浅论混凝土桥梁裂缝的成因与防治

1、浅论混凝土桥梁裂缝的成因与防治论文关键词桥梁混凝土混凝土裂缝论文摘要混凝土桥梁开裂是工程中比拟常见的病害，首先，分析混凝土桥梁裂缝形成的原因，其次，提出预防桥梁混凝土裂缝的措施，最后，介绍几种常用混凝土裂缝治理方法，可供工程施工管理人员参考。随着社会的不断进步，国家加大了对桥梁的投资，混凝土在桥梁构造中的应用也越来越多，但是，相应暴露出来的质量问题也越来越多，其中，混凝土构造产生的裂缝问题，尤为突出，是一个迫切需要解决的技术难题。虽然理论上，构造裂缝是不可防止的现象，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。笔者根据多年的桥梁施工管理经历，谈谈有关桥梁混凝土裂缝出现的原因、预防措

2、施和处理方法，可供桥梁施工管理人员参考。一、混凝土桥梁裂缝形成的原因一水泥水化热混凝土浇筑初期，水泥在水化过程中产生大量水化热，使混凝土的温度迅速上升。但由于混凝土外表散热条件较好，热量可以向大气中散发，因此温度上升较少；而混凝上内部由于散热条件较差，热量散发慢，水泥散发的热量不易散失，导致温度上升较多。水泥水化热引起的温度变化与混凝土的品质有关，如水泥和粉煤灰的用量，单位体积水泥水化放热量，并随混凝土的龄期按指数关系增长，一般在35天到达最高温度。随着龄期的增长，弹性模量的增高，对混凝土内部降温收缩的约束也愈来愈大，以致产生了很大的拉应力，当混凝土抗拉强度缺乏以抵抗这种拉应力时，便开场出现温

3、度裂缝。二地基不均匀沉降当地基发生不均匀沉降时，会引起构件的约束变形，使构造内部拉应力发生变化，而一旦构造内部拉应力超过自身的抗拉强度时，在构造的薄弱部位就会产生沉降裂缝。在桥梁工程中，不均匀沉降裂缝产生的原因主要有以下几种：1地质勘察精度不够、试验资料不准。在没有充分掌握地质情况下就进展设计、施工，这是导致地基不均匀沉降的主要原因。2地基地质条件差异太大。建造在山区沟谷的桥梁，河沟处的地质与山坡处的地质条件差异较大，河沟中甚至存在软弱地基，地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降。3构造荷载差异太大。在地质情况大概一致的条件下，当各局部根底荷载差异太大时，有可能引起不均匀沉降，例如高填土箱形涵洞中

4、部比两边的荷载要大，中部的沉降就要比两边大，箱涵可能开裂。4构造根底类型差异大。同一桥梁中，混合使用不同根底如扩大根底和桩根底，或同时采用桩根底但桩径或桩长差异大时，或同时采用扩大根底但基底标高差异大时，也可能引起地基不均匀沉降。5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而膨胀，而一旦温度上升，冻土融化，地基下沉，因此地基的冰冻或融化均可造成不均匀沉降。6桥梁建成以后，原有地基条件变化。如大多数天然地基和人工地基浸水后，尤其是黄土、膨胀土等特殊地基土，土体强度遇水下降，压缩变形加大，均可能造成不均匀沉降。三温差变化混凝土在施工期间，外界气温变化的影响很大。混凝土的内部温度是浇筑温度

5、、水化热的绝热温升和构造散热降温等各种温度的叠加之和，外界气温愈高，混凝土的构造温度也愈高，如外界温度下降，会增加混凝土的降温幅度，特别是在外界气温骤降时，会增加外层混凝土与内部混凝土的温差。温度应力是由温差引起的变形造成的，温差愈大，温度应力也愈大。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，假设变形遭到约束，那么在构造内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。四混凝土收缩变形实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。混凝土中含有大量空隙、粗孔及毛细孔，孔隙中存在水分，而水分的活动将影响到混凝土的一系列性质，引起混凝土的收缩变形，导致裂缝的产生

6、。混凝土的收缩变形主要有以下几种形式:1自由收缩。它是混凝土硬化过程中由于化学作用引起的收缩，是化学结合水与水泥的化合结果。2塑性收缩。混凝土浇筑初期，水泥水化反响剧烈，分子链逐渐形成，出现水分急剧蒸发现象，引起混凝土失水收缩，此时骨料与胶合料之间产生不均匀的收缩变形。3碳化收缩。它是指大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反响引起的收缩变形。4干缩。水泥石在枯燥和水湿的环境中要产生干缩和湿胀作用，最大的收缩发生在第一次枯燥之后。五钢筋锈蚀引起的裂缝由于保护层厚度缺乏，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋外表，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，均可引起钢筋外表

7、氧化膜破坏发生锈蚀反响，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长几倍，从而产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土外表。六冻胀引起的裂缝大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀，因此混凝土产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冷水在微观构造中迁移和重分布引起浸透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失很大。当混凝土中骨料空隙多、吸水性强，骨料中含泥土等杂质过多，混凝土水灰比偏大、振捣不密实，养护不力使混凝土早期受冻等，均可能导致混凝土冻胀裂缝。七施工方法和施工工艺质量的原因

8、在混凝土构造构件制作、运输、安装过程中，施工方法不合理、施工质量较低，容易产生各种形式的裂缝，产生裂缝的原因主要有以下几方面：1骨料进场控制不严:碎石厂对碎石的分级消费控制不严格，施工单位进场的石子混堆、混放，导致混凝土拌合物和易性性能差，造成混凝土质量波动，质量差的混凝土容易产生裂缝。2施工前对支架压实缺乏或支架刚度缺乏，浇筑混凝土后支架不均匀下沉；施工时模板刚度缺乏，在浇筑混凝土时，由于混凝土自重和侧向压力的作用使得模板变形。3混凝土浇筑供料速度不及时，连续性差，搅拌时间控制不好。4混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实缺乏，硬化后沉实过大。5混凝土振捣不密实、不均匀，漏振

9、或过振，出现蜂窝、麻面、空洞，导致截面削弱、钢筋锈蚀或其他荷载裂缝。6混凝土养护不到位，会使混凝土的水分流失，混凝土失水后外表产生拉应力混凝土开裂，出现不规那么的裂缝。7施工时拆模过早，混凝土强度缺乏，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。二、桥梁混凝土裂缝的控制与预防措施针对以上提及的几种原因，应该采取以下几种措施来控制与预防桥梁混凝土裂缝的产生。一设计措施1采取合理的构造形式和合理的分块。混凝土工程施工中假如允许设置程度施工缝，应根据温度裂缝的要求进展分块，且设置必要的连接方式。2合理布置分布钢筋:尽量采用小直径、密间距布筋，构造边缘处或变截面处需要加强分布筋，外表可以设置钢筋网片。3为

10、防止钢筋产生锈蚀裂缝，设计时应根据标准要求控制裂缝宽度、采用足够的保护层厚度。4合理地进展建筑物在使用阶段的沉降计算，以控制由于地基不均匀沉降产生的宽裂缝。二优选混凝土原材料优选混凝土原材料、优化混凝土配合比的目的是使混凝土具有较大的抗裂才能。1采用低水化热的水泥。由于矿物成分及掺加混合材料数量不同，水泥的水化热差异较大。铝酸三钙和硅酸三钙含量高的，水化热较高；混合材料掺量多的水泥水化热较低。为减小水泥水化热，降低混凝土绝热温升和混凝土内部温度，从而减小内外温差，应选用低水化热的水泥产品。2掺粉煤灰。可以用适量粉煤灰取代一局部水泥以削减水化热产生的高温峰值。混凝土中掺用粉煤灰后，可进步混凝土的

11、抗渗性、耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，进步混凝土的抗拉强度，抑制碱集料反响，减少新拌混凝土的泌水等。3骨料的选用。应优先选用热膨胀系数孝含泥量低的骨料，并强调骨料的连续级配，条件答应时，应尽可能使用粒径大的骨料。之所以这样，因为一方面骨料本身的强度就远大于水泥胶体，另一方面，采用连续级配的骨料，可以进步骨料在混凝土中的所占体积，能大幅度降低水泥用量，从而间接地降低水化热。4优化混凝土配合比。认真进展混凝土配合比设计，通过试验确定施工中采用的配合比。严格控制砂石骨料的含泥量，在满足混凝土设计强度等级、混凝土各项性能要求以及泵送混凝土流动性要求情况下，选取节省水泥，降低混凝土绝热温升

12、。三地基处理1尽可能以桩柱式(坐于岩盘上的重力式根底除外)根底及下部的形式加宽，防止下部产生不均匀沉陷。2对基底采取夯实、换填夯实等，使沉降均匀，基底的埋深要考虑冻土的影响；对刚性扩大根底，建议对下部构造联成一体，并尽量对基底进展技术处理，尽可能减少不均匀的沉陷。3新建根底的承载才能要比原有根底适当进步；加强横向连接，降消沉降对新旧接缝处受力的影响。4增加桥面水泥混凝土铺装的刚度，这是进步桥梁上部构造整体性的重要措施；5在做桥梁上部构造设计时，把根底不均匀沉降作为荷载适当加以考虑。四采取适宜的施工措施适宜的施工方法不仅能降低混凝土内的最高温度，还能减小混凝土的内外温差，有效地降低温度裂缝的产生

13、，到达控制裂缝的目的。1浇筑方案。在混凝土施工过程中，为了有效降低混凝土的内外温差，常采用分块浇筑。分块浇筑又可分为分层浇筑法和分段跳仓浇筑法两种。分层浇筑法目前有全面分层法、分段分层法、斜面分层法3种浇注方案。全面分层浇筑是在第一层全面浇筑完毕后，开场浇筑第二层时，已施工的第一层混凝土还未初凝，如此逐层进展，直至浇筑完成；分段分层浇筑，适用于厚度不大而面积或长度较大的工程，施工时混凝土先从底层开场浇筑，进展至一定间隔 后再浇筑到第三层，如此依次向前浇筑其他各层；斜面分层适用于构造的长度超过厚度的三倍的浇筑层，振捣上作从浇筑层的下端开场，逐渐上移，此时向前推进的浇筑混凝土摊铺坡度应小于1:3,

14、以保证分层混凝土之间的施工质量。在时间允许的条件下，可将混凝土构造采用分层屡次浇注，施工层之间按施工缝处理，即薄层浇筑技术，它可以使混凝土内部的水化热得以充分地散发，应该注意的是分层浇筑的间歇时间。目前水工混凝土中遵循的原那么是薄层短间歇，对施工缝的处理要求非常严格；而在桥梁混凝土施工中，由于体积相对较小，多采用一次性整体浇筑和全面分层屡次浇筑。2振捣工艺。采用二次振捣技术，即是浇灌后的混凝土，在振动界限以前，给予二次振捣，改善混凝土强度，进步抗裂性，能排除混凝土因泌水在粗骨料、程度钢筋下部生成的水分和孔隙，进步混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，以减小内部微裂，增加混凝土密实

15、度，从而可使混凝土抗压强度进步1020%左右。3降低混凝土浇筑温度的措施。混凝土因为水化热引起体积变化，以及因为环境温度的周期变化均会引起开裂，假如把混凝土的初始温度降低到一定程度，使之产生的温差较小，从而产生的拉应力小于混凝土抗拉强度，可以防止混凝土开裂。降低浇筑温度的详细措施包括：浇筑前预冷混凝土；降低原材料温度，如做好水泥散热、骨料浇水冷却和预冷等；采用冷却拌和水与加冰拌和；减少运输途中的热量倒灌，包括减小运输间隔 ，采用特制的保温罐车，用保温材料包裹混凝土泵送管道等。五混凝土养护刚浇筑的混凝土、强度低、抵抗变形才能小，如遇到不利的温湿度条件，其外表容易发生有害的冷缩和干缩裂缝。保温的目

16、的是减小混凝土外表与内部温差及外表混凝土温度梯度，防止外表裂缝的发生。混凝土外表压平后，先在混凝土外表洒水，再覆盖一层塑料薄膜，然后在塑料薄膜上覆盖保温材料进展养护，保温材料夜间要覆盖严密，防止混凝土暴露，中午气温较高时可以揭开保温材料适当散热。底层塑料布下预设补水软管，补水软管间距68,沿管长度方向每100开5水孔，根据底板外表潮湿情况向管内注水，养护过程设专人负责。三、混凝土裂缝的治理方法假如裂缝情况影响到混凝土构造的性能时，就应更慎重研讨，分析比拟，采用经济高效的方法，到达加固目的，可采用的方法有如下几种：一外表处理法做法：沿混凝土裂缝外表铺设薄膜材料，般可用环氧类树脂或树脂浸渍玻璃布。

17、施工时先将混凝土外表用钢丝刷打毛，清水洗净枯燥，将混凝土外表气孔由油灰状树脂填平，然后在其上铺设薄膜，假如单纯以防水为目的，也可采用涂刷沥青的方法。该法适用于缝较窄，浆材难以灌入，深度未到达钢筋外表的发丝裂缝。二填充法施工时，先将槽内碎片去除，必要时涂底层结合料，填充后待填充料充分硬化，再用砂轮或抛光机将外表磨光。该法一般用来修补较宽的裂缝(0.3以上)，作业简单，费用低。宽度小于0.3,深度较浅的裂缝，以及小规模裂缝的简易处理可采用取开V形槽，然后作填充处理。三灌浆法做法：先将构造物的裂缝或孔隙与外界封闭，仅留进浆口及排气孔，然后将较低粘度的浆液通过压浆泵以一定的压力将浆液压入缝隙内并使其扩散、胶凝固化，以到达恢复整体性、强度、耐久性及抗渗性的目的。浆液主要有:水泥浆、环氧糠酮、聚氨脂等