市政桥梁混凝土裂缝现象及控制探讨

随着城镇化建设的推进，各地建筑项目仍然如火如荼，同时各项配套基础设施建设逐步跟进。围绕着新建的新农村住宅区的各项工程也齐头并进。新农村建设、小卫星城市建设一定程度上缓解了市中心人口密集中交通压力。这样城市高架桥的建设优显突出，如杭州的留石高架、秋石架，贯穿杭州城市的东西南北。本文从专业出发浅谈下我对市政道路桥梁混凝土裂缝一点看法。

一、常见的裂缝及其部位

1、结构性裂缝

根据钢筋、混凝土本身材质和力学性能上他们的结合就容易产生无可避免的小裂缝，通常也称作正常裂缝。实践证明，在正常条件下，裂缝宽度小于0.3mm时，钢筋不致生锈。为确保安全，允许裂缝宽度还应小一些。现场中常见的几种结构性裂缝部位：①钢筋混凝土简支梁的跨中截面附近下缘受拉区的竖向裂缝，是最常见的结构性裂缝。在正常设计和使用情况下，裂缝宽度不大，间距较密，分布均匀。若竖直裂缝宽度过大，预示结构正截面承载力不足。②钢筋混凝土简支梁的支点（或腹板宽度变化处）附近截面由主拉应力引起的斜裂缝，在正常设计和使用情况下很少出现斜裂缝，即使出现裂缝宽度也很小。若斜裂缝宽度过大，预示结构的斜截面承载力不足，存在发生斜截面脆性破坏的潜在危险，应引起足够的重视。③另外，钢筋混凝土墩柱受压构件由于纵向压力过大引起的纵向裂缝、预应力筋锚固区由于局部应力过大引起的劈裂裂缝等都属于结构性裂缝。

2、非结构性裂缝（外界因素影响）

非结构性裂缝的产生，受混凝土材料组成、浇筑方法，养护条件和使用环境等等多种因素影响。非结构性裂缝可以分为三种：收缩裂缝、温度裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝。收缩裂缝：在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。

收缩裂缝常见部位：①在构件竖向变截面处如T梁、箱梁腹板与顶底板交接处顺腹板方向的裂缝；②对板类构件多沿短边方向，均匀分布于相邻两根钢筋之间，方向与钢筋平行；③对高度较大的钢筋混凝土梁，由于腰部水平钢筋间距过大，在腰部（或腹板）产生竖向收缩裂缝，但多集中在构件中部，中间宽两头细，至梁的上、下缘附近逐渐消失，梁底一般没有裂缝；④大体积混凝土在平面部位收缩裂缝较多，侧面也有所见。收缩裂缝对构件承载力影响不大，主要影响影响结构外观和耐久性。温度裂缝：钢筋混凝土结构随着温度变化将产生热胀冷缩变形，这种温度变形受到约束时，在混凝土内部就会产生拉应力，当此应力达到混凝土的抗拉强度极限值时，即会引起混凝土裂缝，这种裂缝称为温度裂缝。混凝土温度裂缝常见部位：①在板上时，多为贯穿裂缝；发生在梁上多为表面裂缝。②梁板式结构或长度较大的结构，裂缝多是平行于短边。③大面积结构（例如桥面铺装）裂缝多是纵横交错。④裂缝宽度大小不一，且沿结构全长没有多大变化。钢筋锈蚀引起的裂缝：混凝土中钢筋产生锈蚀后，由于锈皮会吸湿产生化学反应而膨胀，其体积将增大2～4倍，从而胀裂砼保护层。

二、产生裂缝的原因

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机具、材料；不了解预制结构结构受力特点，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度验算等。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。

2、温度变化引起的裂缝

混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，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活载应力。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。

3、收缩引起的裂缝

在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。 塑性收缩。发生在施工过程中、混凝土浇筑后4～5小时左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，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，便形成沿钢筋方向的裂缝。在构件竖向变截面处如T梁、箱梁腹板与顶底板交接处，因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝。为减小混凝土塑性收缩，施工时应控制水灰比，避免过长时间的搅拌，下料不宜太快，振捣要密实，竖向变截面处宜分层浇筑。

三、裂缝分析与控制

1、按着裂纹起因大致可分如下几种：

①由外荷载（静、动荷载）直接应力和次应力引起的裂纹；②由于变形变化引起的裂纹，它包括结构因温度湿度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂纹。③钢筋锈蚀引起的裂纹。④冻胀、施工材料质量、施工工艺质量引起的结构变形变化，导致结构出现裂纹。

2、控制裂纹的措施：

①优化混凝土原料的配合比：要控制原材料的配合比，应准确测定砂、石含水量。要严格按投放制度投料，先投放细骨料、水泥和矿物掺合料，再加水，粗骨料，外加剂。②严把混凝土的施工工艺。一是模板必须有足够的强度、刚度和稳定性。二是施工时应控制水灰比。三是严禁混凝土在生产、运输过程中加水进行二次搅拌等。四是施工时保证新拌混凝土能及时并有连续长的养护时间。五是洒水养护的间隔时间应以实际情况确定，必须保持混凝土表层始终处于湿润状态，并保证养护用水与混凝土表面温差不大于15度。③经常进行温度监测并采取不同施工方法。

四、结束语

合理的施工工艺、可靠的技术性是防治桥梁混凝土裂缝重要施工措施，裂缝虽一定程度上不能完全避免，但尽可能避免大裂缝的产生。产生的裂缝对建筑物的外表、结构的整体性和刚度有着直接的影响，同时会加快钢筋的锈蚀，加速混凝土的碳化，降低混凝土的使用耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此我们必须加大对混凝土各项性能方面的研究，结合目前我国建筑行业科技水平采取较为科学合理的施工工艺和方法，同时加强施工现场各环节的监管，杜绝因错误施工而产生的裂纹问题。