试论混凝土桥梁裂缝产生的原因及解决措施

【摘 要】目前，全球都处在城市建设飞速发展的阶段，对于建筑行业来说是存在着巨大的机遇，然而机遇和挑战是并存的，面临的挑战也很大。在建筑行业中，桥梁的作用不容小觑，它不仅是道路连接的组成部分，可以完成主要的交通运输工作，在一定程度上也起着美化和欣赏的作用。但是在桥梁的设计及建设中需要考虑很多问题。混凝土是桥梁建设中最常使用的材料。被人们认为是非常坚固耐用的，但是许多工程中经常会出现一些裂缝，本文从这些裂缝的成因入手进行认真分析，提出了预防和解决这些裂缝的具体做法。

【关键词】混凝土；桥梁；裂缝；危害；原因

混凝土是由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。混凝土具有材料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，同时它还有抗压强度高，耐久性好，强度等级宽等特点。因而其使用量也越来越大，在建筑行业倍受青睐。桥梁建设中最先考虑的问题就是安全、经济、适用，在设计过程中要优先考虑到耐久性和安全性。要解决这些问题，选材是关键所在。混凝土在桥梁建设中主要负责提高桥梁的抗拉力，承载力及强度。目前，混凝土结构在现代桥梁工程建设中已占据了非常重要的地位。

几年来，我国交通基础建设得到迅猛发展，各种混凝土桥梁随之兴起，但在使用过程中，由于工程质量问题导致的路桥事故也屡见不鲜，在混凝土的相关标准中，最严格的允许裂缝宽度为0.1mm。随着近些年大体积混凝土技术和大型灌浆机械的使用混凝土的裂缝已经放宽到0.2mm。当结构所处的环境正常，保护层厚度满足设计要求，无侵蚀介质，钢筋混凝土裂缝宽度可放宽至0.4mm；在湿气及土中为0.3mm；在海水及干湿交替中为0.15mm。沿钢筋的顺筋裂缝有害程度高，必须处理。近年来预应力混凝土应用范围逐渐推广到更多的结构领域，其混凝土强度等级必须提高至C50。在采用泵送条件下，其收缩与水化热大大增加，约束应力裂缝很难避免，张拉前开裂，张拉后又不闭合，裂缝控制的难度更加困难。预应力结构裂缝允许宽度是严格的，预应力筋腐蚀属“应力腐蚀”并有可能脆性断裂，预兆性较小，裂缝扩展速度快。裂缝深度h与结构厚度H的关系如下：h≤0.1H表面裂缝；0.1H＜h＜0.5H浅层裂缝；0.5H≤h＜1.0H纵深裂缝；h=H贯穿裂缝。应当尽量避免贯穿性及纵深裂缝，如出现该种裂缝应采取化学灌浆处理来保证强度，即贯缝抗拉强度必须超过混凝土抗拉强度。早期裂缝一般出现在一个月之内，中期裂缝约在6个月之内，其后1～2年或更长时间属于后期裂缝。

1混凝土裂缝的危害

混凝土裂缝的产生和在一系列物理化学作用下发生的进一步扩展，都会使得混凝土产生较为严重的碳化现象，保护层变的脆弱，在外力的不断冲击下最终会松散脱落，使得保护层内部的钢筋到空气中，空气中水份的存在会使得钢筋表面发生电化学反应，使刚劲结构产生严重的锈蚀，刚度和强度都会急剧降低，耐久性同样受到影响，在这种不良的状况下，桥梁结构的安全性是完全无法保证的，甚至可能发生严重的坍塌事故，这在桥梁史上也都是有先例的，必须加以有效的控制。

2混凝土裂缝的形成原因

混凝土自身因功能、用途的不同而有所区别，且通常所处的实际工程环境也是大相径庭的，因此，混凝土结构裂缝的形成原因也是复杂而繁多的。大多数时候，桥体裂缝是由多种原因共同作用产生的，但总体上来说，能够引起混凝土桥体裂缝的主要原因还是表现在以下六个方面的内容。

(1)外部荷载引起的裂缝。混凝土桥体的外部受力和其相应变化情况是一个非常复杂的过程。通常，将混凝土桥梁在动载荷、静载荷和此应力作用下产生的裂缝统称为荷载裂缝，具体来说，则可以进一步的细分为次应力裂缝和直接应力。外部载荷能够引起混凝土桥梁的桥体裂缝，主要是因为钢筋混凝土结构在承受外力所施加的弯矩和拉力时会在其横截面上产生一个纵方向上的分力，即拉应力，上文已述，混凝土抗拉能力较差，正是因为这样一种矛盾使得混凝土结构在承受载荷时就会在其纵方向上产生裂缝。当然，受力状况不可能完全一样，所以桥体裂缝的外观也不尽相同。

(2)温度变化引起的裂缝。混凝土桥梁的建设属于大体积混凝土工程，又由于混凝土自身具有热胀冷缩的性质，因此在外部环境和内部温度之间相差太大的时候，就会在混凝土桥体内产生温差变形，由于混凝土自身的刚度，温差变形会受到一定的约束，此时结构内部就会相应的产生拉应力，当这种拉应力超过混凝土自身的抗拉强度时，混凝土桥体上就会形成所谓的温差变形。能够引起温差变形的因素有日照、水化热、蒸汽养护、温度骤变等。

(3)地基变形引起的裂缝。桥梁工程通常都具有大跨度、窄宽度的特点，这就会导致桥梁容易在竖直方向上产生不均匀沉降或者是水平方向上的偏移，虽然说在桥梁结构中，这种变化是很小的，但是这种变化即使很小，也会产生较大的附加应力，当这种附加应力超过桥梁能够承受的额拉应力时，也会产生相应的桥体裂缝。地基变形引起裂缝的状况有很多种，如地址勘察工作的不完善、实验资料的记录失误、地基地质条件差等。

(4)钢筋锈蚀引起的裂缝。桥梁结构是完全处于自然环境条件下的，因此，保护层厚度不够、混凝土水灰比不当、空气和水腐蚀性大等因素都会导致钢筋的锈蚀。钢筋锈蚀会引起严重的体积膨胀，从而引起混凝土的胀裂裂缝。

(5)施工工艺不良引起的裂缝。桥梁结构在建设过程中会经历多种施工工艺，但通常来说，能够引起混凝土裂缝的则主要以下五个方面的工艺原因:一是养护工作不到位，二是振捣不均与密实，三是混凝土的配合比或者是水泥的水灰比不符合要求，四是混凝土没有按照设计规范来进行严格的分层、分段处理，五是地基的处理不到位。

(6)材料质量不佳引起的裂缝。混凝土所采用的材料质量不合格，同样可能导致桥体裂缝的产生。

3混凝土裂缝的控制方法

上文较为详尽的阐述了混凝土桥梁产生的主要原因，我们就此提出了针对性的解决方案，主要就是以下几个方面的处理方案。

(1)表面处理:表面处理包括表面涂抹和表面贴补两种，其中表面涂抹处理的对象主要是裂缝规模不大且浆材难以灌入的;表面贴补处理的主要对象是大面积漏水的。

(2)灌浆法:这种裂缝控制方法广泛的应用于各种工程实践中，一般的裂缝都可以用灌浆法进行处理。

(3)填充法:填充法，顾名思义就是利用修补材料直接对裂缝进行填充修补，这种方法成本低、操作简单，较宽的裂缝可以直接用此法处理，较窄的，也可以通过开V形槽后再使用此法进行修补。

(4)结构补强法:因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成裂缝等影响结构强度可采取结构补强法、锚固补强法、预应力法等。

(5)混凝土裂缝处理效果的检查:包括修补材料试验；钻芯取样试验；压水试验；压气试验等。

4结语

设计、施工、养护等任何一方面的不足，都会导致混凝土桥体裂缝的产生。由此可见，严格按照设计规范、技术标准、法律法规来进行设计与施工是很有必要的。发现问题、处理问题也是其中重要的环节。

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