裂縫形成對橋墩影響及防治措施綜述

裂縫是混凝土橋梁結構中最常見的病害之一，橋梁一旦產生裂縫就會降低自身的整體結構性，各個部件的抗拉、抗剪能力也跟著下降，墩體內部的鋼筋在遇到潮濕的空氣后發生銹蝕，這些都會影響混凝土橋梁結構的安全性與耐久性。本文歸納總結了混凝土橋墩裂縫的成因及處理方法，可以為防治橋墩裂縫的產生提供定的參考。

混凝土橋墩產生裂縫的原因

混凝土是一種多相體，它既具有抗壓強度高、耐久性好的優點，又具有抗拉強度較低、受拉時抗變形能力小、易開裂等缺點。有關資料中認為，工程實踐中橋墩的裂縫，由荷載引起的占20%左右，由變形變化引起的約占80%。混凝土橋墩裂縫按照不同的角度可劃分為下列幾類：

1.溫度裂縫

熱脹冷縮是混凝土的屬性之一，結構因溫度變化而發生變形又同時受到約束的時候，混凝土的內部會產生拉應力，當拉應力增大到混凝土的抗拉強度極限時，混凝土就會產生裂縫，稱為溫度裂縫。根據橋墩的溫度場、溫度變形和溫度應力不同，溫度裂縫可以分為截面均勻溫差裂縫、截面上下溫差裂縫、截面內外溫差裂縫三種類型。

2.荷載裂縫

由外荷載引起的裂縫，稱為結構性裂縫，這類裂縫的分布及寬度與外荷載有關。出現這類裂縫說明橋墩的承載力可能不足或存在其他嚴重問題。實際工程中，次應力裂縫是產生荷載裂縫的最常見原因。次應力裂縫多屬于張拉、劈裂、剪切性質。次應力裂縫也是由荷載引起，只不過按照常規是不去計算的，但隨著現代計算手段的不斷完善，次應力裂縫也是可以被合理驗算的。

3.收縮裂縫

在混凝土收縮種類中，塑性收縮和干縮是發生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮。混凝土收縮裂縫大部分屬于表面裂縫，具有裂縫寬度較細，且排列縱橫交錯，形狀又沒有任何規律的特點。

4.混凝土沉縮裂縫

施工過程中，如果對混凝土的搗實達不到質量要求，又或者混凝土的流動性并不好，在混凝土硬化前就會有沉縮，這樣在澆筑后的到三個小時內就有可能出現梭形裂縫，裂縫直達鋼筋表面。

5.地基礎變形裂縫

橋梁在服役期間，其基礎會因為地質條件的影響發生縱向的不均勻沉降或橫向位移，附加應力產生并超過混凝土的極限抗拉強度，從而牽連橋墩也產生裂縫。

6.凍脹裂縫

氣溫低于0℃時，混凝土產生膨脹應力，同時混凝土膠孔中的過冷水引起滲透壓，然后膨脹應力會更大，混凝土的強度就會減弱，導致混凝土發生凍脹裂縫；氣溫低于零攝氏度和混凝土吸水飽和都是混凝土發生凍脹破壞的其中個條件。

7.施工裂縫

在混凝土橋墩結構中如果有細薄壁部件，則更容易在施工過程中因為施工工藝不合理、施工質量差，產生走向、寬度等不同的表面的或者貫穿的裂縫。

8.化學作用裂縫

水泥中的堿性物質與骨料中的活性硅發生化學反應，生成堿一硅酸鹽凝膠，凝膠吸水產生膨脹壓力，會造成混凝土開裂。該反應一旦發生就很難控制，通常不超過兩年結構就會出現明顯開裂；海水中的氯離子對橋墩的侵蝕是氯離子從外界環境侵入已硬化的混凝土造成的，氯離子對混凝土的侵蝕屬于化學侵蝕，對結構的危害是多方面的，但最終表現為橋墩內鋼筋的銹蝕，銹蝕后的鋼筋體積將增大，從而脹裂橋墩的混凝土保護層致其脫落。

橋墩裂縫對橋梁結構的影響

混凝土橋墩裂縫的出現破壞了橋梁結構的整體性，有可能會使橋梁結構的受力情況發生改變。裂縫會使橋墩內部的鋼筋直接與空氣接觸，導致鋼筋銹蝕膨脹，有效截面變小。另外有些裂縫處會產生應力集中，從而加速橋梁的破壞。在寒冷地區，雨水進入裂縫會導致混凝土受凍融循環的破壞，降低橋梁的耐久性。在沿海地區，較多的氯離子因為裂縫的出現而直接與鋼筋，接觸發生電化學腐蝕，嚴重時會造成結構失穩。橋梁的受力情況較為復雜，橋墩裂縫產生的影響因素又很多。

混凝土橋墩裂縫的防治措施

眾所周知，混凝土帶裂縫工作是不可避免的，但對混凝土橋墩裂縫的防治工作仍是值得研究的重點，可以有效降低橋梁發生危害的可能。

1.設計計算階段

在設計計算階段，結構與荷載計算時不可有漏算，嚴格控制計算模型的合理性，保證結構受力假設與實際受力情況相符；在滿足各項規范的前提下，設計截面尺寸較小的圓形橋墩樣式可以改變結構溫度應力的峰值并減小裂縫產生的可能；還有就是鋼筋配筋數量要滿足承載力要求，布置合理，有時還需要考慮溫度應力等因素來適當增配鋼筋。選取橋墩模板時，質量需要嚴格把控，它決定著橋墩的外形是否美觀。為了保證模板不發生彎曲變形，在材料選擇上實用偏硬切表面光滑的材質為最佳。

2.施工階段

施工前在混凝土材料的選擇方面，要選用收縮性較低的水泥，合理搭配混凝土中水泥、骨料、水和外加劑之間的關系。千萬不能只為了追求所謂的經濟效益，使用高標號水泥和大水灰比的配合比。為了提高施工質量，混凝土中應摻加膠凝材料總量20-30%以上的粉煤灰。混凝土的拌制，要嚴格控制原料計量準確，同時嚴格控制混凝土的出機塌落度，要盡量降低混凝土拌合物出機口的溫度。

橋墩混凝土的澆筑要振搗充分方可密實，溫度不宜過高，盡量避開日間施工，同時應調整混凝土配合比，降低水泥用量以減小水化放熱量。熱天澆筑混凝土時適當地減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱，或者搭設遮陽板，這些輔助措施可以控制混凝土的升溫。

養護過程中可以用濕潤的草簾、麻片等覆蓋橋墩外表，并注意灑水養護，適當的延長養護時間，保證混凝土表面是逐步緩慢冷卻的。安排合理的拆模時間，對溫度、濕度實施監測可為混凝土的覆蓋保溫和拆模時機的選擇提供可靠的依據。拆模后的橋墩表面仍需要保持潮濕。

3.使用階段

使用階段有已經產生的裂縫需要治理，也有隱藏的潛在裂縫需要控制。關于潛在裂縫，一般是不考慮有超出設計載荷的重型車輛過橋，或者受劇烈撞擊，以及風雪地震等因素。

環境因素最可能左右橋墩潛在裂縫發展趨勢。如果氣溫驟降，潛在裂縫因為混凝土收縮可能轉變成可見的裂縫，所以要提前在橋墩表面涂抹可以防凍的保護涂層。根據《公路工程質量檢驗評定標準》規定，對公路橋墩裂縫縫寬大于0.15mm或鐵路橋墩裂縫縫寬大于0.2mm以下的局部收縮裂縫，須進行處理及修補。還有一些既有裂縫并不會對橋墩的承載能力造成影響，那就只需要進行簡單的表面處理即可，推薦使用防水型化學灌漿技術。

結論

混凝土橋墩經常會出現裂縫問題，影響建筑美觀，危及工程質量。通過分析橋墩裂縫產生的原因，我們可以了解到從設計到材料選擇，從施工養護到后來的運行階段，都會對橋墩的裂縫形成產生一定影響。在橋墩建設時有針對性的加強對裂縫的防治措施，才能有效防止裂縫給橋梁帶來的隱患，才能有效提高橋梁的使用年限。