摘要：桥梁伸缩缝过渡区混凝土性能的优劣不仅对桥梁伸缩缝结构服役性能有着重要的影响，且对行车安全有着直接的影响。首先简要介绍了公路桥梁伸缩缝过渡区混凝土病害的产生机理。然后综合评述了国内外近年来有关公路桥梁伸缩缝过渡区混凝土修复结构和修复材料等最新研究应用成果。最后根据功能/结构一体化设计理念，建立了一种基于功能梯度组合结构设计的超高韧性混凝土快速修复技术，并探讨了其在实际工程中的应用。工程实践表明：这种基于功能梯度组合结构设计的新型快速修复技术实施效果良好，具有广阔的推广应用前景。
1 引言
桥梁伸缩缝是桥梁体与梁体以及梁端与桥台背墙之间的重要附属结构。桥梁伸缩缝的作用是保证桥梁主体在荷载、温度变化和混凝土收缩情况下的自由膨胀变形。其中，填补桥梁伸缩缝过渡区的混凝土是一个重要的组成部分。混凝土的性能不仅对桥梁伸缩缝结构的使用性能有重要影响，而且直接影响行车安全。因此，桥梁伸缩缝过渡区混凝土的日常使用和养护一直是世界各国公路养护管理中心的一项重要工作。
2 公路桥梁伸缩缝的常见病害及原因
2.1 公路桥梁伸缩缝常见病害
止水带损坏。伸缩缝最常见的病害问题就是止水带发生损坏，该损坏产生的原因主要是由于在日常生活中没有对止水带进行有效的保养，从而导致止水带发生损坏，水流从破坏的位置流入，并在外界环境的侵蚀作用下，伸缩缝会导致支撑梁、传动装置以及钢筋锈蚀，混凝土的强度降低，使得混凝土因此脱落、钢筋产生漏缝，再加上垃圾杂物的进入，收缩无法发挥其正常的作用，进而致使桥梁受到挤压的影响造成破坏。混凝土带裂缝。混凝土在铺装施工过程中，如碾压作用效果不好，就会造成混凝土带的开裂与脱落，并使车辆的荷载冲击受到阻碍，由于混凝土的养护难度较高，会较容易导致裂缝、空洞以及蜂窝的产生，使混凝土的老化速度加快，对公路桥体的质量造成十分严重的影响。伸缩缝啃边。伸缩缝中的水泥混凝土与沥青混凝土两种材料存在着较大的差异性，会使接缝处出现裂缝，造成伸缩缝啃边的现象发生，从而使桥头出现跳车的问题，并对伸缩装置造成严重的破坏。
2.2 公路桥梁伸缩缝的原因分析
施工原因。在对伸缩缝进行施工时，由于安装的台背与桥梁余留的较少，造成混凝土在完成施工后，伸缩缝钢性不能得到相应的满足要求，导致车辆在行驶过程中对混凝土造成的松散。施工人员还会为了尽快完成修建任务，忽略对于自然因素与建造质量，人为的对伸缩量进行放大与缩短，因此容易造成危险事故的发生，影响使用价值与质量。设计原因。在对公路桥梁伸缩缝的设计时，对开口的部位预留得太过于长或过于短，从而使橡胶导致断裂，并在雨水的侵蚀下会造成钢筋结构生锈，由于垃圾杂物的进入使得桥头与台背造成损坏。养护的不当。伸缩装置因内部的杂物随着时间的流逝越积越多，相关单位并没有对其进行清理与维护，影响在设计时的伸缩量大小，在车辆的来往通行过程中会对桥梁造成行车压力以及在恶劣天气的情况下会对桥梁的伸缩装置受到影响。
3 新型修复技术
3.1 设计方法
为了解决上述技术问题，根据功能和结构一体化设计的概念，通过引入功能梯度概念发展中的一个综合性能优良，制备工艺简单超高韧性混凝土的基础上，对混凝土修补结构过渡区的设计和建设公路桥梁伸缩缝与传统的修复混凝土超高混凝土的韧性，建立一种基于梯度功能超高韧性混凝土组合结构设计快速修复技术。具体方法是：首先，在准备工作完成后，将构成修复结构缝过渡区预留槽切割混凝土结构表面为桥梁伸缩凹凸点表面粗糙的表面，然后超高韧性和高强度混凝土（微膨胀混凝土或钢纤维混凝土）传统的修复材料是铸造在桥梁伸缩缝的过渡地带，区内槽的上部和下部，功能梯度组合结构影响增韧功能层和微膨胀高强混凝土抗压张力超高韧性混凝土形成。超高韧性混凝土的厚度可根据公路交通设计等级、桥梁伸缩缝的工作环境和修复材料的性能确定。
3.2 修复材料
目前，公路桥梁伸缩缝过渡区的修补材料主要是常规材料，如普通混凝土、微膨胀高强混凝土和钢纤维混凝土。1是它的力学和耐久性。从表1可以看出，普通混凝土修补材料的性能是最差的，尤其是常用的修复材料的断裂韧性。工程实践也表明，普通混凝土用于修复公路桥梁伸缩缝过渡区基本上每1 ~ 2年重建2 ~ 3倍，因此，目前公路桥梁伸缩缝过渡区的混凝土基本不再使用普通混凝土修补，但使用微膨胀高强混凝土钢纤维增强混凝土。但从工程应用的角度，虽然指标微膨胀高强混凝土和钢纤维混凝土比普通混凝土的大大提高（见表1），但仍然没有很好解决公路桥梁伸缩缝过渡区混凝土经常出现裂缝，开裂等问题，每1 ~ 2年或是重建了1 ~ 2倍。此外，特种混凝土，如环氧树脂和硫铝酸盐水泥，也可作为修复材料，但效果不好。超高韧性混凝土（UTC）不仅具有优异的耐久性，而且具有极高的断裂韧性和抗冲击能力（见表2）。因此，有学者提出UTC可以用于公路桥梁伸缩缝过渡区混凝土的修补。UTC主要是基于最大密度理论。通过除去粗骨料、高活性矿物掺合料，如硅灰、粉煤灰、水泥、石英砂和钢纤维，在80～200度的蒸汽养护条件下制备出超高性能混凝土。这显然难以满足公路桥梁伸缩缝过渡区混凝土修补工程的现场生产和施工条件，特别是对窄空间、交通流的高速公路的日常运营和养护工作需要严格控制。
3.3 试验研究
超高韧性混凝土是实现上述设计理念的关键，不仅要求其优良的综合性能，而且要求其制备工艺简单。然而，目前超高韧性混凝土需要保持在80～200℃的蒸汽和高温，这大大制约了工程应用领域的发展。因此，根据有机和无机三维互穿网络流量结构理论，用红砂岩石粉和钢纤维分别取代目前的超高韧性混凝土组成材料石英砂、钢纤维，辅以硅藻土制备的固体粉末，加强件，在25 ~ 35℃室温固化一系列新的超韧性混凝土强度等级的条件下，研究和发展。表3高韧性混凝土制备25℃常温混合比，表4是28d参照GB／t50081-2016测量的主要性能。
4 结束语
总的来说，公路桥梁中的伸缩装置是公路桥梁基本构造中不可缺少的一个核心部分。这个核心部分的施工中，要使之能够充分适应环境中的温度变化、混凝土的收缩能力和梁的挠度变化。同时，伸缩装置还直接承受着经过公路桥梁车辆的反复荷载，所以是桥梁和公路路基结构中一个非常脆弱的部分，其质量直接影响着公路桥梁的正常安全运行。
参考文献：
[1]赵怡彬.适用于大中型桥梁的单伸缩缝桥梁结构性能研究[D].湖南大学，2016.
论文作者:雷开全
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/22
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