浅谈混凝土桥梁裂缝

1、浅谈混凝土桥梁裂缝混凝土因其取材广泛、价格低廉、抗压强度高、可浇注成各种样子，并且耐火性好、不易风化、养护费用低，成为当今世界桥梁结构中使用最广泛的建造材料。近年来，我国交通基础建设得到迅猛进展，各地兴建了大量的混凝土桥梁。但混凝土桥梁的开裂可以说是常发病和多发病，常常困扰着桥梁工程技术人员。其实，倘若在设计和施工中实行一定的措施，许多裂缝是可以克服和控制的。为了加强对混凝土桥梁裂缝的认识，尽量避开工程中消失危害较大的裂缝，本文浅谈了混凝土桥梁裂缝的种类、产生缘由及预防处理措施。 1、混凝土桥梁裂缝的分类及产生缘由工程实践和理论分析表明，几乎全部的混凝土桥梁均是带缝工作的，只是有些裂缝很细，甚

2、至肉眼看不见(005mm)，一般对混凝土桥梁的危害很小，可以不处理；有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下不断产生和扩展，引起混凝土碳化、庇护层剥落、钢筋腐蚀，使混凝土的强度和刚度受到减弱，耐久性降低，严峻时甚至发生混凝土桥梁坍塌事故，危害混凝土桥梁的正常使用，务必严格控制此类裂缝的产生和扩展。造成混凝土桥梁消失裂缝的缘由比较复杂，主要受材料、施工、使用环境及结构设计等因素的影响。裂缝种类繁多，不同的裂缝对桥梁的危害各有轻重。混凝土桥梁裂缝的分类，按时光分早期裂缝和后期裂缝；按成因分收缩裂缝、温差裂缝及安定性裂缝；按空间尺度分表面裂缝和深层裂缝；按危害分表面裂缝和贯通裂缝；按产生缘由分

3、物理类裂缝和化学类裂缝，而物理类裂缝是最常见而且最难预防和控制的。正确地分析裂缝消失的缘由，是克服和控制裂缝、保证桥梁正常使用的关键。11 物理类裂缝物理类裂缝是由于温度梯度、收缩、变形、约束等各种因素，导致混凝土内部或表面产生应力和应力变化，同时与混凝土增长中的强度之间不相适应而产生和发育的。111荷载裂缝荷载裂缝是混凝土桥梁在静、动荷载及次应力作用下产生的裂缝，主要分直接应力裂缝和次应力裂缝。直接应力裂缝是指混凝土桥梁在外荷载引起的直接应力产生的裂缝；次应力裂缝是指混凝土桥梁由外荷载引起的次生应力产生的裂缝。在工程实践中，由荷载引起的裂缝占总混凝土桥梁裂缝的20左右。荷载裂缝产生的缘由主要

4、有：在设计计算阶段，计算模型不合理；设计断面不足；结构计算时部分荷载漏算；构造处理不当，钢筋设置偏少或布置错误；设计图纸交代不清等。在施工阶段，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，任意翻身、起吊、运送、安装；不按设计图纸施工，擅自更改结构施工挨次，转变结构受力模式；不对结构做机器振动下的疲惫强度验算等。在桥梁使用阶段，超出设计载荷的重型车辆频繁过桥；受船舶撞击等。次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见缘由。次应力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质，仅是按常规一般不计算，但目前次应力裂缝也是可以做到合理验算的。在设计上，应留意避开结构突变(或断面突变)，当不能回避时，应做局部处理，如转

5、角处做圆角，突变处做成渐变过渡，同时加强构造配筋，转角处增配斜向钢筋，对于较大孑L洞有条件时可在周边设置护边角钢。混凝土桥梁的荷载裂缝特征依荷载不同而展现不同特点，其分布逻辑是沿主拉应力方向开展，其走向与主拉应力方向垂直。荷载裂缝多消失在受拉区、受剪区或振动严峻部位。如受压区消失起皮或有沿受压方向的短裂缝，即表明混凝土桥梁达到承载力极限，其缘由多是截面尺寸偏小。按照混凝土桥梁结构的不同受力方式，产生的裂缝特征主要有中心受拉、中心受压、受弯、大偏心受压、小偏心受压、受剪、受扭、受冲切和局部受压。112 温度裂缝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，混凝土将发生变形，若变形遭到约束

6、，则在结构内产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径混凝土桥梁中，温度应力可以达到甚至超出荷载应力。温度裂缝区分于其他裂缝最主要的特征是随温度变化而扩张或合拢。因此研究引起混凝土桥梁温度变化的因素，对削减温度裂缝至关重要。引起混凝土桥梁温度变化的主要因素有：年温差、日照、突然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。其中日照和突然降温是导致混凝土桥梁温度裂缝的最常见缘由。尤其对大体积混凝土桥梁施工中的温度监控，是控制温度裂缝产生的关键。113 收缩裂缝在混凝土桥梁工程中，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是发生混凝土体积变形的主

7、要缘由，另外还有自生收缩和炭化收缩。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，且纵横交叉，成龟裂状，样子没有任何逻辑。塑性收缩发生在施工过程中、混凝土浇注后4 5h左右，此时水泥水化反应激烈，分子链渐渐形成，消失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，此时混凝土尚未硬化。塑性收缩所产生量级可达1左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻止，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，因硬化前沉实不匀称将发生表面的顺腹板方向裂缝。缩水收缩。混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩。因混凝土表层水分损失快，内

8、部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不匀称收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要是缩水收缩。自生收缩。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关，且可以是正的(即收缩，如平凡硅酸盐水泥混凝土)，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)。炭化收缩。大气中的CO 与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。炭化收缩惟独在湿度50 左右才干发生，且随C0 浓度的增强而加快。研究表明，影响混凝土桥梁收缩裂缝的主要因素有：(1)水泥品种、标号及用量。矿

9、渣水泥、快硬水泥、低热水泥混凝土收缩性较高，平凡水泥、火山灰水泥、矾土水泥混凝土收缩性较低。另外水泥标号越低、单位体积用量越大、磨细度越大，则混凝土收缩越大，且发生收缩时光越长。(2)骨料品种。骨料中石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石等吸水率较小、收缩性较低；而砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较大、收缩性较高。另外骨料粒径大收缩小，含水量大收缩大。(3)水灰比。用水量越大，水灰比越高，混凝土收缩越大。(4)外掺剂。外掺剂保水性越好，则混凝土收缩越小。(5)养护方法。良好的养护可加速混凝土的水化反应，获得较高的混凝土强度。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时光越长，则混凝土收缩越小。蒸汽养护方式比自然

10、养护方式的混凝土收缩要小。(6)外界环境。大气中湿度小、空气干燥、温度高、风速大，则混凝土水分蒸发快，混凝土收缩越快。(7)振捣方式准时间。机械振捣方式比手工捣固方式混凝土收缩性要小。114 地基变形裂缝因为地基不匀称沉降或水平方向位移，使混凝土桥梁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。地基不匀称沉降的主要缘由有：(1)地质勘察精度不够、实验资料不准。(2)地基地质差异太大。(3)结构荷载差异太大。(4)结构基础类型差别大。(5)分期建筑的基础。(6)地基冻胀。(7)桥梁基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质。(8)桥梁建成以后，原有地基条件变化。对于拱桥等产生水平推力

11、的结构物，对地质状况把握不够、设计不合理和施工时破坏了原有地质条件是产生水平位移裂缝的主要缘由。115 钢筋锈蚀裂缝因为混凝土质量较差或庇护层厚度不足，混凝土庇护层受cO：侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋四周混凝土碱度降低，或因为氯化物介入，钢筋四周氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，混凝土中钢筋的锈蚀主要是电化学过程。其锈蚀物氢氧化铁体积比本来增长约24倍，从而对四周混凝土产生膨胀应力，导致庇护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝。因为锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力减弱，结构承载力下降，并将诱发其它形式的裂缝，加剧

12、钢筋锈蚀，导致结构破坏。116 冻胀裂缝大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土消失冰冻，游离的水因结冰使其体积增大9 ，使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 一78cc)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，导致裂缝消失。尤其是混凝土初凝时受冻最严峻，成龄后混凝土强度损失可达30 50 。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不实行保温措施，也可能发生混凝土沿管道方向的冻胀裂缝。117 施工裂缝在混凝土桥梁结构浇注、构件制作、起模、运送、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，简单产生表面的、深进的和贯通的各种裂缝，特殊是瘦长薄壁

13、结构更简单消失。裂缝消失的部位和走向、裂缝宽度因产生的缘由而异，比较典型的有：(1)混凝土庇护层过厚，或乱踩已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋庇护层加厚，导致构件的有效高度减小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。(2)混凝土振捣不密实、不匀称，消失蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝。(3)混凝土浇注过快，混凝土流淌性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，简单在浇注数小时后发生裂缝，即塑性收缩裂缝。(4)混凝土搅拌、运送时光过长，使水分蒸发过多，引起混凝土坍落度过低，使得在混凝土体积上消失不规章的收缩裂缝。(5)混凝土初期养护时急剧干燥，使得混凝土与大气接触的表面上消失不规章

14、的收缩裂缝。(6)用泵送混凝土施工时，为保证混凝土的流淌性，增强水和水泥用量，或因其它缘由加大了水灰比，导致混凝土凝固硬化时收缩量增强，使得混凝土体积上消失不规章裂缝。(7)混凝土分层或分段浇注时，接头部位处理不好，易在新旧混凝土和施工缝之间消失裂缝。(8)混凝土早期受冻，使构件表面消失裂纹，或局部剥落，或脱模后消失空鼓现象。(9)施工时模板刚度不足，在浇注混凝土时，因为侧向压力的作用使得模板变形，产生与模板变形全都的裂缝。(10)施工时拆模过早，混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。(1 1)施工前对支架压实不足或支架刚度不足，浇注混凝土后支架不匀称下沉，导致混凝土消失裂缝

15、。(12)装配式结构，在构件运送、堆放时，支承垫木不在一条垂直线上，或悬臂过长，或运送过程中强烈颠撞；吊装时吊点位置不当，T梁等侧向刚度较小的构件，侧向无牢靠的加固措施等，均可能产生裂缝。(13)安装挨次不正确，对产生的后果认识不足，导致产生裂缝。12 化学类裂缝化学类裂缝主要包括因水泥安定性及碱骨料等化学反应产生，这类裂缝比较简单预防。配制混凝土采用质量合格的水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂等施工材料。在工程实践中务必对骨料举行碱活性检验，采用对工程无害的材料，同时使用含碱量合格的水泥品种。2 混凝土桥梁裂缝的预防措施综上所述，混凝土桥梁产生裂缝的主要缘由是温度、收缩及抗拉，在施工过程中可以通

16、过以下措施控制混凝土桥梁裂缝的产生。21 混凝土施工的质量保证措施(1)抉择合适的水泥和严格控制好水泥用量优先采用525R、425R平凡水泥等高标号水泥，削减水泥用量；选用低热水泥，削减水化热，并尽量选用后期强度大的水泥。在满意设计和混凝土可泵性的前提下，将425R水泥用量控制在45Okgm，525R水泥用量控制在36Okgm 以内，降低混凝土自身产生的拉应力。(2)严格控制骨料级配和含泥量选用1O40mm的继续级配碎石(其中l03Omm的级配含量控制在65 左右)，细度模数为28O一3o0的中砂，砂率控制在40 45，砂、石的含泥量控制在1以内，不得混合有机质等杂物，杜绝使用海砂。(3)抉择

17、适当的外加剂和合适的协作比为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，可以按照设计要求，在混凝土中掺加一定用量的外加剂，如防水剂、膨胀剂、减水剂、缓凝剂等。很多外加剂都有缓凝、增强和易性、改善塑性的功能，我们在工程实践中应多举行实验对照和研究，抉择好合适的外加剂比单纯依赖改善外部条件，可能会越发简捷、经济。(4)改进施工技术，加强技术管理施工时加强振捣、抹压、养护，同时加强初凝前的抹压，可以消退初期裂缝，并可提高混凝土的抗拉强度；在施工前应加强原材料的检验、实验工作，施工中严格根据方案及交底的要求指导施工，明确分工，责任到人，加强计量监测工作，定时检查并做好具体记录，仔细对待浇注过程中

18、可能消失的冷缝，并实行措施加以杜绝，在实施的过程中，务必严格按照施工方案落实到位。22 混凝土施工的温度控制措施为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。控制温度应力的措施有以下几种：(1)拌和混凝土时用水将碎石冷却以降低混凝土的浇注温度；(2)夏天浇注混凝土时削减浇注厚度，利用浇注层面散热；(3)在混凝土中埋设水管，通入冷水举行内部降温；(4)严格控制混凝土的入模温度；(5)控制好拆模时光，气温骤降时举行表面保温，避开混凝土表面产生急剧的温度梯度。23 加强混凝土的早期养护混凝土的早期养护，主要目的在于保持适合的温湿条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利

19、温度、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩，另一方面使水泥水化作用顺当举行，以期达到设计的强度和抗裂能力。适合的温湿度条件是互相关联的，混凝土的保温措施经常也有保湿的效果。从理论上分析，新浇混凝土中所含水分彻低可以满意水泥水化的要求并且有余，但因为蒸发等缘由经常会引起水分损失，从而推迟或阻碍水泥的水化，其中表面混凝土是最简单而且最直接的遭遇到这种不利影响，因此混凝土浇注后的最初几天是养护的关键时期，对于混凝土的早期养护在施工中应切实引起重视。3 混凝土桥梁裂缝的修补措施倘若混凝土桥梁结构已经产生了裂缝，桥梁结构会消失渗水、钢筋锈蚀、混凝土剥离等现象，严峻影响混凝土的耐久性和适用性。因为桥梁直采

20、纳到车轮荷载的影响，一旦开裂简单快速恶化。因此对混凝土桥梁消失的裂缝，更应尽早发觉，尽量提前举行适当的修补处理。31 表面处理法表面处理法包括表面涂抹、表面贴补法和表面凿槽嵌补法。(1)表面涂抹即是在混凝土桥梁裂缝的附近混凝土表面涂抹水泥砂浆或者环氧胶泥。它适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝、深度未达到钢筋表面的发丝裂缝、不漏水的裂缝、不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。(2)表面贴补(土工膜、玻璃布或其它防水片)法适用于混凝土桥梁裂缝的大面积漏水(蜂窝麻面等或不易决定详细漏水位置、变形缝)的防渗堵漏。(3)表面凿槽嵌补法是沿混凝土桥梁裂缝凿一条深槽，槽内嵌水泥砂浆或环氧胶泥、聚氯乙烯胶泥、沥青油膏等，表面作砂浆庇护层。槽内混凝土面应维修平整并清洗整洁，不平处用水泥砂浆填补，施工时要保持槽内干燥。32 填充法填充法是用修补材