混凝土桥梁裂缝原因分析及治理措施探讨

摘要：在桥梁建造和使用过程中，混凝土裂缝经常出现。裂缝不断产生和扩展，将危害结构的正常使用，必须加以控制。笔者根据多年的桥梁施工管理经验，分析了有关桥梁混凝土裂缝出现的原因、提出了预防措施和处理方法，以期对混凝土桥梁的设计及施工提供有益参考和借鉴。

关键词：混凝土桥梁裂缝形成原因裂缝处理

混凝土作为一种耐久性的建筑材料，在桥梁结构中应用很广，但因其抗位力差，容易开裂。虽然理论上，结构裂缝是不可避免的现象，但通过施土中的技术管理措施，减少和控制裂缝是完全可能的。

一、混凝土桥梁裂缝产生的原因分析

裂缝通常有二类，一类是正常裂缝，它是由荷载引起的。另一类为非正常裂缝，是由于混凝土收缩、养护不周、拆模时间不当等原因造成的。实际上，混凝土结构裂缝的成因很复杂，每一条裂缝均有其产生的一种或几种原因。现对常见的几种裂缝产生的原因进行简述。

1、荷载引起的裂缝

钢筋混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称为荷载裂缝，主要有直接应力裂缝、次应力裂缝。

直接应力裂缝指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。其成因为：

（1）对结构进行计算时，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；钢筋设置偏少或布置错误，结构刚度不够等。

（2）施工时堆放施工机具、材料过多；随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图施工、擅自更改结构施工顺序、改变结构受力模式；未对结构做疲劳强度验算等。

（3）使用阶段，超过荷载的重型车辆过桥，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。其成因为：

（1）结构物的实际工作状态与常规计算有出入，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。

（2）结构中的凿槽、开洞、设置牛腿等，在常规中难以准确地用图式计算，一般根据经验设置受力钢筋。这样在长跨预应力连续梁中，经常在跨内根据截面内力需要截断钢束，设置锚头，而在锚固断面附近经常可以看到裂缝。若处理不当，在这些结构的转角处或构件形状突变处容易出现裂缝。

2、、温度变化引起的裂缝

桥梁结构能够观察到的严重裂缝损害，很多都是由于温度引起的内应力和约束应力所造成的。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，若变形受到约束，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。以下情况易产生温度裂缝：薄、厚构件的连接处易发生裂缝；此外，蒸汽养护或冬季施工时若施工措施不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，也易导致裂缝的产生。

3、钢筋锈蚀引起的裂缝

由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。

4、基础变形引起的裂缝

由于基础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。其成因有：

（1）基础地质差异太大。地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降。

（2）结构荷载差异太大。各部分基础荷载差异太大时，有可能引起不均匀沉降。

（3）结构基础类型差别大。同一联桥梁中，不同基础如扩大基础和桩基础，或同时采用桩基础但桩径或桩长不一，或同时采用扩大基础但基底标高差异大时，都可能引起地基不均匀沉降。

（4）地基冻胀。在低于零度的条件下含水率较高的地基土因冰冻膨胀；一旦温度回升，冻土融化，地基下沉。

二、预防与处理混凝土桥梁裂缝的措施

1、 掺加外加料和外加剂

在大体积混凝土中掺入一定量的粉煤灰后,可以增加混凝土的密实度,提高抗渗能力,改善混凝土的工作度,降低最终收缩值,减少水泥用量。并且是混凝土产生适度的膨胀。一方面保证混凝土的密实度,另一方面使混凝土内部产生压力,以抵消混凝土中产生的部分拉应力。

2、优化大体积混凝土的设计

虽然大体积混凝土不布置钢筋或者布筋较少,我们还是可以在裂缝易发生部位如孔洞周围以及转角处布置一些斜筋,从而让钢筋代替混凝土承担拉应力,这样可以有效的控制裂缝的发展。对于混凝土中钢筋保护层的厚度应当尽量取较小值,因为保护层的厚度愈大愈容易发生裂缝。

3、加强施工温度控制

混凝土施工包括混凝土的生产、运输、浇筑和温度及表面保护,是保护大体积混凝土温度裂缝的关键环节。而热应力的控制手段主要是控制混凝土的内外温差T:

T=Tp+Tr-Tf

式中:Tp ―起始浇筑温度;Tr ―水泥水化温升;Tf―天然或人工冷却后浇筑块的稳定温度。

在温度较高的情况下进行施工,我们一定要注意降低混凝土浇筑时的温度。在搅拌过程中向混凝土中添加冰水。以上这些措施都可以有效的降低混凝土的入模温度。

如果是在冬季进行施工,因为要防止早期混凝土被冻问题,所以要求混凝土浇筑时应该具有较高的浇筑温度。混凝土浇筑温度在冬季施工时一般以5℃～10℃为宜,在浇筑混凝土以前还应该对基础及新混凝土接触的冷壁用蒸汽预热,对原材料应视气温高低进行加热。加热石料时应避免过热和过分干燥,最高温度不应超过75℃。另外还要注意运输中的保温、浇筑过程中减少热量的损失以及保温养护。

4、加强混凝土的养护工作

混凝土养护不到位、不及时也将会导致裂缝的产生,因此,在混凝土浇筑完成后应该及时的采取恰当的养护措施。冬季施工,混凝土养护更为重要。首先尽量避免在气温过低的天气浇筑混凝土。若避免不了的话,就应该做好保温措施,保证混凝土的温度不得低于5℃。冬季施工养护方法有:蒸汽法、电热法、暖棚法等。

三、结语

桥梁工程建设中,混凝土裂缝是经常出现的问题,由于裂缝产生的原因复杂、多样,因此也是最难以防治的质量通病之一。但是,只要我们认真分析裂缝产生的原因, 采用合理的设计措施，正确选择原材料，采用科学的施工措施，严格施工管理，就可以提高混凝土本身抗拉性能，在桥梁施工中防止裂缝的产生也是可以做到的。

参考文献：

[1] 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[M] .人民交通出版社,2004

[2] 纪宏伟,王新平.混凝土裂缝产生的原因分析[J].山西建筑,2007,33(11)

[3] 姜永生,马俊国,管德庆.混凝土结构裂缝问题分析与防治[J].黑龙江科技信息,2009(29)

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