橋梁混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及防治措施探析

陳 華 （蚌埠市公路局懷遠分局，安徽 蚌埠 233400）

0 前言

鋼筋混凝土是近代修建橋梁工程的主要材料，在各類橋梁工程中大量推廣使用。但由于種種原因，導致一些橋梁工程中的混凝土結構存在一些質量問題，其中最常見的便是裂縫。裂縫如果不及時修復會持續(xù)發(fā)展，導致鋼筋銹蝕、混凝土剝落，同時會降低混凝土結構的壽命和抗?jié)B能力，降低結構構件的承載力，從而影響橋梁的外觀和使用壽命，嚴重的會危及橋梁的通行安全。本文就橋梁混凝土產(chǎn)生的原因、存在的危害及防治措施進行簡要的分析和探討。

1 產(chǎn)生橋梁混凝土裂縫的原因

橋梁混凝土裂縫一般分為兩種，一種是結構類裂縫，一種是施工類裂縫。產(chǎn)生裂縫的因素有很多，歸納起來主要有設計原因、建筑材料原因、施工原因、環(huán)境原因四個方面。

1.1 設計原因

1.1.1 設計荷載等級偏低

由于設計前對交通量調查、交通組成分析不充分，或是交通量預測不準確，導致橋梁通車后實際荷載超過設計荷載，橋梁結構因承載能力不足引起混凝土裂縫。

1.1.2 結構選擇不當

設計中選用的結構容易出現(xiàn)裂縫，例如大跨徑預制空心板鉸縫位置非常容易出現(xiàn)縱向裂縫，橋面鋼筋網(wǎng)片搭接位置容易出現(xiàn)裂縫等等。

1.1.3 地基的不均勻沉降

設計時地質勘察不到位，土力學計算不充分，或是對施工期間產(chǎn)生的應力影響預估不足，典型的有重力式橋臺的側墻、背墻產(chǎn)生的裂縫。

1.2 建筑材料原因

1.2.1 水泥

①水化熱引起的裂縫。普通水泥的水化熱較高，在一些大體積混凝土構建中，由于水化熱不容易散發(fā)，混凝土內部與表面的溫度差較大，導致混凝土表面裂縫。

②安定性不穩(wěn)定引起的裂縫。水泥中含有游離狀態(tài)的氧化鈣或氧化鎂，導致水泥凝結或者膨脹不正常，混凝土出現(xiàn)裂縫。

1.2.2 粗骨料

①粗骨料級配不合理，不符合規(guī)范要求，造成水泥用量增加，這樣配制的混凝土水化熱增加、和易性差，容易產(chǎn)生裂縫。

②粗骨料中含有一些雜質，比如堿性礦物質，這種骨料容易形成硅凝膠導致混凝土膨脹破壞，在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。

1.2.3 細骨料

①細骨料含泥量過大，配置出的混凝土抗拉強度較低，容易產(chǎn)生收縮裂縫。

②目前商品混凝土在橋梁工程中已經(jīng)廣泛應用，商品混凝土普遍存在“三大一小”（水泥用量大、水用量大、細集料用量大、粗集料用量小）的特點，目的是增大混凝土的塌落度和流動性，便于采用泵送。這種混凝土早期表面失水過快，造成混凝土干縮裂縫。

1.2.4 外加劑

①商品混凝土摻加了粉煤灰和緩凝減水劑，延緩了混凝土水化反應的過程，延長了混凝土初凝和終凝的時間，水分大量蒸發(fā)后缺乏補充，造成混凝土裂縫。

②施工中其它混凝土外加劑的選擇不當，或摻量不當，造成混凝土收縮裂縫。

1.3 施工原因

①混凝土表面收面時過分抹光，使砂漿過多的浮到表面形成含水量大的砂漿層，與二氧化碳作用引起混凝土表面碳水化收縮，造成混凝土表面龜裂。

②施工中振搗過量，粗骨料下沉擠出水分和空氣，導致混凝土表面泌水出現(xiàn)砂漿層，砂漿層干縮后形成凝縮裂縫。

③混凝土運輸時間過長，長時間的攪拌會造成混凝土凝固速度加快，產(chǎn)生裂縫。

④澆筑混凝土前模板、墊層灑水不夠，過于干燥，導致混凝土出現(xiàn)裂縫。

⑤鋼筋混凝土保護層過大，混凝土養(yǎng)護時間未到就過早拆模或在混凝土上進行鋼筋綁扎等其他活動，使混凝土受到?jīng)_擊、振動荷載作用形成受力裂縫。

⑥預應力張拉不當，超張拉或者偏心張拉，引起混凝土張拉裂縫。

⑦模板移動或鼓出會形成模板移動方向平行的裂縫。

⑧預制混凝土構建安裝時接頭處理不當，接頭處產(chǎn)生裂縫。

1.4 環(huán)境因素

①環(huán)境溫度變化過大，造成構件在垂直于受彎方向或在懸臂梁最大負彎矩處產(chǎn)生裂縫。

②火災導致混凝土表面產(chǎn)生剝落和裂縫。

③鋼筋銹蝕引起混凝土沿鋼筋方向產(chǎn)生裂縫。④鹽或者化學作用導致混凝土表面產(chǎn)生裂紋或砂漿脫落。

2 混凝土裂縫的危害

橋梁混凝土裂縫雖然是常見病害，但是我們不能掉以輕心，一定要分析原因，找準對策，防止裂縫進一步發(fā)展。一般來說，橋梁混凝土裂縫的危害主要有以下幾個方面：

①影響橋梁承載力和結構安全。部分裂縫會導致橋梁混凝土剛性、抗剪強度、抗拉強度、抗彎強度降低，并可能導致結構發(fā)生應力重新分配，造成進一步破壞、承載能力下降，嚴重時影響結構安全；

②影響混凝土結構的防水性。混凝土裂縫會導致水會沿著縫隙進入混凝土內部，造成結構防水破壞；

③影響橋梁結構的耐久性和使用壽命。混凝土裂縫會導致裂縫處鋼筋暴露在空氣中，遭受水和空氣中的化學物體產(chǎn)生銹蝕，混凝土積水產(chǎn)生凍融循環(huán)會破壞混凝土結構，所以裂縫不及時處理會極大的縮短橋梁的服務壽命。

3 橋梁混凝土裂縫的防治

3.1 裂縫的預防

①加強設計前的交通量和車輛類型調查工作，合理預測交通量，確定設計荷載。

②選用合適的橋型結構。根據(jù)橋梁所處位置的地質、水文、氣候條件，結合當?shù)氐慕ㄖ牧虾褪┕すに囁剑?jīng)過技術經(jīng)濟比較和合理論證，確定合適發(fā)橋型。

③做好地質勘察、水文調查等基礎工作，充分考慮臺背回填施工過程對橋臺、基礎的影響，必要時應詳細說明施工順序和具體施工要求。

④高寒地區(qū)的橋梁應重視防凍融設計。

⑤盡可能采用水化熱較低的水泥，做好大體積混凝土的散熱措施。

⑥粗骨料要根據(jù)設計圖紙選用粒徑合適、級配良好、不含有害礦物質的粗骨料。

⑦細骨料采用級配良好、含泥量少的中粗砂，嚴格按照配合比控制水和水泥用量。

⑧澆筑混凝土前，應將模板和基層充分潤濕，施工過程中要做到既充分密實，又避免過度振搗。

⑨混凝土生產(chǎn)過程中計量要準確，加強商品混凝土的質量檢測，嚴格控制混凝土的塌落度。

⑩加強對混凝土的早期養(yǎng)護，防止強風和烈日暴曬，及時覆膜、保溫。

[11]嚴格按照施工程序操作，不盲目趕工期。

3.2 裂縫的處治

針對橋梁的具體裂縫情況進行詳細分析，確定橋梁存在哪些缺陷，裂縫病害產(chǎn)生的原因，找出影響橋梁混凝土耐久性的各種因素，進行針對性的處理。

3.2.1 細微裂縫

混凝土表面小于0.2mm的細微裂縫，大多是由于溫度、水化收縮以及碳化引起的收縮裂縫。細微裂縫短期內不會影響橋梁的安全，對混凝土的承載力也不構成影響，但細微裂縫的發(fā)生會影響橋梁混凝土結構的耐久性。對細微裂縫的處治一般通過涂裝保護層來保護混凝土表面，涂裝的材料分為有機類（如丙烯酸類涂料等）和無機類（如水泥基涂料等），涂裝保護層可以隔離有害氣體、水、腐蝕性化學物質與混凝土直接接觸。此外，對細微裂縫的處治還可以采用高彈性涂膜保護層，高彈涂膜除了隔離二氧化碳、水、氯離子以及其它腐蝕性化學物質與混凝土接觸外，還可以防止混凝土裂縫的產(chǎn)生與發(fā)展，有效控制混凝土裂縫。

3.2.2 結構類裂縫

結構類裂縫是由于結構受力引起的裂縫，對結構的安全性和耐久性產(chǎn)生直接影響。這類裂縫的處治要在對結構進行計算的基礎上，選用適當?shù)姆椒ㄟM行加固。

①灌漿法：灌漿法可以使結構重新成為整體，避免空氣和水進入梁體對鋼筋產(chǎn)生腐蝕。對于已經(jīng)穩(wěn)定的裂縫，一般向裂縫中低壓灌注環(huán)氧樹脂等化學材料；對于未穩(wěn)定的裂縫，應先控制裂縫繼續(xù)發(fā)展使其穩(wěn)定，然后進行修補加固。

②粘貼法：一般采用鋼筋、鋼板、芳綸纖維織物、鋼纖維等材料與橋梁混凝土粘結（或焊接）成一體，對混凝土結構起到補強的作用。

3.2.5 預應力法

對有裂縫病害的混凝土施加體外預應力，提高混凝土結構的承載能力。

3.2.6 轉換結構體系法

根據(jù)橋梁的特點及病害特征，采取簡支變剛構、簡支變連續(xù)、輕型材料結構替換、單一結構變組合結構等方法，延長橋梁的使用壽命。

4 結束語

綜上所述，橋梁混凝土裂縫的出現(xiàn)，輕則影響橋梁外觀，嚴重的會危及到橋梁的運行安全。因此，對橋梁混凝土裂縫要進行認真研究，區(qū)別對待，采用合理的設計、材料、施工方法進行處理，同時采用合理的補救措施，提高混凝土的使用性能和質量，在施工中采取有效的預防措施來預防混凝土裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證橋梁安全、穩(wěn)定的工作。