高寒地区桥墩混凝土开裂原因及修补材料研究

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发布时间：2021-09-14

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高寒地区桥墩混凝土开裂原因及修补材料研究
周有禄，熊治文，牛东兴，李奋，张寿红
(1．中铁西北科学研究院有限公司，甘肃兰州 730000；2．青藏铁路公司，青海西宁810007)
摘要：对高寒地区的气温、降水、日照、辐射等气候环境因素进行了调查，分析了环境因素、保湿养护和冻
融对混凝土开裂的影响，提出了高寒地区选择混凝土裂缝修补材料及方法的原则，并对所选取的柔性环
氧树脂和改性FEVE氟碳涂料的性能进行了试验研究。结果显示：柔性环氧树脂的断裂伸长率提高明
显，与基体粘结强度高，改性FEVE氟碳涂料具有附着力强、拉伸强度高和弹性好的特点。
关键词：高寒地区混凝土裂缝裂缝原因修补材料试验研究
中图分类号：U443．22 文献标识码：A DOI：10．3969／j．issn．1003-1995．2015．09．12
高寒地区气候干旱少雨，年平均气温较低，13温差
较大，紫外线照射强烈。这些因素极大地加剧了混凝
土的塑性收缩、干燥收缩等。尤其是每13温度、湿度的
交替变化，使得混凝土的应力不断累加，极易导致混凝
土开裂⋯ 。另外，高寒地区桥墩混凝土结构在长期使
用过程中，承受高达数百应变的变形，易造成混凝土表
面开裂；频繁的正负温交替，极易引起水位变动区墩台
混凝土遭受冻融破坏；干燥气候条件会造成混凝土的
干燥收缩加剧。
多种自然因素的作用，极易使混凝土结构产生裂
缝。因此，有必要针对高寒地区气候、环境特点，进行
桥墩混凝土裂缝修补技术研究。对于高寒地区已经出
现裂缝的桥梁混凝土结构，若采用适宜的裂缝修补材
料，可对裂缝进行有效治理，从而提高工程的服务质
量，延长桥梁结构的服务寿命，减少维修及重建费用。
1 高寒地区环境条件
1)气温
青藏铁路以条带状自北向南穿越青藏高原，气温
的分布规律受纬度和海拔高度的影响明显。海拔一
定，气温随纬度的增加而降低；纬度一定，气温随海拔
的升高而降低。青藏高原的气温因受海拔的制约，具
有明显的垂直分带性。已有的资料表明，海拔每升高
100 In，年平均气温下降0．5 oC左右。由于海拔高，青
藏高原大部分地区的年平均气温在0℃ 以下，最低可
收稿日期：2015-04—10；修回日期：2015-07—2O
基金项目：中国铁路总公司科技研究开发计划项目(2013T003-A)；中国
中铁股份有限公司科技研究开发计划项目(2012一重大-7)
作者简介：周有禄(1984一)，男，甘肃白银人，工程师，硕士。
达一7．5 。
2)降水
青藏高原降水主要集中在暖季的6～9月，占全年
降水的80％以上，降水主要以冰雹、雪等固态降水为
主，全年固态降水天数是降雨的两倍。该区寒季气候
严寒，降水极少，因而寒季基本不积雪，这和高纬度寒
区有明显的差别。在东北大小兴安岭地区降雪积雪主
要集中在最寒冷的冬季，而青藏高原多年冻土区的降
雪主要集中在暖季，太阳辐射强烈，蒸发量大，降雪很
快就融化蒸发，因而该区雪盖薄，积雪时间短。
该区年蒸发量1 000～1 500 mm，降水量与蒸发量
比值约为1：5，蒸发量较大的月份集中在6～9月，其
蒸发量占全年的1／2左右。
3)13照和辐射
青藏高原日照时问长且强烈。一年13照时数长达
2 600～3 000 h。13照百分率平均在50％～80％左右。
由于海拔高空气密度小，水气和气溶胶含量少，大
气透明度高，因而该区太阳辐射平均年总量6 700—
9 200 MJ／m ，居全国之最。高原和内地同纬度地区太
阳的总辐射值差别很大，高原的总辐射值随海拔的升
高而增加。
高原夏季夜间空气湿度较大，甚至趋于饱和，这也
是高原多夜雨的原因之一。研究表明，高原西南边
缘可能为高原水汽来源的重要通道之一，其水平输送
可影响高原部分地区的水汽分布及其近地表水汽垂直
分布，成为影响高原局部地区水分循环变化的重要因