混凝土桥梁:裂缝、成因、预防、措施

【前言】混凝土桥梁:裂缝、成因、预防、措施由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。受混凝土施工、自身变形、约束等一系列因素影响，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是由于这些初始缺陷的存在使得混凝土呈现出一些非均质的特性。微裂缝通常是一种...

摘要：混凝土桥梁裂缝是目前普遍存在而又难以解决的市政工程实际问题，本文对混凝土桥梁裂缝问题进行了探讨和分析，并提出了一些相应的预防方法及措施，以延长混凝土桥梁的使用寿命,减少混凝土桥梁裂缝产生的机率。

关键词：混凝土；桥梁裂缝；成因；预防措施

1 引言

随着经济的发展，市政工程建设取得了突飞猛进的发展，混凝土在现代工程建设中占有重要地位。混凝土桥梁工程中裂缝几乎无处不在，混凝土裂缝这一“常见病”、“多发病”，经常困扰着桥梁工程技术人员。

2 问题的提出

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。受混凝土施工、自身变形、约束等一系列因素影响，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是由于这些初始缺陷的存在使得混凝土呈现出一些非均质的特性。微裂缝通常是一种无害裂缝，根据情况不同，混凝土允许裂缝宽度为0.1mm-0.4mm之间不等，在这个区段内，对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害。但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断的扩展和连通，最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝，也就是混凝土工程中常说的裂缝。

在混凝土桥梁建造和使用过程中，因裂缝而影响工程质量甚至导致桥梁垮塌的报道屡见不鲜。但是如果采取一定的技术措施，加强施工质量管理的力度，就可以对混凝土桥梁裂缝进行预防和控制。

3 混凝土桥梁不同裂缝的成因

3.1温度变化引起的裂缝

混凝土产生裂缝的原因有多种,而温度变化是最主要的因素。混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或内部温度发生变化时，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荷载应力。引起温度变化的主要原因：（1）水化热：混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力，致使表面出现裂缝。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝土的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。（2）气温的日较差、年较差：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。受到自身约束作用，局部拉应力变大，出现裂缝。而当大气温度低于零度时，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 %，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。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。

3.2收缩引起的裂缝

在实际施工中，混凝土因收缩引起的裂缝是最常见的。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大甚至发生剧烈变化，表面干缩变形受到内部混凝土的约束往往导致裂缝。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。影响混凝土收缩裂缝的主要因素有：水泥品种、标号及用量、骨料品种、水灰比、外掺剂、养护方法、外界环境、振捣方式及时间。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水（干缩）收缩是混凝土产生裂缝的主要原因。

3.2.1塑性收缩

指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状态。裂缝产生的主要原因：混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。

3.2.2缩水（干缩）收缩

缩水收缩多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩，这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果：混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。

3.3地基变形引起的沉陷裂缝

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。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或呈30°～45°角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。

形成沉陷裂缝的主要原因有：地质勘察精度不够、试验资料不准；地基地质差异大；结构地基土质不匀、松软；结构荷载差异大；回填土不实或浸水；模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动；冬季模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝；桥梁建成以后,桥梁基础遭遇滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质灾害时，原有地基条件变化，造成不均匀沉降。

3.4施工材料质量不合格引起的裂缝

混凝土主要由水泥、砂、石、集料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格，是导致结构出现裂缝的原因。

（1）水泥。水泥出厂时强度不足、水泥受潮或过期，使混凝土强度不足，从而导致混凝土开裂。 水泥含碱量较高（超过0.6%），产生碱骨料反应，导致裂缝的产生。（2）砂、石、集料。砂石粒径太小、级配不良、空隙率大，杂质含量高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，若使用超出规定的特细砂，混凝土裂缝将更为严重。（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。采用含碱的外加剂，对碱骨料反应也有影响。

3.5钢筋锈蚀引起的裂缝

钢筋锈蚀的直接结果是钢筋的截面积减少，不均匀锈蚀导致钢筋表面凹凸不平，应力集中，使混凝土胀裂。此种类型的裂缝多为纵向裂缝，沿钢筋的位置出现。同时钢筋锈蚀还可使钢筋的力学性能退化、强度降低、脆性增大、延性变差，导致构件承载力降低。