桥梁施工中混凝土裂缝成因分析及应对措施

　　摘要：为了进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识，尽量避免工程中出现危害较大的裂缝，本文对桥梁工程混凝土裂缝成因进行了分析，提出了应对措施

　　关键词：桥梁施工,混凝土裂缝,成因分析,应对措施

　　混凝土最主要的缺点是抗拉能力差，容易开裂。大量的工程实践和理论分析表明，几乎所有的混凝土构件均是带裂缝工作的，只是有些裂缝很细，甚至肉眼看不见(<0.05mm)，一般对结构的使用无大的危害，可允许其存在;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、保护层剥落、钢筋腐蚀，使混凝土的强度和刚度受到削弱，耐久性降低，严重时甚至发生垮塌事故，危害结构的正常使用，必须加以控制。

　　一、混凝土桥梁裂缝的成因分析

　　(一)混凝土用料选用不当引起的裂缝

　　1、水泥品种、标号及用量。矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥混凝土收缩性较高;普通水泥、火山灰水泥、矾土水泥混凝土收缩性较低。此外，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，并且发生收缩时间越长。例如，为了提高混凝土的强度，施工时经常采用强行增加水泥用量的做法，结果收缩应力明显加大。

　　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。此外，骨料粒径大收缩小，含水量大收缩越大。

　　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。

　　(二)设计和施工不合理产生的裂缝

　　此类裂缝是我们在工程实例中发现最多的裂缝形式，许多桥梁设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。有的结构整体性和延性不足，冗余性小;有的计算图式和受力路线不明确，造成局部受力过大;有的混凝土强度等级过低、保护层厚度过小、钢筋直径过细、构件截面过薄。这些都削弱了结构安全性，会严重影响结构的使用。不少桥梁，虽然满足了桥梁设计规范的强度要求，仅用了5～10年就因为出了问题影响结构安全。例如我们发现在混凝土桥梁竖向有截面突变的地方(箱梁、T梁的腹板与顶底板交接处)很容易产生裂缝，研究分析结果显示：混凝土在浇筑后发生水化反应、泌水和大量水分蒸发，混凝土因失水而收缩，而骨料因重力影响向下沉降，但此时混凝土的强度和硬度都不高，骨料下沉时受到钢筋的阻挡，便产生了沿钢筋方向的裂缝。

　　(三)自然环境的影响产生的裂缝

　　自然环境的影响主要是温差引起了混凝土的温度梯度呈非线性分布，而混凝土构件的位移又受到约束，导致局部应力过大，从而出现了裂缝。一般失火、太阳曝晒、骤然降温以及冬季施工均可能导致此类裂缝的发生。预防措施是在设计时重视温度应力，一些大跨径的桥梁，温度应力往往是可以超过活载应力的，另外就是杜绝冬季施工，因为此时施工混凝土在初凝时受冻，成龄后混凝土强度损失可达30%～50%。

　　(四)荷载引起的裂缝

　　此类裂缝是混凝土桥梁在常规动、静荷载及次应力作用下产生的，桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载，会在结构内产生循环变化的应力，不但会引起结构的振动，还会引起结构的累积疲劳损伤。由于桥梁所采用的材料并非是均匀和连续的，实际上存在许多微小的缺陷，在循环荷载作用下，这些微缺陷会逐渐发展、合并形成损伤，并逐步在材料中形成宏观裂纹。如果宏观裂纹不得到有效控制，极有可能会引起材料、结构的脆性断裂。早期疲劳损伤往往不易被检测到，但其带来的后果往往是灾难性的。工程实例中此类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位，且裂缝特征如下：

　　1、受拉。裂缝贯穿构件横截面，间距大体相等，且垂直于受力方向。采用螺纹钢筋时，裂缝之间出现位于钢筋附近的次裂缝。

　　2、受压。沿构件出现平行于受力方向的短而密的平行裂缝。

　　3、受弯。弯矩最大截面附近从受拉区边沿开始出现与受拉方向垂直的裂缝，并逐渐向中和轴方向发展。采用螺纹钢筋时，裂缝间可见较短的次裂缝。当结构配筋较少时，裂缝少而宽，结构可能发生脆性破坏。

　　4、受剪。当箍筋太密时发生斜压破坏，沿梁端腹部出现大于45°方向的斜裂缝;当箍筋适当时发生剪压破坏，沿梁端中下部出现约45°方向相互平行的斜裂缝。

　　5、受扭。构件一侧腹部先出现多条约45°方向斜裂缝，并向相邻面以螺旋方向展开。

　　二、桥梁混凝土裂缝的施工控制措施

　　(一)施工前合理设计荷载及道路桥梁的布局。

　　在进行道路桥梁施工前的设计阶段，相关技术人员要根据项目的具体情况，科学的对道路桥梁的整体布局进行规划且合理的对施工中所需的钢筋进行布局，与此同时要全面考虑施工中道路桥梁以及施工中机械等的荷载，以便设计时的荷载要远大于现实施工中的荷载，进而保证实际荷载在混凝土强度的范围内，从而达到克服施工中混凝土裂缝出现的目的。

　　(二)严格控制混凝土的组成材料。

　　增加混凝土抗裂缝强度的首要问题，就是对混凝土组成材料质量的严格把关。无论是对水泥的强度质量还是对骨料的直径大小及抗压强度都要进行严格的检查筛选，以保证高质量的混凝土组成材料，才能与设计中的预算荷载相符合。同时还要注意混凝土的各种材料配比以及搅拌时的科学合理性，严格按照相关规定及实际情况计算混凝土的配合比例，并且合理控制搅拌时水的加入量，以此来控制混凝土体积的变形，最大程度的保证混凝土的抗裂性。

　　(三)防止温度变化引起裂缝

　　在施工过程中，多数施工单位会选择在施工地点直接进行混凝的搅拌工作，如此会节省大量是时间和造价成本。但是要注意混凝土在搅拌的过程中，需适当的给随时浇水，这样做是为了冷却碎石从而使混凝土的温度降低。特别在夏季施工时，更要加强对温度的控制，例如夏季炎热时节施工时，要尽量减少混凝土的浇筑厚度，以便混凝土能够更好的通过浇筑层面积进行充分的散热，必要的时候混凝土内部要增设降温管来保证混凝土的抗裂性。高质量的混凝土具有较强的抗裂性，所以对施工时混凝土的搅拌、堆放方式以及浇注过程都要重视起来，并且注意高温时加强对混凝土的浇水养护措施、低温时加强对混凝土的表面保温措施，这样才能在最大程度上加强混凝土的抗裂性，从而降低施工中混凝土裂缝产生的几率。

　　三、裂缝的补救措施

　　对于混凝土裂缝的补救措施要根据裂缝的产生原因，采取与之相对应的措施进行补救，目前我国普采取用以下几种补救措施：首先对于混凝土出现的裂缝如果较小，并且宽度小于0.15mm、深度不及钢筋结构，此时可对裂缝进行简单的表面处理即可，即用水冲洗并湿润混凝土裂缝，再用相应比例的水泥砂浆进行抹平至与原表面一致;其次对于混凝土出现宽度在0.1mm至1.5mm间的裂缝时，就要凿开裂缝并将其清理干净，采用相应比例的水泥砂浆进行填充然后抹平;另外就是普遍被使用的灌浆措施，这种补救措施对于裂缝的大小深度没有明确的要求，只是用灌浆泵将配置好的水泥砂浆灌入裂缝中，从而修复裂缝。

　　结语

　　一座桥梁从建成到使用，牵涉到设计、施工、监理、运营管理等各个方面。由上述可知，设计疏漏、施工低劣、监理不力，均可能使混凝土桥梁出现裂缝。因此，严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理，是保证结构安全耐用的前提和基础。在运营管理过程中，进一步加强巡查和管理，及时发现和处理问题，也是相当重要的一个环节。

　　参考文献：

　　【1】王志江.谈对荷载引起的桥梁裂缝问题的探讨.中国期刊网.2009.08.

　　【2】论公路桥梁混凝土裂缝成因及有效预防措施.月期网.2011.10.

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文章名称： 桥梁施工中混凝土裂缝成因分析及应对措施

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