浅谈桥梁混凝土裂缝的成因及防护措施

摘要：路桥施工是一项非常复杂而细致的综合性工程。在桥梁施工中，混凝土裂缝是比较常见的问题之一。如果对裂缝问题不能及时有效的处理，裂缝的产生不仅会严重影响桥梁的使用寿命，也会给广大出行者带来很大的危险。本文分析了混凝土裂缝产生的原因，并提出了相关的防护措施。

关键词：桥梁施工;混凝土裂缝;防护措施

Abstract: Road and bridge is a comprehensive engineering construction is a very complicated and delicate. In bridge construction, the concrete crack is one of common problems. If not timely and effective treatment of cracks, the cracks will not only affect the life span of the bridge, will give the people bring great danger. This paper analyzes the causes of concrete cracks, and puts forward relevant protective measures.

Key words: bridge construction; concrete crack; preventive measures

中图分类号：U445

一、桥梁工程中混凝土裂缝产生的原因：

1.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，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力特点，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充验算等。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。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。 2.温度变化引起的裂缝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。由于受到自身的约束作用，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温度突然下降，但因内部温度变化相对较慢而产生温度突然下降，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，混凝土弹性量不考虑折减。 3. 收缩引起的裂缝 3.1塑性收缩。在施工过程中、混凝土筑后4-5小时左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和分急剧，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，便形成洞钢筋方向的裂缝。缩水收缩干缩。混凝土结硬以后，随着表层水逐步蒸发，温度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面民缩大、内部收缩小的不均，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纹。3.2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）。3.3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。炭化收缩只有在温度505℃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表面裂缝，宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。二、桥梁工程中混凝土裂缝的预防及修补

1.重力荷载是属于人为可以控制的因素，通过选择合适的方法，进行力的计算和分析。对尺寸进行科学布置。能够使各种比例更加稳定合理，工作人员要充分了解施工图上的各项表述，严格依据要求工作，并且规划好人力物力，遵照规范来完成工作，安排好各项物资的存放储备，避免受潮受腐蚀，或者因为空间不足导致材料弯折，产生不必要的麻烦。

2.地基不稳导致的裂纹通过合适的处理手段能够杜绝，主要是选择地址稳定，条件充足的地理位置，这需要在前期勘测时增加工作投入，合理选择材料，布置桥型。

3.温度裂缝的控制

(1)降低混凝土的浇注温度。如采用降低骨料的温度，或加冰水，或在夜间最低温度时浇注等。

(2)降低水泥的水化热的温升。如选用低水化热水泥，或减少水泥的用量，或掺入优质粉煤灰。

(3)加快浇注后混凝土的散热，如使用钢摸板，或分层浇注混凝土，每层厚度不大于30cm，以便散热。或在大体积混凝土中，预埋或利用一些管，通过冷水或冷风来降温。

(4)降低欲浇注混凝土结构或构筑物的外部约束。如减小浇筑体长度或厚度，或减小约束体体积，或改善交界面状况，两层混凝土浇注间隔时间不得长于15天。

(5)加强混凝土的表面保护，如浇注后，表面应及时用草帘、草袋、砂、锯末等覆盖，并撒水养护，或蓄水养护;冬季，采取保温措施，保护混凝土表面，薄壁结构，要适当延长其拆摸时间，使之缓慢降温。

(6)改善混凝土的性能。如尽量选用低热或中热水泥，或选用合适骨料如石灰岩骨料及其级配良好，以便降低水化热。

(7)蒸汽养护构件时，严格控制升温速度不大于10～150C/H，并应适当冷养护吊运构

三、混凝土的养护与拆模

1.混凝土的养护。混凝土中水泥的水化作用，就是混凝土的凝固，硬化和强度发育的过程;它与周转的环境，有密切的关系。当温度低与5度时，混凝土的硬化速度减慢，而当温度下降至---20度一下时，混凝土硬化基本停止。在干燥的天气中混凝土中水分迅速蒸发，一方面使混凝土表面剧类收缩而导致裂缝,另一方面当游离水分完全蒸发后，水泥水化作用也就停止，混凝土的硬化即停止。因此，混凝土浇筑后即进行适当的养护，以保持混凝土硬化发育所需要温度和湿度。一般混凝土在浇筑后12h内进行覆盖，待具有一定强度时应注意浇水养护。对于用硅酸盐水泥、普通水泥和矿渣水泥拌制的混凝土，浇水养护日期不得少于7昼夜;用火山灰水泥、粉煤灰水泥或掺用缓凝剂及有抗渗要求的混凝土，浇水养护日期不得少于14昼夜;在浇水养护期应确保混凝土表面有一定的潮湿度，最好要盖好草包，浇水湿透草包;当平均气温低于5℃时，不得浇水;混凝土表面不便浇水时，应涂刷保护层(如刷薄膜养生液等)以防止混凝土内的水分蒸发。混凝土氧化方法有自然养护法和加热养护法。

2.自然养护方法。此法是特混凝土终凝后，在构件上覆盖草袋，麻袋，稻草或砂子等，经洒水，以保持构件经常处于湿润状态。自然养护方法的养护时间与水泥品种和否掺用塑化剂有关。一般情况下，用普通硅酸盐水泥的混凝养护时7个昼夜以上为宜：如用矿碴水泥，火山灰水泥或掺用过塑化剂的养护时间14昼夜以下为宜，每天的浇水次数，以能使混凝土保持充分的潮湿为度，在一般气候条件下，当温度高于15度时，前三天内白天每隔1-2小时浇水一次，夜里至小浇水2-4次，在以后的养护期间可酌情适当减少即可，但干燥的气候条件下或大风天气中应适当增加浇水次数。

3.加热养护法：为了加速模板周转和加快施工进行，可采用加热养护发，此法指采用蒸汽法养护混凝土。

4.混凝土的拆模。混凝土经过养护，强度达到规定要求后，即可拆除模板，拆模应该先拆不承重模板，后拆承重模板为宜。

四、结语

桥梁施工中经常出现裂缝问题，这一问题是出现次数最多，而诱发其他缺陷最明显的一个问题，所以，系统地工程方面的研究是必要的，需要对裂缝的产生和发展做出分析，控制裂缝形成和扩大，保证整个工程的施工质量。

参考文献：

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