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(jì)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(jì)寧 272100

通過(guò)對(duì)濟(jì)寧所轄公路線上300多座橋梁的定期檢查，發(fā)現(xiàn)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(jìn)行了分析，對(duì)防治措施及修補(bǔ)方法作了簡(jiǎn)述。

橋梁；裂縫；分析；防治

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各地交通運(yùn)輸事業(yè)也迅速地發(fā)展起來(lái)，交通運(yùn)輸量大幅度增長(zhǎng)，行車密度及車輛載重越來(lái)越大，尤其是拖掛運(yùn)輸、集裝箱運(yùn)輸、個(gè)體戶載重貨物運(yùn)輸?shù)戎匦蛙囕v日益劇增，特種工程車如礦山運(yùn)載車、大型平板車亦不時(shí)出現(xiàn)，這給道路橋梁的承載力及正常使用帶來(lái)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(guò)程中，混凝土裂縫經(jīng)常出現(xiàn)?；炷恋牧芽p是由于混凝土內(nèi)部應(yīng)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(xué)因素的作用下，不斷擴(kuò)展，不但會(huì)影響混凝土表面的美觀、減小鋼筋的混凝土保護(hù)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(yán)重時(shí)甚至發(fā)生垮塌事故，所以必須加以控制?；炷亮芽p的成因復(fù)雜而繁多，有時(shí)甚至多種因素相互影響。

1.混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

1.1 荷載裂縫

由外荷載引起的裂縫，稱為結(jié)構(gòu)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(guān)。這種裂縫的出現(xiàn)，預(yù)示結(jié)構(gòu)承載力可能不足或存在其他嚴(yán)重問(wèn)題。產(chǎn)生原因：

1)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，荷載少算或漏算；內(nèi)力與配筋計(jì)算錯(cuò)誤，結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)截面不足；鋼筋設(shè)計(jì)偏少或布置錯(cuò)誤等。

2)施工時(shí)機(jī)具、材料堆放過(guò)多；不了解預(yù)制結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，不按設(shè)計(jì)圖施工、改變結(jié)構(gòu)受力模式。

3)在使用階段，超載重型車輛過(guò)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(jiàn)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(jié)硬過(guò)程中產(chǎn)生的體積變化。后期主要是混凝土內(nèi)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(guò)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(lái)計(jì)算，每立方米混凝土將放出17500KJ～27500 KJ的熱量，從而使混凝土內(nèi)部升高。尤其對(duì)于大體積混凝土來(lái)講，這種現(xiàn)象更加嚴(yán)重。因?yàn)榛炷羶?nèi)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(huì)形成溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)混凝土就會(huì)產(chǎn)生裂縫。如冬季施工，過(guò)早除掉保溫層，受寒冷襲擊或預(yù)制構(gòu)件采用蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)，降溫過(guò)快，過(guò)早出池，急速揭蓋等原因，造成混凝土內(nèi)外溫差太大，均使混凝土表面收縮加快，產(chǎn)生裂縫。

1.3 基礎(chǔ)變形裂縫

由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂?；A(chǔ)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(chǔ)、支架等有不均勻沉降，使局部混凝土變形受約束而產(chǎn)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(dāng)這種下沉受到鋼筋、模板作用時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

1.4 鋼筋銹蝕裂縫

由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足，混凝土保護(hù)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(yīng)，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來(lái)增長(zhǎng)約2倍～4倍，從而對(duì)周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫。

1.5 凍脹裂縫

當(dāng)大氣溫度低于零度時(shí)，吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍，游離的水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹9%，因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力；混凝土凝膠孔中的過(guò)冰水在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布，使混凝土中膨脹力加大，混凝土強(qiáng)度降低，導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。

2.裂縫的預(yù)防措施

2.1 荷載裂縫的預(yù)防措施

（1）荷載計(jì)算準(zhǔn)確，鋼筋配置合理，布置無(wú)誤。

（2）限制施工機(jī)具的堆放、按設(shè)計(jì)圖施工、不改變結(jié)構(gòu)受力模式。

（3）限制超過(guò)設(shè)計(jì)荷載的重型車輛過(guò)橋等方法避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生荷載裂縫。

2.2 收縮裂縫預(yù)防措施

為預(yù)防收縮裂縫，應(yīng)合理安排混凝土澆筑順序及澆筑速度，在混凝土澆筑過(guò)程中降低部分溫差。加強(qiáng)早期混凝土養(yǎng)護(hù)以降低混凝土中水分蒸發(fā)速率，方法是在結(jié)構(gòu)外露面覆蓋麻袋、海綿，然后進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，夏季施工時(shí)骨料要灑水降溫，冬季施工時(shí)混凝土表面應(yīng)覆蓋保溫。

2.3 基礎(chǔ)變形裂縫預(yù)防措施

為預(yù)防地基基礎(chǔ)變形裂縫的措施主要有基礎(chǔ)處理，科學(xué)設(shè)計(jì)支架搭設(shè)，對(duì)支架進(jìn)行全面積預(yù)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，確保混凝土保護(hù)層厚度，混凝土施工時(shí)進(jìn)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(yù)防措施

要防止鋼筋銹蝕，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求控制裂縫寬度，采用足夠的保護(hù)層厚度；施工時(shí)應(yīng)控制混凝土的水灰比，加強(qiáng)振搗，最大限度地保證混凝土自身密實(shí)、完好，保持高堿度和防止有害離子入侵；同時(shí)嚴(yán)格控制含氯鹽的外加劑用量。

2.5 凍脹裂縫預(yù)防措施

冬季施工時(shí)，采用電氣加熱法、暖棚法、地下蓄熱法、蒸汽加熱法養(yǎng)護(hù)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(fù)溫條件下硬化。

3.裂縫的修復(fù)

常見(jiàn)的裂縫修復(fù)方法就是黏結(jié)加固。采用裂縫修補(bǔ)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(bǔ)膠是為了封閉裂縫和修復(fù)構(gòu)件的整體性，進(jìn)行表面缺陷修補(bǔ)。強(qiáng)調(diào)充填性好，黏結(jié)力強(qiáng)，收縮率低，觸變性好，不流淌，固化快。

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

4.結(jié)束語(yǔ)

總之，在橋梁建設(shè)和使用過(guò)程中，混凝土開裂可以說(shuō)是常見(jiàn)病癥，其經(jīng)常困擾著橋梁工程技術(shù)人員。通過(guò)文中的論述，使施工人員更加正確地認(rèn)識(shí)裂縫成因，并能提出合理的防治措施，進(jìn)一步提高橋梁工程的耐久性。

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

[2]公路安全保障工程實(shí)施技術(shù)指南[S].北京:交通出版社，2004.

[3] 謝濤.簡(jiǎn)述橋梁工程的常見(jiàn)病害與分析

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.09.022