混凝土橋梁裂縫的種類成因和預防措施的內容

　　一、混凝土橋梁裂縫的種類和成因

　　混凝土橋梁因其取材廣泛、價格低廉、抗壓強度高、可澆筑成各種形狀，并且耐火性好、不易老化、養護費用低，成為當今世界橋梁結構中使用最廣泛的建筑材料。近年來，因出現裂縫而影響工程質量甚至導橋梁垮塌的報道屢見不鮮。為了進一步加強對混凝土橋梁裂縫的認識，盡量避免工程中出現危害較大的裂縫，現對混凝土橋梁裂縫的種類和產生原因作較全面的分析。

　　結構裂縫的成因復雜而繁多，比如：溫濕度的變化，混凝土的不均勻性，結構不合理，原材料不符合要求，水灰比過大，基礎不均勻沉降和模板變形，養護不及時等。混凝土結構裂縫的種類，就其產生的'原因，大致可劃分如下幾類：

　　1.1 荷載引起的裂縫

　　荷載裂縫是指混凝土橋梁在常規靜、動荷載及次應力下產生的裂縫，主要有直接應力裂縫、次應力裂縫兩種。

　　1.1.1 直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產生的裂縫，其產生原因：

　　1）設計方面，計算模型不合理；內力與配筋計算錯誤；設計斷面或結構剛度不足等。

　　2）施工方面，對設計意圖理解不清，改變結構受力模式；預制構件起吊、運輸、安裝等不規范。

　　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。

　　1.1.2 由外荷載引起的次生應力產生裂縫被稱為次應力裂縫，其產生原因：

　　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。

　　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。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。

　　1.2 環境因素引起的裂縫

　　主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結構不合理，原材料不合格（如堿骨料反應），模板變形，基礎不均勻沉降等。混凝土構件多次受冰凍———溶解循環作用，使混凝土中產生內應力，促進已有裂縫發展，結構疏松，表面龜裂，表層剝落或整體崩潰。

　　1.3 收縮引起的裂縫

　　收縮裂縫是混凝土因收縮而發生的體積變化，它主要包括塑性收縮裂縫和干縮裂縫。塑性收縮裂縫主要發生在初凝開始，進行養護之前。此時水泥水化反應劇烈，會出現泌水和水分急劇蒸發，混凝土失水收縮。收縮時，表層受到深層混凝土以及模板、鋼筋的制約，使由軟變硬的塑態混凝土產生拉應力，從而形成微裂縫。而干縮裂縫則多發生在混凝土硬化前后。此時混凝土表層水分散發快，內部散發慢，因此產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮。表面收縮變形受到內部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當表面混凝土受到的拉應力超過其抗拉強度時，就會產生收縮裂縫。

　　1.4 地基礎變形引起的裂縫

　　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。基礎不均勻沉降的主要原因有：1）地基地質差異太大，地基土由于不同壓縮性引起不均勻沉降。2）結構荷載差異太大。在不改變條件地質情況下，各部分基礎荷載差異太大時，有可能引起不均勻沉降。3）結構基礎類型差別大，也可能引起地基不均勻沉降。4）地基凍脹。在低于零度的條件下含水率較高的地基土因冰凍膨脹；一旦溫度回升，凍土融化，地基下沉。因此地基的冰凍或融化均可造成不均勻沉降。5）橋梁基礎置于滑坡體、溶洞或活動斷層等不良地質時，可能造成不均勻沉降。6）拱橋等產生水平推力的結構物，對地質情況掌握不夠、設計不合理和施工時破壞了原有地質條件是產生水平位移，導致結構開裂。

　　二、 混凝土橋梁裂縫的防治措施

　　2.1 施工預防措施

　　對混凝土配合比設計，應考慮高溫，高蒸發引起拌和物塌落度的損失；適當調整混凝土配合比增加用水量，加大水灰比，為避免混凝土強度下降可添加適量的高效減水劑。橋梁工程所用水泥，多用普通硅酸鹽水泥，普通硅酸鹽水泥水化熱高，混凝土蒸發收縮凝固較快，使混凝土表面產生裂縫，為緩解混凝土急劇收縮可適當摻入緩凝劑。

　　酷暑高溫，混凝土拌和用水均在 30℃以上，為改善混凝土澆注后溫度過高，可在水中加冰塊降低混凝土拌和用水的溫度，或者在夜間施工，避過高溫烈日。砂、碎石等材料在混凝土中所占比例 80％左右，因此在高溫下必須采取遮陽灑水措施來降低砂、料石的使用溫度。

　　2.2 施工工藝措施

　　2.2.1 材料的控制。施工材料質量、收縮引起的裂縫，是可以控制其最小限度的發生，施工時嚴格按規范選用材料，堅決杜絕不合格的材料，優化混凝土配合比，合理選用水泥品種。對原材料（鋼筋、水泥、砂、碎石、水等）都應進行嚴格的抽樣檢驗。對混凝土配合比應進行對比試驗，在高溫下或雨后施工對砂、碎石進行含水量實驗，及時調整施工配合比，確保混凝土的施工質量。

　　2.2.2 混凝土拌和與澆注。混凝土應嚴格按照配合比計量投料，拌和時間不應小于 1~2 分鐘，使和易性好，不離析，不析水，運輸時間短，澆注時分層澆注，分層厚度不應大于 30cm。振搗時應讓振搗棒插入前層 5～10cm，振搗時間為 1 分鐘左右，直至排出氣泡為止。澆筑之前首先要對模板及支架、鋼筋及其保護層厚度、預埋件、預留孔洞等進行檢查，確認無誤后方可進行澆筑。混凝土的拌和運輸等必須滿足連續澆筑要求。澆筑中要防止鋼筋、模板、定位筋、墊塊及預埋管道的移動和變形。大體積混凝土澆筑還要滿足分層澆筑、分層振搗的要求，并應采取一定的散熱措施，有效降低混凝土內外的溫差，從而減少溫度裂縫的產生。振搗要密實，確保混凝土能填充到各個角落，同時也要避免過振引起塑性裂縫和干縮裂縫。

　　2.3 混凝土塌落度的控制：混凝土運輸。在運輸過程中，混凝土不能離析，避免日曬雨淋，運輸時間不應大于 30 分鐘。加強混凝土養生。混凝土養生的方法有灑水養生、薄膜養生和蒸汽養生等。養生時間不應少于 7 天。

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