混凝土桥梁裂缝的种类及成因

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摘要 从施工材料、施工工艺、环境因素变化、荷载变化及其他因素等方面分析了混凝土桥梁裂缝的种类及其成因，以期为混凝土桥梁的施工提供参考。

关键词 混凝土；桥梁；裂缝；种类；成因

中图分类号 TU746.1；U445 文献标识码 B 文章编号 1007-5739（2011）21-0277-02

近年来，随着经济建设的需求，潘集区扶贫开发工作发展迅速，其中包括农田水利基础设施建设。为此，混凝土桥梁工程建设如火如荼。但在桥梁建设和使用过程中却出现了一些问题，如裂缝等，对工程质量产生不利影响。笔者针对混凝土桥梁裂缝的种类及产生原因作简要的分析，以期为控制裂缝寻求可行的方法，达到提高工程质量的目的。

1 施工材料引起的裂缝

水泥、砂、骨料、拌合水及外加剂等材料是构成混凝土的主要成分，如果这些材料的质量不合格，则都有可能造成结构产生裂缝。一是水泥。如果水泥出厂时受潮或过期，安定性未达标，氧化钙含量超标，含碱量过大，强度不够等，均可造成混凝土开裂。二是砂石和骨料。如果砂石粒径比较小、孔隙率过大、级配不合格，会增加水泥和拌合水用量，则对混凝土强度产生影响，使其进一步收缩；特别是不达标的特细砂将对混凝土强度的影响更大。砂石含有机质和轻物质过量，会使水泥的硬化过程延长，导致混凝土强度下降。砂石中含有较多的云母，会降低水泥与骨料的粘结力，导致混凝土强度下降。砂石含泥过多，从而增加了水泥和拌合水量，同时导致混凝土强度、抗冻性、抗渗性等性能下降[1]。三是拌合水及外加剂。如果拌合水或外加剂中存在的氯化物等杂质量过高，则会很大程度地影响钢筋锈蚀。

2 施工工艺引起的裂缝

混凝土桥梁的施工工艺包括混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装等内容，如果在施工过程中某个工艺出现问题未达标、质量低劣，则比较容易产生各种裂缝[2]。不同原因造成的裂缝，其出现的部位、走向、宽度不同。其中比较常见的：一是施工前支架的压实和刚度处理准备不充分，其在浇筑混凝土后不均匀下沉，造成混凝土产生裂缝。二是混凝土振捣处理时密实度不够且不均匀，存在蜂窝、麻面、空洞等现象，造成钢筋锈蚀从而出现裂缝。三是混凝土搅拌和运输时间过长，使水分蒸发量偏大，造成混凝土塌落度不高，从而产生不规则的收缩裂缝。四是混凝土浇筑过程的持续时间过短，缺乏流动性，导致其硬化前沉实不足，硬化后沉实过大，经常在浇筑后几小时内出现裂缝[3]。五是混凝土分层或分段浇筑时，如果不能正确处理接头部位，则在新、旧混凝土与施工缝之间很容易产生裂缝。六是模板刚度不能满足施工要求，其在浇筑混凝土时因为受侧向压力的作用而发生变形，从而造成与其变形相同的裂缝。七是施工时拆模时间未控制好，如果过早拆模会导致混凝土强度不够，构件因为受自重或施工荷载的作用而出现裂缝。八是未按正确顺序进行安装，从而产生裂缝。九是缺乏施工质量控制意识。对混凝土的配合比例把握不准，随意套用，未能严格控制水、砂石、水泥材料的用量，使混凝土强度和其他性能降低，造成结构开裂。

3 环境因素变化引起的裂缝

一是湿度变化引起的裂缝。在混凝土的养护初期，如果遇到干燥的天气，会使其与大气接触的表面上产生不规则的收缩裂缝。二是温度变化引起的裂缝。一般年温差、日照、骤然降温、水化热等因素是造成温度变化的主要原因。混凝土对温度变化表现出热胀冷缩的特点，遇到外部环境或结构内部温度发生变化时会变形，当变形存在一定制约后，造成结构内部产生应力，如果应力大于混凝土抗拉强度，就可造成温度裂缝。三是冻胀引起的裂缝。气温小于0 ℃时，吸水饱和状态下的混凝土发生冰冻，其体积膨胀，产生膨胀应力；加之其凝胶孔中的过冷水通过微观结构中的迁移和重分布导致渗透压形成，进一步增加膨胀力，使强度降低，产生裂缝。混凝土冻胀裂缝产生的主要因素有：骨料中的泥土等杂质含量超限；骨料中孔隙比较多、吸水性比较强；水灰比过大、振捣的密实性不够；养护措施不力早期受冻等[4]。混凝土早期遇低温天气预防不到位，受冻后还会出现构件表面有裂纹、局部剥落、脱模后空鼓等现象。

4 荷载变化引起的裂缝

混凝土桥梁荷载变化引起的裂缝，主要包括次应力和直接应力产生的2种裂缝。其中，次应力产生裂缝的原因：一是在设计外荷载作用下，结构物的实际运用与常规计算比较存在一定的出入，或计算时未加以考虑，造成某些部位产生次应力，使结构发生开裂。二是在常规计算中，如桥梁结构中凿槽、设置牛腿等处，运用准确的图形进行演算存在很大难度，一般仅依据经验设置受力钢筋。一般在结构的形状突变处、受力钢筋截断处或转角处，容易产生裂缝。

直接应力产生裂缝的原因：一是设计阶段。结构应力假设与实际应力不吻合，如荷载存在少算或漏算现象；计算模型不够合理；结构计算时漏算部分内容；结构安全系数未达标，设计时考虑不周全，未考虑到施工时一些可能发生的情况；设计断面时不能满足要求，钢筋布置存在问题或设置量不够；结构刚度不能满足要求，构造处理不合理；设计图纸模糊，不能正确指导施工等。二是施工阶段。施工人员未按设计图纸施工，擅自更改施工程序和结构应力模式；忽略预制结构的受力特点，自行翻身、起吊运输安装；施工时未对施工机具、材料的堆放加以限制；缺乏对结构的疲劳强度在机器振动条件下进行验算等。三是使用阶段。对超出设计荷载的重型车辆过桥未进行阻止，一些车辆行驶中接触或撞击桥体；遇到大风、大雪天气等[5]。

5 其他因素引起的裂缝

一是收缩产生的裂缝。混凝土收缩造成的裂缝是水利工程中经常出现的现象。一般收缩裂缝大多发生在表面，裂缝纵横交错，且宽度较细，无任何规律。施工中水泥品种、标号及用量、水灰比、骨料品种、外搀剂、振捣方式和时间、养护方法、外界环境等因素是产生混凝土收缩裂缝的主要原因。二是钢筋锈蚀引起的裂缝。由于混凝土质量不合格或保护层的厚度未达标，二氧化碳侵蚀炭化保护层，直至钢筋表面，使钢筋中铁离子与入侵至混凝土中的氧气和水发生锈蚀反应，随着锈蚀物体积增大，其开始对四周的混凝土产生膨胀应力，使混凝土出现开裂、剥离现象，最终沿钢筋的纵向发生裂缝。钢筋受锈蚀因素影响，其有效断面缩小，其与混凝土握裹力降低，结构承载力变小，从而产生结构性破坏。三是基础变形引起的裂缝。主要表现为结构性开裂，其产生原因是基础水平方向位移或竖向沉降不均匀，导致混凝土结构的抗拉能力小于结构中产生的附加应力[6]。地质勘察精度未达标、试验资料不准确；结构荷载存在大的差异；地基冻胀；基础建造分期完成；地基地质存在大的差异；结构基础类型存在很大差别；桥梁基础设在滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质基础上等，这些因素是造成不均匀沉降的主要原因。

6 参考文献

[1] 吕宇新.桥梁裂缝产生原因浅析[J].中国西部科技，2005（7）：13-17.

[2] 王斌.桥梁混凝土裂缝种类和成因分析[J].河北建筑工程学院学报，2005，23（2）：70-73，75.

[3] 安业，王庆华，郑炳辉，等.桥梁裂缝产生原因分析[J].安阳工学院学报，2005（3）：32-36.

[4] 杨广林.桥梁裂缝产生原因浅析[J].内蒙古科技与经济，2006（5）：133-135.

[5] 李浩浩，严同金.桥梁裂缝产生原因浅析[J].四川水力发电，2005，24（12）：41-44，53.

[6] 杨惠德，高德明 .分析和防范桥梁裂缝的几点建议[J].交通标准化，2005（6）：36-39.