混凝土桥梁裂缝的成因与防治措施探讨

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摘要：混凝土桥梁开裂是工程中比较常见的病害，首先，分析混凝土桥梁裂缝形成的原因，其次，提出预防桥梁混凝土裂缝的措施，最后，介绍几种常用混凝土裂缝治理方法，可供工程设计、施工管理人员参考。

关键词：桥梁； 混凝土；裂缝

中图分类号： TV543 文献标识码： A 文章编号：

随着社会的不断进步，国家加大了对桥梁的投资，混凝土在桥梁结构中的应用也越来越多，但是，相应暴露出来的质量问题也越来越多，其中，混凝土结构产生的裂缝问题，尤为突出，是一个迫切需要解决的技术难题。虽然理论上，结构裂缝是不可避免的现象，但通过施土中的技术管理措施，减少和控制裂缝是完全可能的。

一、混凝土桥梁裂缝形成的原因

（一）水泥水化热

混凝土浇筑初期，水泥在水化过程中产生大量水化热，使混凝土的温度迅速上升。但由于混凝土表面散热条件较好，热量可以向大气中散发，因此温度上升较少；而混凝上内部由于散热条件较差，热量散发慢，水泥散发的热量不易散失，导致温度上升较多。

（二）地基不均匀沉降

当地基发生不均匀沉降时，会引起构件的约束变形，使结构内部拉应力发生变化，而一旦结构内部拉应力超过自身的抗拉强度时，在结构的薄弱部位就会产生沉降裂缝。在桥梁工程中，不均匀沉降裂缝产生的原因主要有以下几种：

1．地质勘察精度不够、试验资料不准。在没有充分掌握地质情况下就进行设计、施工，这是导致地基不均匀沉降的主要原因。

2．地基地质条件差异太大。建造在山区沟谷的桥梁，河沟处的地质与山坡处的地质条件差异较大，河沟中甚至存在软弱地基，地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降。

3．结构荷载差异太大。在地质情况大概一致的条件下，当各部分基础荷载差异太大时，有可能引起不均匀沉降，例如高填土箱形涵洞中部比两边的荷载要大，中部的沉降就要比两边大，箱涵可能开裂。

4．结构基础类型差别大。同一桥梁中，混合使用不同基础如扩大基础和桩基础，或同时采用桩基础但桩径或桩长差别大时，或同时采用扩大基础但基底标高差异大时，也可能引起地基不均匀沉降。

5．地基冻胀。在低于零度的条件下含水率较高的地基土因冰冻而膨胀，而一旦温度回升，冻土融化，地基下沉，因此地基的冰冻或融化均可造成不均匀沉降。

（三）温差变化

混凝土在施工期间，外界气温变化的影响很大。混凝土的内部温度是浇筑温度、水化热的绝热温升和结构散热降温等各种温度的叠加之和，外界气温愈高，混凝土的结构温度也愈高，如外界温度下降，会增加混凝土的降温幅度，特别是在外界气温骤降时，会增加外层混凝土与内部混凝土的温差。温度应力是由温差引起的变形造成的，温差愈大，温度应力也愈大。混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。

（四）混凝土收缩变形

实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。混凝土中含有大量空隙、粗孔及毛细孔，孔隙中存在水分，而水分的活动将影响到混凝土的一系列性质，引起混凝土的收缩变形，导致裂缝的产生。混凝土的收缩变形主要有以下几种形式:自由收缩，塑性收缩，碳化收缩、干缩。

（五）钢筋锈蚀引起的裂缝

由于保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长几倍，从而产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。

二、桥梁混凝土裂缝的控制与预防措施

针对以上提及的几种原因，应该采取以下几种措施来控制与预防桥梁混凝土裂缝的产生。

（一）设计措施

1．采取合理的结构形式和合理的分块。混凝土工程施工中如果允许设置水平施工缝，应根据温度裂缝的要求进行分块，且设置必要的连接方式。

2．合理布置分布钢筋:尽量采用小直径、密间距布筋，结构边缘处或变截面处需要加强分布筋，表面可以设置钢筋网片。

3．为防止钢筋产生锈蚀裂缝，设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用足够的保护层厚度。

4．合理地进行建筑物在使用阶段的沉降计算，以控制由于地基不均匀沉降产生的宽裂缝。

（二）优选混凝土原材料

优选混凝土原材料、优化混凝土配合比的目的是使混凝土具有较大的抗裂能力。

1．采用低水化热的水泥。由于矿物成分及掺加混合材料数量不同，水泥的水化热差异较大。铝酸三钙和硅酸三钙含量高的，水化热较高；混合材料掺量多的水泥水化热较低。为减小水泥水化热，降低混凝土绝热温升和混凝土内部温度，从而减小内外温差，应选用低水化热的水泥产品。

2．掺粉煤灰。可以用适量粉煤灰取代一部分水泥以削减水化热产生的高温峰值。混凝土中掺用粉煤灰后，可提高混凝土的抗渗性、耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗拉强度，抑制碱集料反应，减少新拌混凝土的泌水等。

3．骨料的选用。应优先选用热膨胀系数小、含泥量低的骨料，并强调骨料的连续级配，条件许可时，应尽可能使用粒径大的骨料。

4．优化混凝土配合比。认真进行混凝土配合比设计，通过试验确定施工中采用的配合比。严格控制砂石骨料的含泥量，在满足混凝土设计强度等级、混凝土各项性能要求以及泵送混凝土流动性要求情况下，选取节省水泥，降低混凝土绝热温升。

（三）地基处理

1．尽可能以桩柱式基础及下部的形式加宽，避免下部产生不均匀沉陷。

2．对基底采取夯实、换填夯实等，使沉降均匀，基底的埋深要考虑冻土的影响；对刚性扩大基础，建议对下部结构联成一体，并尽量对基底进行技术处理，尽可能减少不均匀的沉陷。

3．新建基础的承载能力要比原有基础适当提高；加强横向连接，降低沉降对新旧接缝处受力的影响。

4．增加桥面水泥混凝土铺装的刚度，这是提高桥梁上部结构整体性的重要措施；

5．在做桥梁上部结构设计时，把基础不均匀沉降作为荷载适当加以考虑。

三、混凝土裂缝的治理方法

如果裂缝情况影响到混凝土结构的性能时，就应更慎重研讨，分析比较，采用经济高效的方法，达到加固目的，可采用的方法有如下几种：

（一）表面处理法

做法：沿混凝土裂缝表面铺设薄膜材料，般可用环氧类树脂或树脂浸渍玻璃布。施工时先将混凝土表面用钢丝刷打毛，清水洗净干燥，将混凝土表面气孔由油灰状树脂填平，然后在其上铺设薄膜，如果单纯以防水为目的，也可采用涂刷沥青的方法。该法适用于缝较窄，浆材难以灌入，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝。

（二）填充法

施工时，先将槽内碎片清除，必要时涂底层结合料，填充后待填充料充分硬化，再用砂轮或抛光机将表面磨光。该法一般用来修补较宽的裂缝(0.3mm以上)，作业简单，费用低。宽度小于0.3mm,深度较浅的裂缝，以及小规模裂缝的简易处理可采用取开V形槽，然后作填充处理。

（三）灌浆法

先将结构物的裂缝或孔隙与外界封闭，仅留进浆口及排气孔，然后将较低粘度的浆液通过压浆泵以一定的压力将浆液压入缝隙内并使其扩散、胶凝固化，以达到恢复整体性、强度、耐久性及抗渗性的目的。浆液主要有:水泥浆、环氧糠酮、聚氨脂等。此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。

四、结束语

在桥梁混凝土施工过程中，采用合理的设计措施，正确选择原材料，采用科学的施工措施，严格施工管理，就可以提高混凝土本身抗拉性能，减少混凝土裂缝的产生，保证工程质量，避免因出现裂缝而影响工程的质量甚至导致结构垮塌的事故的发生。

参考文献：

[1]黄军生.钢筋混凝土桥梁裂缝成因综述，世界桥梁，2002.

[2]湛润水.公路旧桥加固技术与实例，人民交通出版社，2002.

[3]牛紫龙，混凝土施工中温度裂缝的分析与控制，工程建设，2006.