橋梁混凝土結構裂縫產生的原因分析

康建仁 駱宏兵

（江蘇省交通科學研究院股份有限公司）

橋梁混凝土結構裂縫產生的原因分析

康建仁 駱宏兵

（江蘇省交通科學研究院股份有限公司）

橋梁在施工過程、使用過程中，會產生各種原因出現的裂縫，會嚴重影響橋梁的安全使用，以及橋梁的壽命。本文通過分析橋梁產生裂縫的原因，并力圖提出相應的解決方案。

橋梁 裂縫 原因 處理

引言

隨著我國交通建設的大發展，各地都有大量的橋梁在建。在橋梁的建設及使用過程中因各種問題導致的混凝土開裂問題一直是影響工程質量的難題，而通過分析產生裂縫的原因，其中有一部分裂縫問題是可以通過一定的技術措施予以解決的。

1 混凝土橋梁裂縫種類及成因

混凝土橋梁裂縫產生原因多種多樣，有的并非單一原因，而是多種因素的復合影響。就其產生的主要原因，各種裂縫大致可劃分如下幾種：

1.1 施工引起的裂縫

在橋梁的混凝土結構施工中，澆筑過程，拆模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若其施工工藝不合理、施工質量不合格，則可能導致結構部件出現各種裂縫。比較典型常見的有：

（1）鋼筋綁扎不合格或者鋼筋變形導致的結構有效截面積變小，二相對的保護層厚度變厚，從而形成受力鋼筋垂直方向的裂縫。

（2）混凝土在振搗過程中出現的裂縫。主要由于振搗不密實、不均勻，蜂窩麻面和空洞較多，導致鋼筋出現銹蝕從而產生膨脹裂縫。

（3）混凝土在攪拌運輸的過程中，由于攪拌運輸時間過長 ，使混凝土較干硬，混凝土坍落度過低，導致澆筑和振搗難度加大，使得在混凝土體上出現小規則的收縮裂縫。

（4）混凝土澆筑好后在養護時未能保證適合的溫濕度，在混凝土與空氣接觸過程中，導致混凝土結構表面出現許多細小的收縮裂縫。

（5）在養護后后期，由于混凝土強度尚未達到拆模標準時就提前拆掉模板，導致混凝土因自身自重而出現裂縫。

（6）在澆筑混凝土之前未對支架進行充分預壓或壓實不足，導致澆筑后出現不均勻沉降，又或支架剛度不足，導致的混凝土出現裂縫。

1.2 溫度變化導致的裂縫

混凝土在施工過程和使用過程中，內部或外部的溫度產生較大變化，使得混凝土自身出現熱脹冷縮導致的發生變形，若變形較大，其產生的應力超過混凝土自身抗拉強度時則產生溫度裂縫。其主要產生的溫變原因有：

（1）年溫差。（2）日照。（3）驟然降溫。（4）水化熱。

1.3 收縮導致的裂縫

在工程施工中，混凝土自身的收縮也會導致出現裂縫，如混凝土干縮導致的體積變化而出現的裂縫。

1.4 基礎變形導致的裂縫

在橋梁施工過程和后續的使用過程中，有時不可避免的會出現橋梁基礎的變形，如地基沉降或水平方向的側向土應力等導致的混凝土結構開裂。主要產生基礎不均勻沉降的幾種原因有：

（1）地質勘察資料出現的誤差，橋梁基礎置于滑坡體或溶洞等不良地質時造成的不均勻沉降。

（2）地基地質問題。（3）基礎是由分期建造的。（4）地基出現較嚴重的凍脹。

1.5 荷載導致的裂縫

混凝土橋梁在日常使用中因靜載和動載產成的各種裂縫統稱為荷載裂縫，主要分為直接應力裂縫和次應力裂縫兩種。

1.6 鋼筋銹蝕導致的裂縫

該項是由于混凝土自身品質較差或者鋼筋保護層厚度不達標，導致鋼筋產生銹蝕，鋼筋出現銹蝕后體積產生膨脹，從而對周圍的混凝土產生一點的應力，進而導致混凝土出現裂縫，嚴重的更會使得混凝土剝落，從而使得整體混凝土結構強度減低，極大的影響了橋梁結構的安全性和使用壽命。

要防止鋼筋銹蝕在結構施工時應控制混凝土的水灰比并保證混凝土的振搗效果和密實性，嚴防 腐蝕性介質侵入，同時嚴格控制含氯鹽的外加劑用量。

2 控制橋梁裂縫的幾種措施

2.1 施工材料的控制

對于橋梁施工質量的控制措施，一是要保證對施工工藝的控制，這也是控制質量的關鍵，相關方案都要嚴格按照有關規定進行；同時對工程原材料的質量把控也相當重要。鋼筋、水泥、砂石和水等都應進行必要的抽樣檢驗。如混凝土的配合比應進行相應的對比試驗，對砂、石應進行含水量試驗，通過對原材料質量的嚴格把控來確保混凝土的施工質量。

2.1.1 水泥

橋梁混凝土結構的施工屬于大體積混凝土施工，大體積混凝土施工中水泥水化熱產生的內外溫差是導致出現溫度應力裂縫的主要原因。因此水泥的質量控制是控制是大體積混凝土施工質量的關鍵環節。大體積混凝土所用水泥應采用低水化熱、后期強度高的水泥，同時在施工過程中有必要采用相應的外加劑輔助施工。另外，大體積混凝土施工中嚴禁使用安定性不良的水泥，防止養護和使用中產生膨脹性裂縫，影響工程質量。

2.1.2 粗細骨料

對于橋梁混凝土施工工程，砂石骨料的選擇一般應根據施工條件，在保證質量的前提下，盡量減少水泥用量，一方面節省成本，同時也盡量減少混凝土的收縮。在相同的配合比條件下，使用碎石的混疑土強度高，抗裂性能也較卵石的高，所以對于大體積混凝土工程，由于抗裂度要求高，施工時宜采用碎石作為粗骨料。

2.1.3外加劑

混凝土外加劑是指在混凝土拌和和施工過程中摻入用以改善和提升混凝土性能的物質。加入一種或多種外加劑復合使用，能有效提升混凝土性能的同時盡可能減低不利因素的作用。如減水劑可在保證混凝土滿足設計強度的同時減少水泥用量等，通過多種方法防止混凝土產生開裂。

2.1.4 摻和料

在拌制混凝土時加入摻合料，主要是為了節約水泥，從而達到降低成本，并改善混凝土部分性能。常用的有粉煤灰、硅灰、磨細礦渣、燒粘土等，其中粉煤灰的應用最為普遍。粉煤灰的添加對于大體積混凝土施工有著重要意義，特別是可以有效減少混凝土中水泥水化熱的產生中，從而減少裂縫出現的風險。

2.2 施工工藝的控制

2.2.1 拌和與振搗過程

在混凝土攪拌過程中，投料可采用二次投料工藝，可有效提升拌合效果，增加混凝土的均勻性和粘結性，從而強度可得到一定程度的提高。在大體積混凝土基礎的垂直施工縫施工時，應盡可能采用二次振搗，一般宜在混凝土澆注后1小時左右進行。

2.2.2 澆注過程

大體積混凝土結構的施工應在施工條件允許的情況下，盡可能采取分層多次澆注，施工層的結合部應按施工縫進行處理以減少水化熱的產生和不利影響。每層澆筑的厚度可視具體情況而定，一般可在0.5-2.0 m范圍內，兩層澆筑時間的選擇宜在下層溫度有明顯下降，上層混凝土的熱量不會明顯影響到下層為準。

2.2.3 溫度的控制

對于橋梁施工這樣的大體積混凝土施工，溫度的控制是保證質量的中的一個重要環節，同時控制好溫度也是防止溫度裂縫的關鍵，在整個施工過程中應采取相應措施，如對所用集料進行降溫，施工中采用冰水拌合，注意防止烈日暴曬等，同時需十分注重對所澆筑混凝土溫度的監測。施工中應隨時測溫，即配備建議測溫裝置，如便攜式電子溫度計等。在澆筑結束后期養護過程中應對結構內外溫差及周邊環境溫度等進行監測。

2.2 3 特殊部位的施工

橋梁施工中應十分注意審查工程結構設計圖紙，復核板厚、鋼筋等參數。

施工中注意檢查鋼筋的直徑和間距、上下層鋼筋之間的有效高度、鋼筋的錨固長度、下層鋼筋的保護層墊板厚度及分布等是否符合設計、施工規范要求。

混凝土澆筑時，應有專任施工技術人員進行過程控制，專人負責呵呵管理，嚴格按照施工規范規定，嚴禁在現澆混凝土未達到設計強度之前拆模，重視事前控制，加強鋼筋工程的隱蔽驗收。

結束語

根據對橋梁混凝土工程常見裂縫的原因分析，我們應在施工過程以及養護過程中多方控制，預防各類裂縫的出現，保證橋梁質量和安全使用。如果裂縫已經產生，則要通過對裂縫的產生原因深入分析并采取對應的措施。

[1] 孫錦標，混凝土橋梁裂縫成因綜述[J]，林業建設，2007

[2] 路明，混凝土橋粱裂縫產牛的原因及預防把持措施，2007

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