浅谈桥梁混凝土裂缝产生的原因与防治措施

　　随着桥梁技术的突飞猛进，大体积混凝土在桥梁结构中应用的越来越多。我国普通混凝土配合比设计规范规定：混凝土结构物中实体最小尺寸不小于1m的部位所用的混凝土即为大体积混凝土;美国则规定为任何现浇混凝土，只要有可能产生温度影响的混凝土均称为大体积混凝土。目前，国内外对机械荷载引起的开裂问题研究得较为透彻。而对温度荷载引起得有关裂缝的研究尚不充分。我们应对此加以重视，防止危害结构的裂缝产生。另外对于大体积混凝土内温度应力与裂缝控制也多集中在水利工程中的大坝、高层建筑的深基础底板。而对于桥梁中大体积混凝土的裂缝的研究并未得到足够的重视。本文将对桥梁重大体积混凝土的裂缝进行分析，探讨裂缝出现的原因及控制措施。

　　一、桥梁混凝土裂缝产生的原因

　　大体积混凝土结构通常具有以下特点：混凝土是脆性材料，桥梁工程中常用混凝土( C15~ C40)抗拉强度只有抗压强度的8%~13%。大体积混凝土的断面尺寸较大，由于水泥的水化热会使混凝土内部温度急剧上升;以及在以后的降温过程中，在一定的约束条件下会产生相当大的拉应力。现桥梁墩身及基础等大体积混凝土结构中通常只在表面配置少量钢筋，或者不配钢筋。因此，拉应力要由混凝土本身来承担。通过笔者多年从事工程实践经验总结，以及对混凝土的裂缝观察分析，总结出桥梁混凝土裂缝产生的三主要原因分别进行分析。

　　1、水泥水化热。水泥水化过程中放出大量的热，且主要集中在浇筑后的2 ~ 5d左右，从而使混凝土内部温度升高。尤其对于大体积混凝土来讲，这种现象更加严重。因为混凝土内部和表面的散热条件不同，因此混凝土中心温度很高，这样就会形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。

　　2、混凝土的收缩。混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形受到外部约束时(支承条件、钢筋等)，将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩3种。在硬化初期主要是水泥水化凝同结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。

　　3、外界气温、湿度变化。大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对裂缝的产生有着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高;如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度下降过快，会造成很大的温度应力，极易引发混凝土的开裂。

　　二、桥梁混凝土施工裂缝的控制技术

　　作为现代建筑材料之一的混凝土，在现代化公路桥梁工程中混凝土对整个工程质量和成本的影响，起着举足轻重的作用。它是目前世界上生产量最大的人造材料，具有耐久、防渗、保温、耐火、防腐蚀、节约能耗、减少环境污染、成本低等特点。由于混凝土是一种弹性小，脆性大，收缩性强，抗变形能力差的非均质材料，在施工过程中受现场环境气候，施工工艺水平等因素的影响，在工程中，几乎所有的混凝土构件都是带裂缝工作的，只是有些裂缝太细(缝宽小于0.05mm)，对构件无大的危害;但有些裂缝在使用荷载或外界物理化学因素的作用下，不断扩展，使混凝土的强度和刚度受到削弱，耐久性降低，甚至发生事故，因此必须加以控制。如何有效的对桥梁混凝土施工裂缝的控制，一直也是摆在工程技术人员面前的难题，以下通过材料控制、温度控制、施工工艺控制三方面进行分析总结：

　　1、材料的控制。施工工艺是保证混凝土构件质量的关键、除施工的施工操作应严格按照施工技术规范的有关规定进行，对原材料(钢筋、水泥、砂、碎石、水等)都应进行严格的抽样检验。对混凝土配合比应进行对比试验，在高温下或雨后施工对砂、碎石应进行含水量实验，及时调整施工配合比，确保混凝土的施工质量。

　　2、温度的控制

　　(1)改善骨料级配，采用于硬性混凝土、加添加剂等措施以减少混凝土中的水泥用量。拌和混凝土时用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热在混凝土中埋设水管，通入冷水降温;规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度变化施工中长期暴露的混凝土浇筑体表面或薄壁结构，在寒冷季节采用保温等措施。

　　(2)合理地分缝分块，避免基础过大不合理地安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。另外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力防止表面干缩。特别是保证混凝土的质量对防止裂缝十分重要。应特别注意避免产生裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的。因此施工中应以预防其贯穿性裂缝的发生为主。

　　3、防止施工工艺质量低劣引发的裂缝

　　在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理，施工质量低劣，容易产生各种裂缝。比较常见的有：(1)混凝土振捣过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易浇筑数小时后发生裂缝，既塑性收绽裂缝。(2)混凝土应严格按配合比计量投料，拌搅时间不应小于l ~ 2min，使和易性好，不离析，运输时间短，浇注时分层浇注，分层厚度不应大于30cm。振捣时应让振捣棒插入前层5~10cm，振捣时间为1min左右，直至排出气泡为止。(3)混凝土保护层过厚或上层钢筋被踩压变位，使承受负弯矩的受力钢筋保护层加厚，导致构件的有效高度减少，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。(4)混凝土运输是混凝土施工过程中的一道工序，运输工具保证不渗露，不析水，避免日晒雨淋，在运输过程中，混凝土不能离析，运输时间不应大于30min，在高温下运输应及时检测混凝土坍落度，以确保由于蒸发而造成的水分损失，并及时调整坍落度。(5)混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不当，易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。(6)施工模板刚度不足，在浇筑混凝土时，由于侧向压力的作用.使得模板变形，产生与模板变形一致的裂缝。(7)施工时拆模过早，混凝土强度不足，使构件在自重或施工荷载作用下，产生裂缝。(8)施工前对支架压实不足，或支架刚度不足，浇筑混凝土后支架不均匀下沉，导致混凝土出现裂缝。以上问题在施工中应加以注意，可以避免裂缝的发生。

　　三、结束语

　　总之，桥梁中大体积混凝土很容易产生裂缝，裂缝的成因也复杂、多样，但是大量的科学研究以及成功的工程实例都表明：只要我们在设计、施工工艺、材料选择以及后期的养护过程中能够充分考虑的各种因素的影响，具体问题具体分析，正确把握问题的实质，在各个环节，合理采取相应对策加以防治，还是完全可以避免危害结构的裂缝的产生。

　　参考文献：

　　【1】陈海英， 混凝土裂缝的原因分析与预防措施【J】山西建筑，2008

　　【2】王增忠，朱玉仲，混凝土建筑物的裂缝分析及其防护和处理【J】 混凝土，2001

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 浅谈桥梁混凝土裂缝产生的原因与防治措施

文章地址： http://www.qikanvip.com/luqiaojianshe/2875.html