橋梁混凝土裂縫產生的原因及防治措施探析

陳 華 （蚌埠市公路局懷遠分局，安徽 蚌埠 233400）

0 前言

鋼筋混凝土是近代修建橋梁工程的主要材料，在各類橋梁工程中大量推廣使用。但由于種種原因，導致一些橋梁工程中的混凝土結構存在一些質量問題，其中最常見的便是裂縫。裂縫如果不及時修復會持續發展，導致鋼筋銹蝕、混凝土剝落，同時會降低混凝土結構的壽命和抗滲能力，降低結構構件的承載力，從而影響橋梁的外觀和使用壽命，嚴重的會危及橋梁的通行安全。本文就橋梁混凝土產生的原因、存在的危害及防治措施進行簡要的分析和探討。

1 產生橋梁混凝土裂縫的原因

橋梁混凝土裂縫一般分為兩種，一種是結構類裂縫，一種是施工類裂縫。產生裂縫的因素有很多，歸納起來主要有設計原因、建筑材料原因、施工原因、環境原因四個方面。

1.1 設計原因

1.1.1 設計荷載等級偏低

由于設計前對交通量調查、交通組成分析不充分，或是交通量預測不準確，導致橋梁通車后實際荷載超過設計荷載，橋梁結構因承載能力不足引起混凝土裂縫。

1.1.2 結構選擇不當

設計中選用的結構容易出現裂縫，例如大跨徑預制空心板鉸縫位置非常容易出現縱向裂縫，橋面鋼筋網片搭接位置容易出現裂縫等等。

1.1.3 地基的不均勻沉降

設計時地質勘察不到位，土力學計算不充分，或是對施工期間產生的應力影響預估不足，典型的有重力式橋臺的側墻、背墻產生的裂縫。

1.2 建筑材料原因

1.2.1 水泥

①水化熱引起的裂縫。普通水泥的水化熱較高，在一些大體積混凝土構建中，由于水化熱不容易散發，混凝土內部與表面的溫度差較大，導致混凝土表面裂縫。

②安定性不穩定引起的裂縫。水泥中含有游離狀態的氧化鈣或氧化鎂，導致水泥凝結或者膨脹不正常，混凝土出現裂縫。

1.2.2 粗骨料

①粗骨料級配不合理，不符合規范要求，造成水泥用量增加，這樣配制的混凝土水化熱增加、和易性差，容易產生裂縫。

②粗骨料中含有一些雜質，比如堿性礦物質，這種骨料容易形成硅凝膠導致混凝土膨脹破壞，在混凝土表面產生裂縫。

1.2.3 細骨料

①細骨料含泥量過大，配置出的混凝土抗拉強度較低，容易產生收縮裂縫。

②目前商品混凝土在橋梁工程中已經廣泛應用，商品混凝土普遍存在“三大一小”（水泥用量大、水用量大、細集料用量大、粗集料用量小）的特點，目的是增大混凝土的塌落度和流動性，便于采用泵送。這種混凝土早期表面失水過快，造成混凝土干縮裂縫。

1.2.4 外加劑

①商品混凝土摻加了粉煤灰和緩凝減水劑，延緩了混凝土水化反應的過程，延長了混凝土初凝和終凝的時間，水分大量蒸發后缺乏補充，造成混凝土裂縫。

②施工中其它混凝土外加劑的選擇不當，或摻量不當，造成混凝土收縮裂縫。

1.3 施工原因

①混凝土表面收面時過分抹光，使砂漿過多的浮到表面形成含水量大的砂漿層，與二氧化碳作用引起混凝土表面碳水化收縮，造成混凝土表面龜裂。

②施工中振搗過量，粗骨料下沉擠出水分和空氣，導致混凝土表面泌水出現砂漿層，砂漿層干縮后形成凝縮裂縫。

③混凝土運輸時間過長，長時間的攪拌會造成混凝土凝固速度加快，產生裂縫。

④澆筑混凝土前模板、墊層灑水不夠，過于干燥，導致混凝土出現裂縫。

⑤鋼筋混凝土保護層過大，混凝土養護時間未到就過早拆模或在混凝土上進行鋼筋綁扎等其他活動，使混凝土受到沖擊、振動荷載作用形成受力裂縫。

⑥預應力張拉不當，超張拉或者偏心張拉，引起混凝土張拉裂縫。

⑦模板移動或鼓出會形成模板移動方向平行的裂縫。

⑧預制混凝土構建安裝時接頭處理不當，接頭處產生裂縫。

1.4 環境因素

①環境溫度變化過大，造成構件在垂直于受彎方向或在懸臂梁最大負彎矩處產生裂縫。

②火災導致混凝土表面產生剝落和裂縫。

③鋼筋銹蝕引起混凝土沿鋼筋方向產生裂縫。④鹽或者化學作用導致混凝土表面產生裂紋或砂漿脫落。

2 混凝土裂縫的危害

橋梁混凝土裂縫雖然是常見病害，但是我們不能掉以輕心，一定要分析原因，找準對策，防止裂縫進一步發展。一般來說，橋梁混凝土裂縫的危害主要有以下幾個方面：

①影響橋梁承載力和結構安全。部分裂縫會導致橋梁混凝土剛性、抗剪強度、抗拉強度、抗彎強度降低，并可能導致結構發生應力重新分配，造成進一步破壞、承載能力下降，嚴重時影響結構安全；

②影響混凝土結構的防水性。混凝土裂縫會導致水會沿著縫隙進入混凝土內部，造成結構防水破壞；

③影響橋梁結構的耐久性和使用壽命。混凝土裂縫會導致裂縫處鋼筋暴露在空氣中，遭受水和空氣中的化學物體產生銹蝕，混凝土積水產生凍融循環會破壞混凝土結構，所以裂縫不及時處理會極大的縮短橋梁的服務壽命。

3 橋梁混凝土裂縫的防治

3.1 裂縫的預防

①加強設計前的交通量和車輛類型調查工作，合理預測交通量，確定設計荷載。

②選用合適的橋型結構。根據橋梁所處位置的地質、水文、氣候條件，結合當地的建筑材料和施工工藝水平，經過技術經濟比較和合理論證，確定合適發橋型。

③做好地質勘察、水文調查等基礎工作，充分考慮臺背回填施工過程對橋臺、基礎的影響，必要時應詳細說明施工順序和具體施工要求。

④高寒地區的橋梁應重視防凍融設計。

⑤盡可能采用水化熱較低的水泥，做好大體積混凝土的散熱措施。

⑥粗骨料要根據設計圖紙選用粒徑合適、級配良好、不含有害礦物質的粗骨料。

⑦細骨料采用級配良好、含泥量少的中粗砂，嚴格按照配合比控制水和水泥用量。

⑧澆筑混凝土前，應將模板和基層充分潤濕，施工過程中要做到既充分密實，又避免過度振搗。

⑨混凝土生產過程中計量要準確，加強商品混凝土的質量檢測，嚴格控制混凝土的塌落度。

⑩加強對混凝土的早期養護，防止強風和烈日暴曬，及時覆膜、保溫。

[11]嚴格按照施工程序操作，不盲目趕工期。

3.2 裂縫的處治

針對橋梁的具體裂縫情況進行詳細分析，確定橋梁存在哪些缺陷，裂縫病害產生的原因，找出影響橋梁混凝土耐久性的各種因素，進行針對性的處理。

3.2.1 細微裂縫

混凝土表面小于0.2mm的細微裂縫，大多是由于溫度、水化收縮以及碳化引起的收縮裂縫。細微裂縫短期內不會影響橋梁的安全，對混凝土的承載力也不構成影響，但細微裂縫的發生會影響橋梁混凝土結構的耐久性。對細微裂縫的處治一般通過涂裝保護層來保護混凝土表面，涂裝的材料分為有機類（如丙烯酸類涂料等）和無機類（如水泥基涂料等），涂裝保護層可以隔離有害氣體、水、腐蝕性化學物質與混凝土直接接觸。此外，對細微裂縫的處治還可以采用高彈性涂膜保護層，高彈涂膜除了隔離二氧化碳、水、氯離子以及其它腐蝕性化學物質與混凝土接觸外，還可以防止混凝土裂縫的產生與發展，有效控制混凝土裂縫。

3.2.2 結構類裂縫

結構類裂縫是由于結構受力引起的裂縫，對結構的安全性和耐久性產生直接影響。這類裂縫的處治要在對結構進行計算的基礎上，選用適當的方法進行加固。

①灌漿法：灌漿法可以使結構重新成為整體，避免空氣和水進入梁體對鋼筋產生腐蝕。對于已經穩定的裂縫，一般向裂縫中低壓灌注環氧樹脂等化學材料；對于未穩定的裂縫，應先控制裂縫繼續發展使其穩定，然后進行修補加固。

②粘貼法：一般采用鋼筋、鋼板、芳綸纖維織物、鋼纖維等材料與橋梁混凝土粘結（或焊接）成一體，對混凝土結構起到補強的作用。

3.2.5 預應力法

對有裂縫病害的混凝土施加體外預應力，提高混凝土結構的承載能力。

3.2.6 轉換結構體系法

根據橋梁的特點及病害特征，采取簡支變剛構、簡支變連續、輕型材料結構替換、單一結構變組合結構等方法，延長橋梁的使用壽命。

4 結束語

綜上所述，橋梁混凝土裂縫的出現，輕則影響橋梁外觀，嚴重的會危及到橋梁的運行安全。因此，對橋梁混凝土裂縫要進行認真研究，區別對待，采用合理的設計、材料、施工方法進行處理，同時采用合理的補救措施，提高混凝土的使用性能和質量，在施工中采取有效的預防措施來預防混凝土裂縫的出現和發展，保證橋梁安全、穩定的工作。