混凝土橋梁裂縫的成因與處理方法

田大利

(遼寧市政建設工程有限公司 110021)

實際上，混凝土結構裂縫的成因復雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產生的一種或幾種主要原因。混凝土橋梁裂縫的種類，就其產生的原因，大致可劃分如下幾種：

一、荷載引起的裂縫

1.1直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產生的裂縫。裂縫產生的原因有：

1.1.2施工階段，不加限制地堆放施工機具、材料；不了解預制結構結構受力特點，隨意翻身、起吊、運輸、安裝；不按設計圖紙施工，擅自更改結構施工順序，改變結構受力模式；不對結構做機器振動下的疲勞強度驗算等。

1.1.3使用階段，超出設計載荷的重型車輛過橋；受車輛、船舶的接觸、撞擊；發生大風、大雪、地震、爆炸等。

1.2次應力裂縫是指由外荷載引起的次生應力產生裂縫。裂縫產生的原因有：

1.2.1在設計外荷載作用下，由于結構物的實際工作狀態同常規計算有出入或計算不考慮，從而在某些部位引起次應力導致結構開裂。例如兩鉸拱橋拱腳設計時常采用布置“X”形鋼筋、同時削減該處斷面尺寸的辦法設計鉸，理論計算該處不會存在彎矩，但實際該鉸仍然能夠抗彎，以至出現裂縫而導致鋼筋銹蝕。

1.2.2橋梁結構中經常需要鑿槽、開洞、設置牛腿等，在常規計算中難以用準確的圖式進行模擬計算，一般根據經驗設置受力鋼筋。研究表明，受力構件挖孔后，力流將產生繞射現象，在孔洞附近密集，產生巨大的應力集中。在長跨預應力連續梁中，經常在跨內根據截面內力需要截斷鋼束，設置錨頭，而在錨固斷面附近經常可以看到裂縫。因此，若處理不當，在這些結構的轉角處或構件形狀突變處、受力鋼筋截斷處容易出現裂縫。

二、溫度變化引起的裂縫

橋梁結構能夠觀察到的嚴重裂縫損害，很多都是由于溫度引起的內應力和約束應力所造成的。混凝土具有熱脹冷縮性質，當外部環境或結構內部溫度發生變化，混凝土將發生變形，若變形受到約束，則在結構內將產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。

以下情況易產生溫度裂縫：薄、厚構件的連接處易發生裂縫；在箱形橋梁中，當橋面板的溫度與底板溫度有較大差別時，箱形梁腹板處容易開裂；澆筑大體積混凝土時，由于產生水化熱，致使混凝土內外溫差過大，使得混凝土表面開裂：混凝土在降溫收縮時受到約束，內部產生拉應力，混凝土也容易開裂。此外，蒸汽養護或冬季施工時若施工措施不當，混凝土驟冷驟熱，內外溫度不均，也易導致裂縫的產生。

三、鋼筋銹蝕引起的裂縫

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炭化至鋼筋表面，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生銹蝕反應，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約 2～4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，并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結構承載力下降，并將誘發其它形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導致結構破壞。

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要防止鋼筋銹蝕，設計時應根據規范要求控制裂縫寬度、采用足夠的保護層厚度（當然保護層亦不能太厚，否則構件有效高度減小，受力時將加大裂縫寬度）；施工時應控制混凝土的水灰比，加強振搗，保證混凝土的密實性，防止氧氣侵入，同時嚴格控制含氯鹽的外加劑用量，沿海地區或其它存在腐蝕性強的空氣、地下水地區尤其應慎重。

四、施工材料質量引起的裂縫

冬季施工時，采用電氣加熱法、暖棚法、地下蓄熱法、蒸汽加熱法養護以及在混凝土拌和水中摻入防凍劑！但不宜使用氯鹽，可保證混凝土在低溫或負溫

條件下硬化，以減小混凝土產生凍脹裂縫的可能性。

在橋梁下部結構的施工中，常采用對拉螺栓來固定模板。對拉螺栓下表面常形成一道貫穿性的毛細孔，這種毛細孔在外部水壓力作用下，將產生滲水現象，也即為發生凍脹裂縫提供了條件。因此，下部結構施工中，應盡量減少對拉螺栓的使用。

嚴格控制混凝土原材料的質量，特別注意控制骨料的含泥量，含泥量的增加會大大降低混凝土的抗拉強度。應注意振搗，在施工條件的允許下宜進行二次振搗，以提高混凝土的抗裂性，同時還可有效防止塑性裂縫。采用合理的養護措施，如采用冷卻水管進行外蓄內散綜合養護措施，實行信息化自動監控。

為防止由于氣候干燥、初期養護不好、混凝土凍脹以及大氣溫度濕度變化產生的裂縫，加強混凝土在凝結硬化過程中的自然養護、蓄熱養護、采用引氣劑使混凝土內部氣泡均勻分布以及采用預留溫度伸縮縫等措施。

施工過程要加強管理，嚴格控制質量。混凝土灑水養護時間應適當延長，尤其注意早期養護，在有條件的情況下，可噴灑養護劑，這樣可有效地防止干縮裂縫和塑性裂縫的出現。

為減小混凝土塑性收縮，施工時應控制混凝土的水灰比，加強振搗，保證混凝土的密實性，防止氧氣侵入，同時嚴格控制含氯鹽的外加劑用量，沿海地區或其他存在腐蝕性強的空氣、地下水地區更應慎重。

為減小大體積混凝土表面出現裂縫，施工中應根據實際情況，盡量選擇水化熱低的水泥品種，限制水泥單位用量；減少骨料入模溫度，采取混凝土表面的保溫措施，提高混凝土表面溫度，縮小內外溫差，并緩慢降溫，必要時可采用循環冷卻系統進行內部散熱，或采用薄層連續澆筑以加快散熱。

五、混凝土橋梁裂縫的處理建議

5.1是表面處理法：包括表面涂抹和表面貼補法，表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細而淺的裂縫，深度未達到鋼筋表面的發絲裂縫，不漏水的裂縫，不伸縮的裂縫以及不在活動的裂縫。表面貼補法適用于大面積漏水的防滲堵漏。

5.2是灌漿法：此法應用范圍廣，從細微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。

5.3是結構補強法：因超荷載產生的裂縫，裂縫長時間不處理導致的混凝土耐久性降低，火災造成裂縫等影響結構強度可采取結構補強法，錨固補強法，預應力法等。

5.4是混凝土裂縫處理效果的檢查：包括修補材料試驗，鉆芯取樣試驗，壓水試驗，壓氣試驗等。

由上述可知，設計疏漏，施工低劣，監理不力，均可能使混凝土橋梁出現裂縫。在運營管理過程中，進一步加強巡查和管理，及時發現和處理問題，也是相當重要的環節。