浅谈桥梁混凝土裂缝的成因及防护措施钟家海

浅谈桥梁混凝土裂缝的成因及防护措施钟家海

钟家海

中交第三公路工程局有限公司广东佛山100102

摘要：路桥施工是一项非常复杂而细致的综合性工程。在桥梁施工中，混凝土裂缝是比较常见的问题之一。如果对裂缝问题不能及时有效的处理，裂缝的产生不仅会严重影响桥梁的使用寿命，也会给广大出行者带来很大的危险。本文分析了混凝土裂缝产生的原因，并提出了相关的防护措施。

关键词：混凝土；裂缝；防护措施

前言

桥梁施工过程中，很容易出现裂缝，裂缝的出现不仅仅影响工程质量甚至会导致桥梁垮塌。在桥梁建造和使用过程中，有关因出现裂缝而影响工程质量甚至造成桥梁垮塌的报道屡见不鲜。混凝土桥梁开裂可以说是“常发病”，经常困扰着桥梁工程技术人员。所以为了尽量避免工程中出现危害较大的裂缝、少出裂缝，本文尽可能对混凝土桥梁在施工过程中产生裂缝的原因防护措施进行分析，以方便施工中做出行之有效的控制办法，保证工程的质量。

一、混凝土桥梁裂缝种类及成因

1.直接应力裂缝

直接应力裂缝产生的原因有以下两方面：

（1）混凝土桥梁承载能力偏小，结构安全系数不够。主要是结构计算时有载荷漏项.或计算模型不合理，或结构受力假设与实际受力不符，或内力与配筋计算错误，或钢筋位置设置不当，或断面尺寸不足等等。另结构设计时未考虑施工可能性。或设计图纸交代不清等，导致施工后结构刚度达不到设计要求。

在设计图纸标准化，设计文件的审查、管理和审批制度规范的今天，该类问题实际上已较少见了。

（2）施工工艺或施工组织问题，引起直接应力增加。如：不加限制地堆放施工机具、材料；不了解预-制结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图纸要求。擅自更改结构施工顺序，改变结构受力模式等等。如某高速公路的桥涵施工中，由于承包人的施工组织设计过于简单，预制场管理比较混乱，预制场工人将预制好的梁板放置方位颠倒，梁板的受拉区和受压区的实际受力与设计相反，导致大量预制梁出现裂缝而报废。

2.温差裂缝

温差裂缝，即由于混凝土自体的温度变化及混凝土自体温度与环境温度的差异使混凝土自体收缩不均而产生的裂缝。由于早期混凝土构件被模板等材料隔离，水泥水化所产生的热量无法及时散发到空气中，故在初始24小时内混凝土温度将升高，过几天后随着热量的散发混凝土将变冷，此时混凝土会产生收缩，这种收缩受结构内部钢筋及外部模板等约束会使混凝土开裂；当砼冬季施工时，由于砼散热快，其内部温度较高，而表面温度受环境影响变得较低，表面砼的收缩率大于砼内部的收缩率，从而使表面砼产生裂缝。

3.长期干缩裂缝

长期干缩裂缝，即混凝土长期暴露于不饱和的空气中由于物理的、化学的失水使砼体积缩小，当缩小受到约束时产生的裂缝。通常来讲，干缩产生的砼应变速率非常慢，而且砼徐变产生的松弛可抵消部分干缩应变。但砼设计的体积与表面积的比值、分布钢筋的布置、砼的配合比及砼所处环境的温度、湿度等都会导致干缩裂缝。

4.钢筋锈蚀引起的裂缝

因混凝土质量较差，或保护层厚度不足，或保护层被碳化使钢筋周围混凝土碱度降低，或有氯化物浸入，等等，均可引起钢筋表面氧化膜破坏而发生锈蚀反应；锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2～4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝并有锈迹渗到混凝土表面。钢盘锈蚀使得钢筋有效断面减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降。继而将诱发其它形式的裂缝；而其它裂缝的产生又会加剧钢筋锈蚀，最后可能导致结构破坏。要防止钢筋锈蚀。主要应确保钢筋有足够的保护层厚度（保护层亦不能太厚，否则构件有效高度减小，受力时将加大裂缝宽度）；施工时应控制混凝土的水灰比，并应加强振捣，保证混凝土的密实性：还要严格控制含氯盐的外加剂用量，对沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎用含氯盐的外加剂。

5.施工工艺质量引起的裂缝

与施工有关的原因，混凝土在浇筑、制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度产生原因有拌和不均匀，搅拌时间过长，浇灌速度过快，振捣不充分，接缝处理不当，保护层厚度不够或钢筋被扰动，模板漏浆，支撑下沉，拆模过早，初期受冻，初期养护不够，硬化前受振动或加荷，预应力混凝土过早张拉或超张拉，养护混凝土时内外温差过大。

二、混凝土桥梁裂缝的防护措施

1.混凝土的养护

混凝土中水泥的水化作用，就是混凝土的凝固，硬化和强度发育的过程；它与周转的环境，有密切的关系。当温度低与5度时，混凝土的硬化速度减慢，而当温度下降至---20度一下时，混凝土硬化基本停止。在干燥的天气中混凝土中水分迅速蒸发，一方面使混凝土表面剧类收缩而导致裂缝，另一方面当游离水分完全蒸发后，水泥水化作用也就停止，混凝土的硬化即停止。因此，混凝土浇筑后即进行适当的养护，以保持混凝土硬化发育所需要温度和湿度。一般混凝土在浇筑后12h内进行覆盖，待具有一定强度时应注意浇水养护。对于用硅酸盐水泥、普通水泥和矿渣水泥拌制的混凝土，浇水养护日期不得少于7昼夜；用火山灰水泥、粉煤灰水泥或掺用缓凝剂及有抗渗要求的混凝土，浇水养护日期不得少于14昼夜；在浇水养护期应确保混凝土表面有一定的潮湿度，最好要盖好草包，浇水湿透草包；当平均气温低于5℃时，不得浇水；混凝土表面不便浇水时，应涂刷保护层（如刷薄膜养生液等）以防止混凝土内的水分蒸发。混凝土氧化方法有自然养护法和加热养护法。

2.自然养护方法

此法是特混凝土终凝后，在构件上覆盖草袋，麻袋，稻草或砂子等，经洒水，以保持构件经常处于湿润状态。自然养护方法的养护时间与水泥品种和否掺用塑化剂有关。一般情况下，用普通硅酸盐水泥的混凝养护时7个昼夜以上为宜：如用矿碴水泥，火山灰水泥或掺用过塑化剂的养护时间14昼夜以下为宜，每天的浇水次数，以能使混凝土保持充分的潮湿为度，在一般气候条件下，当温度高于15度时，前三天内白天每隔1-2小时浇水一次，夜里至小浇水2-4次，在以后的养护期间可酌情适当减少即可，但干燥的气候条件下或大风天气中应适当增加浇水次数。

3.加热养护法

为了加速模板周转和加快施工进行，可采用加热养护发，此法指采用蒸汽法养护混凝土。

结束语

随着结构计算理论的发展和计算软件的应用，大部分因素对混凝土裂缝的影响能够较准确的计算出来，采取适当的措施可以预防和控制裂缝开展。在桥梁施工过程中，只要严格控制好材料质量，施工工艺，以及现场的施工管理，根据现场条件，材料特点，气温等多种因素，采取合理的措施，就能有效的控制裂缝的产生，施工工艺的改进和施工人员素质的提高，严格按照设计和规范施工也是预防和控制施工裂缝的有效方法。

参考文献：

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【3】朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制[M].中国电力出版社，2003.