混凝土橋梁裂縫的成因及處理辦法

劉 爽

（遼寧星盛市政工程監(jiān)理有限公司，遼寧 沈陽110000）

0 前言

混凝土因其取材廣泛、價(jià)格低廉，抗壓強(qiáng)度高、可澆筑成各種形狀，并且耐火性好、不易風(fēng)化、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低，成為當(dāng)今世界建筑結(jié)構(gòu)中使用最廣泛的建筑材料。但混凝土最主要的缺點(diǎn)是：抗拉能力差，容易開裂?；炷亮芽p不可避免，但它的有害程度可以控制，有些裂縫在使用荷載或外界物理、化學(xué)因素的聯(lián)合作用下，不斷產(chǎn)生和發(fā)展，引發(fā)混凝土碳化、保護(hù)層剝落、鋼筋腐蝕，使混凝土的強(qiáng)度和剛度受到削弱，耐久性降低，危害結(jié)構(gòu)的正常使用，必須加以控制。

1 裂縫類型及成因

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜、繁多，有時(shí)多種因素互相影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要因素?；炷翗蛄毫芽p的種類，就其產(chǎn)生的原因，大致可劃分如下幾種：

1.1 荷載引起的裂縫

混凝土橋梁在靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，主要有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。

（1）直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。

（2）次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。

1.2 溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超出活載應(yīng)力。溫度裂縫區(qū)別其他裂縫最主要因素是裂縫將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。引起溫度變化主要因素如下：

（1）年溫差。

（2）日照。

（3）驟然降溫。

（4）水化熱。

1.3 收縮引起的裂縫

在實(shí)際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮。研究表明，影響混凝土收縮裂縫的主要因素有：水泥品種、強(qiáng)度等級(jí)及用量、骨料品種、水灰比、外摻劑、養(yǎng)護(hù)方法、外界環(huán)境、振搗方式及時(shí)間。

1.4 基礎(chǔ)變形引起的裂縫

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）地質(zhì)勘察精度不夠、試驗(yàn)資料不準(zhǔn)。

（2）地基地質(zhì)差異太大。

（3）結(jié)構(gòu)荷載差異太大。

（4）結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類型差別太大。

（5）地基凍脹。

（6）橋梁基礎(chǔ)基于滑坡體、溶洞或活動(dòng)斷層等不良地質(zhì)時(shí)，可能造成不均勻沉降。

1.5 鋼筋銹蝕引起的裂縫

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（當(dāng)然保護(hù)層亦不能太厚，否則構(gòu)件有效高度減小，受力時(shí)將加大裂縫寬度）；施工時(shí)應(yīng)控制混凝土的水灰比，加強(qiáng)振搗，保證混凝土的密實(shí)性，防止氧氣侵入，同時(shí)嚴(yán)格控制含氯鹽的外加劑用量，沿海地區(qū)或其它存在腐蝕性強(qiáng)的空氣、地下水地區(qū)尤其應(yīng)慎重。

1.6 凍脹引起的裂縫

大氣氣溫低于零度時(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；同時(shí)混凝土凝膠孔中的過冷水在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布引起滲透壓，使混凝土中膨脹力加大，混凝土強(qiáng)度降低，并導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。尤其是混凝土初凝時(shí)受凍最嚴(yán)重，成齡后混凝土強(qiáng)度損失可達(dá)30%-50%。冬季施工時(shí)對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。

1.7 施工材料質(zhì)量引起的裂縫

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質(zhì)量不合格，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

1.8 施工工藝質(zhì)量引起的裂縫

在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣，容易產(chǎn)生縱向的、橫向等各種裂縫，特別是細(xì)長薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)裂縫。裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生原因而異，比較典型且常見的如下幾種。

（1）施工時(shí)模板剛度不足，在澆筑混凝土?xí)r產(chǎn)生與模板變形一致的裂縫；施工時(shí)拆模過早，混凝土強(qiáng)度不足，使得構(gòu)件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫；施工前對(duì)支架基礎(chǔ)壓實(shí)不足或支架剛度不夠，澆筑混凝土后支架不均勻下沉，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。

（2）裝配式結(jié)構(gòu)，在構(gòu)件運(yùn)輸、堆放時(shí)，支撐墊木不在一條垂直線上，或懸臂過長，或運(yùn)輸過程中劇烈顛撞，吊裝時(shí)吊點(diǎn)位置不當(dāng)而引起結(jié)構(gòu)裂縫。安裝順序不正確，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。

（3）混凝土振搗不密實(shí)、不均勻、出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或形成其他荷載裂縫的起源點(diǎn)；混凝土澆筑過快，混凝土流動(dòng)性較低在硬化前因混凝土振搗不足，硬化后沉實(shí)過大，容易在澆筑數(shù)小時(shí)后發(fā)生裂縫，即縮性收縮裂縫?；炷脸跗陴B(yǎng)護(hù)時(shí)急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

2 混凝土裂縫的處理建議

2.1 是表面處理法

包括表面涂抹和表面貼補(bǔ)法，表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細(xì)而淺的裂縫，深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫，不漏水的裂縫，不伸縮的裂縫以及不在活動(dòng)的裂縫。表面貼寂（木工膜或其它防水片）法適用于大面積漏水（蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫）的防滲堵漏。

2.2 是填充法

用修補(bǔ)材料直接填充裂縫，一般用來修補(bǔ)較寬的裂縫（0.3mm）,作業(yè)簡單,費(fèi)用低。寬度小于0.3mm，深度較淺的裂縫、以及小規(guī)模裂縫的簡易處理可采用取開V型槽，然后作填充處理。

2.3 灌漿法

此法應(yīng)用范圍廣，從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。

2.4 結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法

因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長時(shí)間不處理導(dǎo)致的混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成裂縫等影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可采取結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法、錨固補(bǔ)強(qiáng)法、預(yù)應(yīng)力法等。

2.5 混凝土裂縫處理效果的檢查

包括修補(bǔ)材料試驗(yàn)；鉆芯取樣試驗(yàn)；壓水試驗(yàn)；壓氣試驗(yàn)等。

3 結(jié)論

一座橋梁從建成到使用，涉及到設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、運(yùn)營管理等各方面，某一方面管理不慎都可能使混凝土橋梁出現(xiàn)裂縫。由上述可知，設(shè)計(jì)疏漏、施工低劣、監(jiān)理不力，均可能使混凝土橋梁出現(xiàn)裂縫。因此，嚴(yán)格按照國家有關(guān)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理，是保證結(jié)構(gòu)安全耐用的前提和基礎(chǔ)。在運(yùn)營管理過程中，進(jìn)一步加強(qiáng)巡查和管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問題，也是相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。

［1］公路工程質(zhì)量通病防治指南[M].北京：人民交通出版社,2002,1.

［2］李健,涂征宇.公路中小橋梁病害及處理方法[J].中外公路,2004(2).