韓亮

山東省圣地監(jiān)理咨詢中心，山東 濟寧 272100

橋梁混凝土裂縫淺析

韓亮

山東省圣地監(jiān)理咨詢中心，山東 濟寧 272100

通過對濟寧所轄公路線上300多座橋梁的定期檢查，發(fā)現出公路橋梁混凝土裂縫是橋梁的主要病害之一。該文就橋梁混凝土裂縫的成因進行了分析，對防治措施及修補方法作了簡述。

橋梁；裂縫；分析；防治

隨著我國經濟的快速發(fā)展，各地交通運輸事業(yè)也迅速地發(fā)展起來，交通運輸量大幅度增長，行車密度及車輛載重越來越大，尤其是拖掛運輸、集裝箱運輸、個體戶載重貨物運輸等重型車輛日益劇增，特種工程車如礦山運載車、大型平板車亦不時出現，這給道路橋梁的承載力及正常使用帶來了新的挑戰(zhàn)。而公路橋梁混凝土裂縫是橋梁的承載力降低、使用年限縮短的主要原因。

在橋梁建造和使用過程中，混凝土裂縫經常出現?；炷恋牧芽p是由于混凝土內部應力和外部荷載作用，以及溫度變化等因素作用下形成的。并且有些裂縫在使用荷載或外界物理、化學因素的作用下，不斷擴展，不但會影響混凝土表面的美觀、減小鋼筋的混凝土保護層厚度，而且易引發(fā)混凝土面層剝落，加速鋼筋的銹蝕，降低混凝土的抗凍性及耐久性，嚴重時甚至發(fā)生垮塌事故，所以必須加以控制。混凝土裂縫的成因復雜而繁多，有時甚至多種因素相互影響。

1.混凝土裂縫產生的原因

1.1 荷載裂縫

由外荷載引起的裂縫，稱為結構性裂縫（又稱為受力裂縫），其裂縫的分布及寬度與外荷載有關。這種裂縫的出現，預示結構承載力可能不足或存在其他嚴重問題。產生原因：

1)對結構進行計算時，荷載少算或漏算；內力與配筋計算錯誤，結構安全系數不夠；結構設計截面不足；鋼筋設計偏少或布置錯誤等。

2)施工時機具、材料堆放過多；不了解預制結構受力特點，不按設計圖施工、改變結構受力模式。

3)在使用階段，超載重型車輛過橋、外力的撞擊、地震等因素。

1.2 收縮裂縫

混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的，引起混凝土的裂縫主要有塑性收縮、干燥收縮和溫度收縮等三種。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固結硬過程中產生的體積變化。后期主要是混凝土內部自由水分蒸發(fā)而引起的干縮變形。溫度收縮主要是水泥水化過程中放出大量的熱，且主要集中在澆筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500J左右的熱量，若以水泥用量350!/m3～550/m3來計算，每立方米混凝土將放出17500KJ～27500 KJ的熱量，從而使混凝土內部升高。尤其對于大體積混凝土來講，這種現象更加嚴重。因為混凝土內部和表面的散熱條件不同，因此混凝土中心溫度很高，這樣就會形成溫度梯度，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力，當拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時混凝土就會產生裂縫。如冬季施工，過早除掉保溫層，受寒冷襲擊或預制構件采用蒸汽養(yǎng)護時，降溫過快，過早出池，急速揭蓋等原因，造成混凝土內外溫差太大，均使混凝土表面收縮加快，產生裂縫。

1.3 基礎變形裂縫

由于基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結構中產生附加應力，超出混凝土結構的抗拉能力，導致結構開裂?；A不均勻沉降的主要原因有：

（1)由于混凝土在塑性狀態(tài)下其基礎、支架等有不均勻沉降，使局部混凝土變形受約束而產生裂縫。

（2)由于重力作用使混凝土中較重顆粒下沉而使水泥漿上浮，當這種下沉受到鋼筋、模板作用時就會產生裂縫。

1.4 鋼筋銹蝕裂縫

由于混凝土質量較差或保護層厚度不足，混凝土保護層受二氧化碳侵蝕碳化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，鋼筋周圍氯離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2倍～4倍，從而對周圍混凝土產生膨脹應力，導致保護層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產生裂縫。

1.5 凍脹裂縫

當大氣溫度低于零度時，吸水飽和的混凝土出現冰凍，游離的水轉變成冰，體積膨脹9%，因而混凝土產生膨脹應力；混凝土凝膠孔中的過冰水在微觀結構中遷移和重分布，使混凝土中膨脹力加大，混凝土強度降低，導致裂縫出現。

2.裂縫的預防措施

2.1 荷載裂縫的預防措施

（1）荷載計算準確，鋼筋配置合理，布置無誤。

（2）限制施工機具的堆放、按設計圖施工、不改變結構受力模式。

（3）限制超過設計荷載的重型車輛過橋等方法避免結構產生荷載裂縫。

2.2 收縮裂縫預防措施

為預防收縮裂縫，應合理安排混凝土澆筑順序及澆筑速度，在混凝土澆筑過程中降低部分溫差。加強早期混凝土養(yǎng)護以降低混凝土中水分蒸發(fā)速率，方法是在結構外露面覆蓋麻袋、海綿，然后進行澆水養(yǎng)護，夏季施工時骨料要灑水降溫，冬季施工時混凝土表面應覆蓋保溫。

2.3 基礎變形裂縫預防措施

為預防地基基礎變形裂縫的措施主要有基礎處理，科學設計支架搭設，對支架進行全面積預壓以消除非彈性變形；在混凝土中加減水劑以減少混凝土泌水，確?；炷帘Ｗo層厚度，混凝土施工時進行二次抹面；以及澆筑前將基層和模板充分澆水濕透等。

2.4 鋼筋銹蝕裂縫預防措施

要防止鋼筋銹蝕，設計時應根據規(guī)范要求控制裂縫寬度，采用足夠的保護層厚度；施工時應控制混凝土的水灰比，加強振搗，最大限度地保證混凝土自身密實、完好，保持高堿度和防止有害離子入侵；同時嚴格控制含氯鹽的外加劑用量。

2.5 凍脹裂縫預防措施

冬季施工時，采用電氣加熱法、暖棚法、地下蓄熱法、蒸汽加熱法養(yǎng)護以及在混凝土拌和水中摻入防凍劑(但氯鹽不宜使用)，可保證混凝土在低溫或負溫條件下硬化。

3.裂縫的修復

常見的裂縫修復方法就是黏結加固。采用裂縫修補膠（在裂縫處灌注）或裂縫灌注膠（用聚合物水泥注漿料灌注）。

裂縫修補膠是為了封閉裂縫和修復構件的整體性，進行表面缺陷修補。強調充填性好，黏結力強，收縮率低，觸變性好，不流淌，固化快。

裂縫灌注膠是為了原構件的整體性，或是為了保護鋼筋不被侵蝕。要求低黏度、可灌性好、低收縮性、高強度、極限延伸率大和滲透性高。

4.結束語

總之，在橋梁建設和使用過程中，混凝土開裂可以說是常見病癥，其經常困擾著橋梁工程技術人員。通過文中的論述，使施工人員更加正確地認識裂縫成因，并能提出合理的防治措施，進一步提高橋梁工程的耐久性。

[1]公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范（JTJH11－2004） [S].北京:交通出版社，2004.

[2]公路安全保障工程實施技術指南[S].北京:交通出版社，2004.

[3] 謝濤.簡述橋梁工程的常見病害與分析

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.09.022