浅谈混凝土桥梁裂缝的成因及整治措施

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【摘要】本文对混凝土桥梁裂缝的种类和产生的原因作较全面的分析、总结，以方便设计、施工找出控制裂缝的可行办法，达到防范于未然的作用。

【关键词】混凝土；桥梁裂缝；成因；处理办法

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

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。混凝土开裂经常困扰着我们桥梁工程技术人员。其实，如果采取有效的施工措施，很多裂缝是可以克服和控制的。为了尽量避免工程中出现危害较大的裂缝、少出裂缝，本文就混凝土桥梁在施工过程中产生裂缝的原因作较全面的分析、总结，并提出防治措施，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、混凝土桥梁裂缝成因分析

1.1 混凝土应力形成的裂缝

1.1.1收缩裂缝

混凝土凝固时，由于水泥水化产物的体积比反应前物质的总体积要小，因而产生收缩，称为化学收缩或凝缩；混凝土在硬化过程中随着水分的逐渐蒸发，体积逐渐减小，称为干缩，化学收缩与于缩合称为收缩。混凝土的干燥过程是由表面逐渐扩展到内部的，在混凝土内部呈现含水梯度，因此产生表面收缩大，内部收缩少的不均匀收缩，导致表面混凝土承受拉力，

内部混凝土承受压力。当表面混凝土所受的拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。

1. 1.2温度裂缝

混凝土受水泥水化放热、阳光照射、大气及周围温度、电弧焊接等因素影响，而出现冷热变化时，将发生收缩和膨胀，产生温度应力，温度应力超过混凝土强度时，即产生裂缝，称为温度裂缝。

由于混凝土是热的不良导体，水化初期放出大量热量难以散发，大体积混凝土浇筑后，内部温度较外部高，这将使内部混凝土产生显著的体积膨胀，而外部混凝土却随气温降低而冷却收缩。这种内部膨张和外部收缩相互制约，极易产生温度裂缝。蒸气养护及冬季施工时如措施不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，也易产生温度裂缝。当构件较长，且两端固定时，由于周围温度变化将产生附加的温度应力，该附加应力和原有内力的合力超过混凝土强度时就会产生破坏裂缝。在新旧混凝土接头处，沿接缝面的垂直方向常囚水化热的原因而产生温度裂缝。

1.2荷载作用下产生的裂缝

1.2.1弯曲裂缝

在混凝土梁上施加弯矩时，将产生弯曲裂缝。对受弯构件和压弯构件来说，弯曲裂缝首先出现在弯矩最大截面的混凝土受拉区。梁板结构的正弯矩裂缝一般位于跨中，从底边开始向上发展．负弯矩裂缝位于连续或悬臂粱板的支座附近，自上向下发展。随着荷载的增大，裂缝宽度增大，长度延伸，缝数增多，裂缝区域逐渐向两侧发展。

1. 2.2剪切裂缝

剪切裂缝也称斜裂缝，首先发生在剪应力最大的部位。对受弯构件和压弯构件，裂缝往往发生于支座附近。由下部开始，沿着与轴线成25°一50°左右的角度裂开。随着荷载增大。裂缝长度将不断增长并向受压区发展，裂缝缝数不断增多并分岔，裂缝区也逐渐向跨中方向扩大。剪切裂缝一旦出现，就应加强观察。如裂缝发展缓慢并限制在受拉区。裂缝宽度在限值以内，此时还允许；但如裂缝不断发展或者裂缝已接近受压区，则不论其宽度和长度如何都应及时予以必要的加固处理。

1.2.3断开裂缝

钢筋混凝土构件受拉时，进入整个截面的裂缝称为断开裂缝。受拉构件在荷载作用下产生的裂缝均沿正截面开裂，裂缝间距有一定规律。受拉构件在内力较小时，混凝土和钢筋均匀承受拉力，随着内力增大，混凝土内拉应力达到其受拉极限，产生裂缝并退出工作，但裂缝宽度小于规定限值，全部拉力由钢筋承担，这是允许出现裂缝构件的工作状态。荷载继续增大，钢筋应力达到屈服极限，钢筋伸长率较大，裂缝很宽，超过设计规范允许宽度的许多倍，这时多为使用所不允许的或构件将接近破坏的状态。

1. 2.4扭曲裂缝

混凝土构件受扭转与弯曲同时作用而产生的裂缝称为扭曲裂缝，该裂缝一般呈45°倾斜方向。钢筋混凝土构件在扭曲作用下，产生的裂缝一般有许多条，裂缝出现后混凝土保护层剥落，扭曲产生的扭矩改由钢筋承担，直至钢筋滑动时构件完全破坏。

1.2.5局部应力引起的裂缝

局部应力引起的裂缝主要表现在：墩台支座受到较大局部压力；构件突然受到冲击荷载；位于构件角隅处等。

1.2.6施工质量引起的裂缝

在混凝土结构中，若施工工艺不合理，施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和各种贯穿裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向，裂缝宽度因产生的原因而异，比较典型常见的有：

①混凝土保护层过厚，或乱踩已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，导致构件有效高度减小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。

②混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或成为其他荷载裂缝的起源点。

③混凝土搅拌运输时间过长。使水分蒸发过多，引起混凝土塌落度过低，使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。

④混凝土分层或分段时，接头部位处理不好，易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。

⑤施工拆模过程，混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。

二、混凝土裂缝的技术处理办法

2.1表面封闭修补法

通常是在混凝土表面沿宽度较小的裂缝。对容易活动的窄小裂缝，如不要求美观，可用表面封闭法封闭裂缝。其做法是：将活动裂缝凿开，用喷砂法、气水喷射法或两者并用将内部清理干净，并用合适的能够在现场模塑的柔性密封剂，如聚乙烯条、压缩胶贴带等材料充。笔者曾于2012年组织对大埔县区域内县道上的部分桥梁进行了排查，对桥梁混凝土表面宽度较小的裂缝进行了涂抹树脂保护膜处理，确保桥梁安全运营。

2.2表面喷浆法

喷浆修补是在经凿毛处理的裂缝表面，喷射一层密实而且强度高的水泥砂浆保护层来封闭裂缝的一种修补方法。根据裂缝的部位、性质和修理要求与条件，可采用素混凝土喷浆、挂网喷浆或挂网喷浆结合凿槽嵌补修补方法。进行喷浆前，必须完成各项准备工作，需要喷浆的结构表面应仔细敲击，在敲击中发现剥离的部分应当敲碎并除去，有缺陷的部位应先填

补好，钢筋混凝土须清除露筋上的铁锈，喷浆前先用水冲洗结构表面，并在开始喷浆之前先把基层湿润一下，然后再开始喷浆。大埔县X961线上的汀江大桥和X072线上的三河大桥的加固均挂网喷浆采用方法对T梁进行加固，取得了较好的效果。

2.3刻槽封闭或凿嵌补

此法是用混凝土锯、手动或气动工具沿裂缝的面锯或凿，使扩大成槽形豁口后，在每条裂缝两边5 mm - 10 mm范围内用钢丝刷刷毛，再用喷射压缩空气吹净（不得有水珠和油渍），然后用粘结材料，如沥青等进行填充封闭。该法仅适用于封闭裂缝和没有结构意义的裂缝。

2.4钢筋修补法

具体做法是封闭裂缝，钻与结构面成45°并与裂缝平面约成90°交叉的孔，贯穿于裂缝的两部分。泵送环氧填孔洞和裂缝，并每孔插入一根钢筋。通过环氧使钢筋与孔壁粘结牢固，并用环氧充填裂缝，把开裂的混凝土面粘合成一整体，从而达到加强裂缝截面强度的目的。

2.5表面粘贴修补法

表面粘贴法是指用胶粘剂把玻璃板等材料粘贴在裂缝部位的混凝土面上，达到封闭裂缝目的的一种修补方法。

①玻璃布粘贴。玻璃布一般采用无碱玻璃织成，胶粘剂多为环氧基液。由于玻璃布在制作过程中加入了浸润剂，含有油脂和蜡，影响环氧基液和玻璃布的结合，因此，必须对玻璃布进行除油脂的处理，便环氧基液能浸入玻璃纤维内，提高粘结效果。玻璃布粘结前要将混凝土面凿毛，并冲洗干净，使表面无油污灰尘，若表面不平整，可先用环氧砂浆抹平。

②钢板粘贴。粘贴钢板施工法是将整个钢板粘贴于待修补的裂缝位置上，使其与原有的混凝土成为整体，从而提高对活载的抵抗力。用于粘贴的钢板厚度一般为4.5 mm--6 mm而混凝土与钢板的粘结剂一般采用环氧基液粘结剂。粘贴方法主要包括注入法粘贴和压粘法粘贴。注入法粘贴钢板是在混凝土表而与钢板之间加垫块等使两者之间保持一定空隙，并用环氧树脂胶泥封闭四周，而后从注人口注入环氧树脂，同时排出空隙中的空气。由于是从一方注入因而容易残留气泡，施工时一般用木槌随时敲打钢板来确定是否灌实。这种施工法虽然费时，但即使混凝土表面不平整也可进行施工。压粘法粘贴钢板屉在混凝土表面及钢板表面各涂上lmm -2 mm厚的环氧树脂，然后利用已固定在混凝土中的锚杆把钢板压紧在混凝土面上，随着环氧树脂被挤出，粘贴面之间的空气也被排出。用这种方法几乎不会残留气泡，粘结效果也好。此法适用于混凝土表面平整的场合。

2.6施工方面

控制好混凝土塌落度及水灰比，混凝土浇捣时，振捣棒要快插慢拨，根据不同的混凝土塌落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水，混凝土内部的水分和气泡，在混凝土裂缝的控制措施中，对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要，以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩，主要是控制好构件的湿润养护，对于大体积混凝土，施工时应充分考虑水化热问题，采取必要的降温措施（埋设散热孔、通水排热等）避免水化热高峰集中出现，降低峰值。浇捣成型后，应采取必要的蓄水保温措施，表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护，以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。避免在雨中或大风中浇灌混凝土。

三、结语

由上述可知，设计疏漏、施工低劣、监理不力，均可能使混凝土桥梁出现裂缝。因此，严格按照国象有关规范、技术标准进行设计、施工和监理，是保证结构安全耐用的前提和基础。在运营管理过程中，进一步加强巡查和管理，及时发现和处理问题，也是相当重要的一个环节。