1、混凝土桥梁裂缝成因及预防措施摘要：裂缝不仅会影响到工程质量，严重时甚至会导致桥梁垮塌。本文从导致桥梁施工裂缝产生原因入手，探索其预防措施，以确保工程质量。 关键词：混凝土桥梁；裂缝成因；预防措施 Abstract: cracks will not only affect the engineering quality, serious when even will cause bridge collapse. From led to the cause of construction cracks in a bridge, this paper explore its preventive m
2、easures, in order to ensure engineering quality. Keywords: concrete bridge; Fracture; Preventive measures 中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2013) 混凝土作为一种重要的工程材料，具有取材广泛、价格低廉、抗压强度高、耐火性好、不易风化、养护费用低等优点，因而广泛应用在桥梁工程建设中。然而由于混凝土自身韧性较差，因而在桥梁施工过程中混凝土结构很容易出现裂缝，这一问题经常困扰着桥梁工程技术人员。因此，对于桥梁裂缝问题，就其产生的原因及防控措施进行研究和
3、探讨是十分必要的，具有很强的现实和理论指导意义。 1 混凝土桥梁裂缝产生的主要因素 1.1 温度变化引起的裂缝 混凝土具有热胀冷缩的特性。当环境或结构内部温度发生变化时，混凝土会发生变形。如变形受到约束，则在结构内会有应力产生，一旦应力超过混凝土的抗拉强度就会产生温度裂缝，在一些大跨径的钢筋混凝土桥梁中，温度应力甚至可以超出活荷载的应力。温度裂缝区别于其它裂缝的最主要特征是它会随着温度的变化而变化(扩大或缩小)。引起温度变化的主要因素有: 1)年温差。一年四季温度不断变化，由于变化相对缓慢，对桥梁结构的影响主要是导致桥梁的纵向位移产生，该情况一般可通过桥面伸缩缝、支座或者设置柔性墩等构造措施来
4、缓冲，只有当结构的位移受到限制时才会引起温度裂缝。我国的年温差一般以一月和七月的月平均温度作为变化幅度，考虑到混凝土的蠕变特性，年温差内力计算为混凝土的弹性模量应当考虑一定的折减系数。 2)日照。桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后，温度会大大高于其它部位，导致温度梯度呈明显的非线形分布，由于受到自身约束力的作用，导致局部的拉应力较大，出现裂缝。 3)突然降温。突降大雨、冷空气侵袭、日落等可以导致桥梁混凝土结构外表面温度突然下降，而内部的温度变化相对较慢而产生温度梯度，由此造成应力变化而出现裂缝。 1.2 收缩引起的裂缝 在大量的桥梁工程施工过程中，混凝土因收缩而引起的裂缝是最普遍的。在混凝土收
5、缩的种类中，塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩两种情形。 1)塑性收缩。混凝土浇筑施工后的 45h 左右，此时水泥的水化反应开始剧烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发现象，混凝土发生失水收缩，同时骨料因自重下沉，此时由于混凝土尚未硬化，故称为塑性收缩。塑性收缩产生的量级一般很大，可达 1%左右，若骨料在下沉过程中受到钢筋的阻挡，便可形成沿钢筋方向的裂缝。在构件的竖向变截面处如 T 梁、箱梁的腹板与顶板、底板的交接处，因硬化前沉实的不均匀多会产生表面的顺腹板方向的裂缝。 2)缩水收缩(干缩)。混凝土结硬以后，随着表层水分的不断蒸发，湿度逐步
6、降低，导致混凝土的体积减小，称为缩水收缩(干缩)。由于混凝土表层的水分损失快，而内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受的拉力超过其抗拉强度时，即会产生收缩裂缝。混凝土硬化以后的收缩主要就是缩水收缩。例如配筋率较大的构件(超过 3%时)，钢筋对混凝土收缩的约束就比较明显，混凝土表面更容易出现龟裂裂纹。 混凝土收缩裂缝的特点是大部分属于表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，没有任何规律。 1.3 施工工艺质量引起的裂缝 在桥梁混凝土的结构浇筑、预制构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装的过程中，如果
7、施工工艺不合理、施工质量低劣，易产生纵向、横向、斜向、竖向、水平、浅表、深进和贯穿等各种形式的裂缝，特别是细长的薄壁结构更易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝的宽度因产生的原因而不同，比较典型的有: 1)混凝土保护层施工超标，或浇筑过程中踩踏已绑扎好的上层钢筋，致使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，形成受力钢筋垂直方向的裂缝。 2)混凝土的振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或产生其它荷载裂缝的起源点。 3)混凝土浇筑施工过快，混凝土的流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，而硬化后又沉实过大，容易发生浇筑数小时后产生裂缝(即塑性收缩裂缝)的现象。 4)混凝土
8、搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起混凝土坍落度过低，使得混凝土体积上出现不规则的裂缝。 5)混凝土分层或分段浇筑时，接头位置处理不好，易造成新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。 6)施工前对支架的压实不够或支架刚度不足，浇筑混凝土后支架发生不均匀下沉，导致混凝土出现裂缝。 7)施工时模板的刚度不足，在浇筑混凝土时，由于侧向压力的作用使得模板发生变形，从而产生与模板变形一致的裂缝。 8)装配式结构的施工，在构件运输、堆放时，支承垫木不在一条垂直线上，或悬臂过长，或运输过程中剧烈颠簸和碰撞;吊装时吊点位置不当，T 梁等侧向刚度较小的构件，侧向无可靠的加固措施等，均可能产生裂缝。 2 预防混凝土桥
9、梁产生裂缝的措施 2.1 控制好混凝土原材料的质量和混凝土配合比的选择水泥 1）选择合适的原材料，如选择中低热水泥、缓凝型减水剂、掺用纤维、采用低热高性能混凝土。水泥应符合现行国家标准。选用水泥时，应以能使所配制的混凝土强度达到要求、收缩性小、和易性好和节约水泥为原则。同时应注意其特性对混凝土结构强度、耐久性和使用条件是否有不利影响；对于砂石材料应控制其级配、含泥量、针片状含量、压碎值指标、有害物质含量在规范允许范围。 2）有针对性地进行混凝土配合比设计，如减少混凝土单位水泥用量、适当增加粉煤灰或磨细矿渣的掺量、适当掺加高效缓凝减水剂，可以有效降低混凝土的总水化热和热化热释放的峰值，从而减小混
10、凝土因水化热导致几外温差过大而产生的裂缝；在满足施工要求的情况下，尽可能降低混凝土的坍落度，减少胶凝材料总量，以减少混凝土的干缩裂缝。在配制混凝土配合比时应考虑施工季节、结构形状、模板形式、混凝土强度等级等因素对桥梁结构抗裂性能的影响。在施工中,大多施工单位往往只注重混凝土强度而忽视其变形特性和工作性,而混凝土变形特性和工作性恰好是混凝土产生裂缝的主要原因所在。 2.2 加强夏季高温和冬季低温时混凝土桥梁结构施工的保护措施 桥梁在夏季和冬季施工中最容易出现裂缝问题，因此要积极巡查，发现小的裂缝及时处理，不留隐患；另外在夏季和冬季施工过程中也要研究制定妥善方案，确保工程的顺利施工。 低温情况下，
11、在大平面混凝土施工时,有时晚上浇注的混凝土,到了早上混凝土表面会出现与钢筋网片相呼应的裂缝，缝间砼面下陷。一般情况下，混凝土入模温度越高，外界温度越低就越明显，但是浇注的时候又不能覆盖。此问题可以在浇注完后先刮平，等略有强度时用抹子压实后就迅速通蒸汽，一般温度不超过零下 20 度时一天后就可以不用蒸汽而直接表面覆盖保养，不会出问题。 2.3 施工过程中的控制措施 混凝土施工中采取相应的措施，如降低混凝土的浇筑温度，无筋或少筋混凝土中埋放块石、混凝土早期升温阶段采取散热降温措施、混凝土降温阶段采取保温措施、合理设置施工缝、采取二次抹面、加强混凝土养护等措施；进行混凝土温度应力计算，对薄弱部位采取加强措施。 结语 对于混凝土桥梁裂缝的出现，其形成原因往往是多方面的，正确了解混凝土桥梁裂缝的形成原因，只要我们正确认识形成原因，从而在设计阶段到施工阶段以及后期的管理与养护工作中，采取相应的控制措施，就能实现最大限度地对裂缝的出现与防治进行有效的处理。 参考文献： 1JTG E30-2005 公路工程水泥及水泥混凝土试验规程.北京:人民交通出版社，2005. 2李凯丰,魏国正.论混凝土裂缝产生的原因及处理方法J.科技信息,2009.
