩石、千枚岩、硬砂岩、粉砂岩等。此类反应的特点是膨胀速度非常缓慢，混凝土从膨胀到开裂，能渗出的凝胶很少。
③、碱碳酸岩反应。多数碳酸岩石没有碱活性，有特定结构的泥质细粒白云质灰岩和泥质细粒灰质白云岩才具有与碱反应的碱活性，且还须高碱度、一定湿度环境下才能反应膨胀。碱骨料反应裂缝的形状及分布与钢筋限制有关，当限制力小时，常出现地图状裂缝，并在缝中有白色或透明的浸出物；当限制力强时则出现顺筋裂缝。在工程实践中必须对骨料进行碱活性检验，采用对工程无害的材料，同时使用含碱量低的水泥品种。
3、拌和水及外加剂。拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应有影响。
八、施工工艺质量引起的裂缝
在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异，比较典型常见的有：
1、混凝土保护层过厚，或乱踩已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。
2、混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。
3、混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易在浇筑数小时后发生裂缝，既塑性收缩裂缝。
4、混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起混凝土塌落度过低，使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。
5、混凝土初期养护时急剧干燥，使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝。
6、用泵送混凝土施工时，为保证混凝土的流动性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，使得混凝土体积上出现不规则裂缝。
7、混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不好，易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。如混凝土分层浇筑时，后浇混凝土因停电、下雨等原因未能在前浇混凝土初凝前浇筑，引起层面之间的水平裂缝；采用分段现浇时，先浇混凝土接触面凿毛、清洗不好，新旧混凝土之间粘结力小，或后浇混凝土养护不到位，导致混凝土收缩而引起裂缝。
8、混凝土早期受冻，使构件表面出现裂纹，或局部剥落，或脱模后出现空鼓现象。
9、施工时模板刚度不足，在浇筑混凝土时，由于侧向压力的作用使得模板变形，产生与模板变形一致的裂缝。
10、施工时拆模过早，混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。
11、施工前对支架压实不足或支架刚度不足，浇筑混凝土后支架不均匀下沉，导致混凝土出现裂缝。
12、装配式结构，在构件运输、堆放时，支承垫木不在一条垂直线上，或悬臂过长，或运输过程中剧烈颠撞；吊装时吊点位置不当，T梁等侧向刚度较小的构件，侧向无可靠的加固措施等，均可能产生裂缝。
13、安装顺序不正确，对产生的后果认识不足，导致产生裂缝。如钢筋混凝土连续梁满堂支架现浇施工时，钢筋混凝土墙式护栏若与主梁同时浇筑，拆架后墙式护栏往往产生裂缝；拆架后再浇筑护栏，则裂缝不易出现。
14、施工质量控制差。任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料计量不准，结果造成混凝土强度不足和其他性能（和易性、密实度）下降，导致结构开裂。

第二节 桥梁结构裂缝的修补
一、裂缝的检查及观测
桥梁结构出现裂缝之后，应加强检查与观测。根据裂缝的特征, 结合设计、施工资料进行分析，查明裂缝性质、原因及其危害程度，确定是否需要修补并为修补方案的制订提供可靠的依据，检查与观测的内容包括：
1．裂缝发生的部位、走向、宽度、分布状况以及大小和长度等，
2．裂缝的变化发展情况。
观测裂缝的仪器一般有塞尺、手持式读数显微镜(如DM型)，也可用长标距裂缝应变片、干分表引伸仪等办法来测量裂缝．
观测裂缝的变化发展情况；也可用下面的简便方法进行：
1．在裂缝两边设置小标杆，两杆间的距离用卡尺测量，或者用读数放大镜直接测量裂缝的宽度。
2．设置两块金属板来量记，一块金属板盖过裂缝并与另一块刻有尺寸的金属板相接触，量测并记下裂缝变化的尺寸。
3．利用水泥浆或石膏做成薄片状的标记贴在裂缝处，或用玻璃片、较牢固的纸糊在裂缝上，观察其是否继续开裂。具体做法是：在裂缝的起点和终点划上与裂缝走向垂直的红油漆经记号，并把裂缝登记编号。观测并记下裂缝的部位、走向、宽度、分布状况和长度等。如有必要知道裂缝深度时，可用注射器在裂缝中注入有色溶液，然后开凿至显色为止，其开凿深度即为裂缝的深度。
观测裂缝的变化情况，除长度可观察裂缝两端是否超出前一次油漆划线外，对裂缝是否沿宽度方向继续扩展，可放灰块或玻璃测标进行观测。其方法是先将安设测标部位的结构表而凿毛，然后用1：2水泥砂浆或石膏在裂缝上抹成厚10～15mm的方形或圆形灰块，也可用石膏将细条状玻璃固定在裂缝两侧结构表面上，在裂缝处玻璃截面特小，对测标编号并注明安设日期，当裂缝继续扩展时，测标就会断裂，—般裂缝宽度都较小，应尽可能采用带刻度的放大镜测量。
在观测裂缝时，要记录气温的情况，因为气温降底时，结构的外层比内层冷却的快些，因而表面收缩较快，这时裂缝呈现的较大，当气温伸高时情况相反。

二、裂缝修补必要性的判定及方法选择
1．裂缝修补的必要性
如前所述，钢筋混凝土结构中，受拉钢筋的应变总是大大超过混凝土的极限拉伸应变，所以裂缝的发生也是不可避免的。在初拉应力和弯曲应力作用下，混凝土的裂缝—般是较细较短的，这样的裂缝对梁的强度影响不大。按耐久性要求，因裂缝细小(＜0.2mm)，梁暴露在大气中，钢筋也不致锈蚀，即使裂缝达到或略超过容许值(0.2mm)，只要已趋稳定，不继续发展，对梁的强度也不会有明显的影响，对行车也不必采取特殊的限制。
当裂缝较多且宽度较大时，梁的刚度要相应降低，同时钢筋受有害介质的侵蚀，结构物的寿命也要缩短。
根据国外资料，美国混凝土协会(ACI)、欧洲混凝土协会及国际预应力混凝土协会和日本等都对裂缝的宽度的限值做了明确的规定。
根据经验裂缝是否需要进行修补，除依据上述规定外，可内下而几个方面进行考虑：
1) 发展的裂缝，宽度在六个月期间增大0.1mm以上时，
2) 裂缝宽度虽末增大，但裂缝数量增多时；
3) 裂缝宽度在0.3mm以上时；
4)裂缝宽度为0.2mm左右，但认为对结构产生危险时。
2．裂缝修补的常用方法
砖石砌体、混凝土及钢筋混凝土结构物裂缝的修理，主要的目的是恢复结构的整体性、保持结构的强度、刚度、耐久性、抗渗性及外形的美观。
目前常用的方法主要有：
1）表面封闭修补法，即采用抹浆、凿槽梧嵌补、喷浆、填缝的方法使表面裂缝封闭。
2．压力灌浆修补法，即采用水泥灌浆或化学材料灌浆的方法，将浆液灌满结构内部裂缝，
3 表面粘贴玻璃布或钢板等材料的方法，既可达到封闭裂缝的目的，又能提高结构的强度和刚度
三、裂缝修补的程序 裂缝从被发现到确定是否要进行修补，直至最后实施修补工程其大致程序可参见图5—8

第三节 桥梁结构裂缝的表面封闭修补法
桥梁结构裂缝的表面封闭修补，常用方法有：填缝、表面抹灰、凿槽嵌补、表面粘贴和表面喷浆等。关于裂缝的内部压浆修补法，对于严重影响结构强度和刚度的裂缝，则需作结构补强加固处理。
一、填缝
填缝是砖石砌体裂缝修理中最简便的一种方法。操作时，将缝隙清理干净，根据裂缝宽度不同分别用勾缝刀、抹子、刮刀等工具进行操作，所用灰浆通常采用1:2.5或1:3水泥砂浆，一般不得低于砌筑灰浆的强度。填缝处理后可在美观、耐久性等方面起到一定作用，而对砌体的整体性、强度等方面所起的作用甚微。
二、表面抹灰
表面抹灰是指用水泥浆、水泥砂浆、环氧砂浆等材料涂抹在裂缝部位的砖石砌体或混凝土表面上的一种修补方法。
(一)水泥砂浆涂抹
对于混凝土结构，可先将裂缝附近的混凝土表面凿毛，并尽可能使糙面平整，经洗刷干净后，洒水位之保持湿润(不留水珠)．然后用1:1～1:2的水泥砂浆涂抹其上。涂抹时混凝土表面不能有流水，最好先用纯水泥浆涂刷一层底浆(厚度约0.5～1.0mm），再将水泥砂浆一次或分几次抹完(应视总反度而定)，一次过厚容易在侧面和顶部引起流淌或因自重下坠脱落；太薄则容易在收缩时引起开裂。涂抹的总厚度一般为1.0～2.0cm，待收水后，最后用铁抹压实、抹光。砂浆配制时所用砂子不宜太粗，一般为中细砂。水泥可用普通水泥，其标号不低于325号。温度高时，涂抹3～4小时后即需洒水养护，并防止阳光直射；冬季应注意保温，切不可受冻．否则所抹的水泥砂浆受冻后，轻则强度降低，重则报废。
(二)环氧砂浆涂抹
1．配方 环氧砂浆的配方可参照第四章第
2．涂沫工艺及注意事项
(1)先在裂缝上口凿一V形槽，宽约1～2cm，深约0.5cm，槽面应尽量平整。
(2)用钢丝刷或竹刷刷清缝口，并凿去浮渣。用手持式皮风箱(皮老虎)吹清缝内灰砂，用红外线灯烘干混凝土表面。裂缝外宜用蘸有丙酮或二甲苯的回丝(纱头)洗擦一遍(不宜用水清洗)。保持槽内混凝土面无灰尘、油污等。
(3)在裂缝四周涂一层环氧浆液，如裂缝较深，在垂直方向也可静力灌注，环氧浆液可灌入0.5mm的细缝中。
(4)最后嵌入环氧砂浆，用刮刀使其平面与原混凝土面齐平。待环氧树脂硬化后(温度越高，硬化时间越短，一般常温下20～25℃，需5～7天)，就可应用。养护期间结构不宜受震、受潮(以酮亚胺等湿固性环氧树脂者除外)，以保证修补质量。
(6)操作人员在一般情况下，特别是短期接触的场合不会产生什么副作用。但在具体做法上，应以预防为主，注意安全生产。用乙二胺等固化剂时，须戴塑料手套，防止皮肤灼伤，拌制环氧树脂工作量较大时，要戴口罩，注意通风，修补后须洗手，一般溶剂处不宜有明火，以防引起火灾。
三、表面粘贴修补法
表面粘贴法是指用胶粘剂把玻璃布或钢板等材料粘贴在裂缝部位的混凝上面上，达到封闭裂缝目的的一种修补方法。
(一)玻璃布粘贴 玻璃布一般采用无碱玻璃纤维织成，它比有碱玻璃纤维的耐水性好，强度高。玻璃布产品有无捻粗纱布、平纹布、斜纹布、缎纹布及单向布等多种。常用的为无捻粗纱方格布，其特点是强度高，气泡易排除，施工方便。
玻璃布粘贴的胶粘剂多为环氧基液。由于玻璃布在制作过程中如入了浸润剂，含有油脂和蜡，影响环氧基液与玻璃布的结合，因此，必须对玻璃布进行除油蜡的处理，使环氧基液能浸入玻璃纤维内，提高粘贴效果。
玻璃布除油蜡的方法有两种；一种是将玻璃布放置在碱水中煮沸30分钟至1小时．然后用清水漂净；另一种是热处理，将玻璃布放在烘烤炉上加温到190度～250℃。实践证明，采用后者除创始效果较好。但是玻璃布在烘烤时，由于油蜡燃烧，玻璃布上会有很多灰尘，因而必须在烘烤后将玻璃布放在浓度为2～3％的碱水中煮约30分钟，然后取出用清水洗净，放在烘箱内烘干或晾于。
玻璃布粘贴前要将混凝土面凿毛，并冲洗于挣，使表面无油污灰尘，若表面不平整，可先用环氧砂浆抹平。粘贴时，先在粘贴面上均匀刷一层环氧基液(不能有气泡产生)，然后展开、拉直玻璃布，放置并抹平使之紧贴在混凝土面上，再用刷子或其他工具在玻璃布面上刷一遍，使环氧基液浸透玻璃布并溢出，接着又在玻璃布上刷环氧基液。按同样方法粘贴第二层玻璃布．但上层玻璃布应比下层玻璃布稍宽1～2cm，以便压边。
（二)钢板粘贴 此法是用环氧基液粘结剂涂敷在整个钢板上，然后将其压贴于待修补的裂缝位置上的方法。钢板粘贴的施工顺序如下；
1．对钢板进行表面处理，即按所需要的尺寸切断好钢板，用打磨机研磨，使钢板表面露出钢的肌体；对混凝土表面进行修凿，使其平整。
2．用丙酮或二甲苯擦洗修补部位的混凝土表面及钢板面，以便去除粘结面的油脂和灰尘。
3．在钢板和混凝土粘贴面上均匀地涂刷环氧基液粘结剂。
4．压贴钢板。用方木、角钢和固定螺栓等均匀地加上压力进行压贴。
5．养生到所要求的时间，拆除压贴用的方木、角钢等支架材料。
6．在钢板表面上再涂刷养护涂料，如铅丹或其它防锈油漆等。
四、凿槽嵌补
凿槽嵌补是沿混凝土裂缝凿一条深槽，然后在槽内嵌补各种粘结材料，如环氧砂浆、沥青、甲基丙稀酸脂类化学补强剂(甲凝)等的一种修补方法。
修补时先沿裂缝凿槽，槽形根据裂缝位置和填补材料而定，缝槽形状见图5—9。通常多采用V形槽。槽的两边混凝土面必须修理平整，槽内要清洗干净，必要时可在填料前用丙酮擦一边。
如槽口外需要抹水泥砂浆或喷涂砂浆时，在凿槽时须一并将槽口外的混凝土表面凿毛，同时消理干净。
用水泥砂浆填补，事先要保持槽内湿润(不应有积水)；用沥青或环绕材料填补时，要保持槽内干燥，否则应先采取其他措施，使格内干燥后再进行填补。
五、表面喷浆
喷浆修补是在经凿毛处理的裂缝表面，喷射一层密实而且强度高的水泥砂浆保护层来封闭裂缝的一种修补方法。它一般适用于大体积混凝土结构的裂缝修补工程，例如桥梁墩台的裂缝修补常采用此法。根据裂缝的性质和修理要求与条件，可分别采用无筋素喷浆、挂网喷浆，或挂网喷浆结合凿槽嵌补等修补方法。
进行喷浆以前，必须完成各项准备工作。需要喷浆的结构表层应仔细敲击。在敲击中发现剥离的部分应当敲碎并除去。有缺陷的地方应填塞起来。如系钢筋混凝土，尚须清除露筋部分钢筋上的铁锈。为使喷涂层粘结牢固，最好把裂缝凿成如前述的V形槽。
喷浆以前先用水冲洗结构物表面并在开始喷浆之前先把基层湿润一下，然后再开始喷浆。喷层混凝土的标号根据需要确定，厚度一般为10～15cm，但每次喷层厚度一般控制为5cm，每次间隔时间20～30min，为缩短初凝时间、提高早期强度，可掺入适量的速凝剂，掺入量一般为3～4％。
六、打箍加固封闭法
当钢筋混凝土梁，产生主应力裂缝时，可采用在裂缝处加箍使裂缝封闭的方法。箍可用扁钢焊成或园钢制成，可以直箍也可以斜箍，其方向应和裂缝方向垂直。 箍与梁的上下面接触处可垫以角钢或钢板，见图5—11。角钢或钢板面积及筋的横截面积，按修补加固部位主应力的大小、箍的安全应力及混凝土的抗压强度通过计算而定。
第四节 裂缝的压力灌浆修补法
压力灌浆系指施加一定的压力，将浆液灌入结构物内部裂缝中去，以达到封闭裂缝，恢复并提高结构强度、耐久性和抗渗性能的一种修补方法。此法一般用于裂缝多且深入结构内部或结构有空隙的修补场合。
压力灌浆方法的要点在于将裂缝构成一个密闭的空腔，有控制地留出压浆口和排气口，借压缩空气把浆压入裂缝，并使之充满。
压力灌浆按灌浆材料的不同，可分为以下三类，
1．水泥、石灰、粘土；
2．化学灌浆，如水玻璃类、木质素类、丙烯酰胺类和环氧树脂类等；
3．沥青灌浆。
由于压强浆液的种类很多，用途也有所不同，因此仅就修补桥梁结构裂缝中应用较多的水泥灌浆和化学灌浆作重点叙述。化学灌浆中采用环氧树脂灌浆材料及甲基丙烯酸酯类(即甲凝)材料进行修补的结构物裂缝效果最佳，应用也较广泛。
一、水泥灌浆
(一)工艺流程 用水泥灌浆法修补结构裂缝一般可参见图5—12流程框图进行。
裂缝检查及处理

钻孔及清孔

止浆或堵漏处理

压水试验

灌浆

封孔及质量检查

(二)施工要求
1．裂缝检查及处理 实施灌浆前应对修补部位裂缝再仔细检查一边，以便确定修补数量、范围、钻孔位置及浆液数量。
2．钻孔及清孔 水泥浆液是通过砌体或混凝土中用各种不同的方法钻成的孔眼灌入的。钻孔时，除骑缝浅孔外，不得顺裂缝钻孔，钻孔轴线与裂缝面的交角应大于30度，孔深应穿过裂缝面0.5m以上(指墩台部分)。
孔眼开好后，须进行清孔，即用水由上向下冲洗各孔。孔眼冲洗干净之后，使用压缩空气吹干。孔眼的冲洗和吹风是由上向下一横排地进行的。
3．止浆或堵漏处理 浆液灌入砌体或混凝土中时，可能通过大的裂缝和孔隙流到表面上来，因此，灌浆前应把这些裂缝和孔隙堵塞起来，进行止浆或培漏处理。止浆或堵漏可用水泥砂浆或环氧砂浆涂抹，也可用棉絮或麻布条嵌塞，或用环氧胶泥钻贴。
4．压水或压风(气)试验 通过压水或压风试验，主要是检查孔眼畅通情况及止浆效果。
5．灌浆
(1)材料 灌浆所用水泥对混凝土、钢筋混凝土一股采用不低于425号的普通水泥，对砖石砌体一般采用不低于325号的普通水泥。
(2)灌浆压力和浆体稠度 钢筋混凝土结构的水泥灌浆压力一般为4.05x105～6.08x105Pa。砖石砌体的水泥泥浆，一般使用的压力为105～3.04x105Pa。灌浆施工中灌浆压力和浆体稠度的调整，一般有两种做法。一种做法是灌浆自始至终使用同一个压力和同一个稠度的浆体，这种灌浆一次成活，施工方便，适用于可灌性能良好并且灌浆量不大的情况；另一种做法所采用的压力和浆掖稠度有所变化，先用低压、后用高压，先用稀浆、后用稠浆，以适应裂缝粗细不均、灌浆体渗漏较大的情况。
(3)灌浆加压设备 在工程量较大时，宜采用灌浆机、灌(压)浆泵，也可用风泵加压。目前使用的多为活塞推送式压灌灰浆泵，并有直接作用式、片状隔膜式、圆柱形隔膜式三种类型。
二、化学灌浆
采用化学材料灌浆，修补结构裂缝，可以大大改善灌浆材料的可灌性能，可灌入0.3mm或更细小些的裂缝，施工机械简单，操作简便，其应用日趋广泛。
灌浆补强是利用粘结剂的粘合力将结构内部组织结合为整体，恢复其应有强度的方法。这种粘合力是粘结剂本身分子间的内聚力和粘结剂与被粘结材料间粘着力的总和。因此，灌浆补强的效果取决于粘结剂及其配方的合理选择和良好的施工质量。为了保证灌浆质量。还应注意选择适宜的施工时机。由于裂缝将随结构温度的变化而张合，以选择在裂缝张开度大的季节进行镶注为宜。但通常都是选择春秋气温较低的季节。原因是气温低、粘结剂粘滞度变化较慢、易于灌注。灌注的最佳温度为20～25度，最低不宜低于10度。
（一)灌浆材料 用于修补混凝土裂缝的