橋梁混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及防治措施探析

陳 華 （蚌埠市公路局懷遠(yuǎn)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(dǎo)致一些橋梁工程中的混凝土結(jié)構(gòu)存在一些質(zhì)量問題，其中最常見的便是裂縫。裂縫如果不及時修復(fù)會持續(xù)發(fā)展，導(dǎo)致鋼筋銹蝕、混凝土剝落，同時會降低混凝土結(jié)構(gòu)的壽命和抗?jié)B能力，降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力，從而影響橋梁的外觀和使用壽命，嚴(yán)重的會危及橋梁的通行安全。本文就橋梁混凝土產(chǎn)生的原因、存在的危害及防治措施進(jìn)行簡要的分析和探討。

1 產(chǎn)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(jié)構(gòu)類裂縫，一種是施工類裂縫。產(chǎn)生裂縫的因素有很多，歸納起來主要有設(shè)計(jì)原因、建筑材料原因、施工原因、環(huán)境原因四個方面。

1.1 設(shè)計(jì)原因

1.1.1 設(shè)計(jì)荷載等級偏低

由于設(shè)計(jì)前對交通量調(diào)查、交通組成分析不充分，或是交通量預(yù)測不準(zhǔn)確，導(dǎo)致橋梁通車后實(shí)際荷載超過設(shè)計(jì)荷載，橋梁結(jié)構(gòu)因承載能力不足引起混凝土裂縫。

1.1.2 結(jié)構(gòu)選擇不當(dāng)

設(shè)計(jì)中選用的結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)裂縫，例如大跨徑預(yù)制空心板鉸縫位置非常容易出現(xiàn)縱向裂縫，橋面鋼筋網(wǎng)片搭接位置容易出現(xiàn)裂縫等等。

1.1.3 地基的不均勻沉降

設(shè)計(jì)時地質(zhì)勘察不到位，土力學(xué)計(jì)算不充分，或是對施工期間產(chǎn)生的應(yīng)力影響預(yù)估不足，典型的有重力式橋臺的側(cè)墻、背墻產(chǎn)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(gòu)建中，由于水化熱不容易散發(fā)，混凝土內(nèi)部與表面的溫度差較大，導(dǎo)致混凝土表面裂縫。

②安定性不穩(wěn)定引起的裂縫。水泥中含有游離狀態(tài)的氧化鈣或氧化鎂，導(dǎo)致水泥凝結(jié)或者膨脹不正常，混凝土出現(xiàn)裂縫。

1.2.2 粗骨料

①粗骨料級配不合理，不符合規(guī)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(chǎn)生裂縫。

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

1.2.3 細(xì)骨料

①細(xì)骨料含泥量過大，配置出的混凝土抗拉強(qiáng)度較低，容易產(chǎn)生收縮裂縫。

②目前商品混凝土在橋梁工程中已經(jīng)廣泛應(yīng)用，商品混凝土普遍存在“三大一小”（水泥用量大、水用量大、細(xì)集料用量大、粗集料用量?。┑奶攸c(diǎn)，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(yīng)的過程，延長了混凝土初凝和終凝的時間，水分大量蒸發(fā)后缺乏補(bǔ)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(dāng)，或摻量不當(dāng)，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(dǎo)致混凝土表面泌水出現(xiàn)砂漿層，砂漿層干縮后形成凝縮裂縫。

③混凝土運(yùn)輸時間過長，長時間的攪拌會造成混凝土凝固速度加快，產(chǎn)生裂縫。

④澆筑混凝土前模板、墊層灑水不夠，過于干燥，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。

⑤鋼筋混凝土保護(hù)層過大，混凝土養(yǎng)護(hù)時間未到就過早拆?；蛟诨炷辽线M(jìn)行鋼筋綁扎等其他活動，使混凝土受到?jīng)_擊、振動荷載作用形成受力裂縫。

⑥預(yù)應(yīng)力張拉不當(dāng)，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(yù)制混凝土構(gòu)建安裝時接頭處理不當(dāng)，接頭處產(chǎn)生裂縫。

1.4 環(huán)境因素

①環(huán)境溫度變化過大，造成構(gòu)件在垂直于受彎方向或在懸臂梁最大負(fù)彎矩處產(chǎn)生裂縫。

②火災(zāi)導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生剝落和裂縫。

③鋼筋銹蝕引起混凝土沿鋼筋方向產(chǎn)生裂縫。④鹽或者化學(xué)作用導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)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(zhǔn)對策，防止裂縫進(jìn)一步發(fā)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(jié)構(gòu)安全。部分裂縫會導(dǎo)致橋梁混凝土剛性、抗剪強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度降低，并可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生應(yīng)力重新分配，造成進(jìn)一步破壞、承載能力下降，嚴(yán)重時影響結(jié)構(gòu)安全；

②影響混凝土結(jié)構(gòu)的防水性。混凝土裂縫會導(dǎo)致水會沿著縫隙進(jìn)入混凝土內(nèi)部，造成結(jié)構(gòu)防水破壞；

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

3 橋梁混凝土裂縫的防治

3.1 裂縫的預(yù)防

①加強(qiáng)設(shè)計(jì)前的交通量和車輛類型調(diào)查工作，合理預(yù)測交通量，確定設(shè)計(jì)荷載。

②選用合適的橋型結(jié)構(gòu)。根據(jù)橋梁所處位置的地質(zhì)、水文、氣候條件，結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕ㄖ牧虾褪┕すに囁?，?jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和合理論證，確定合適發(fā)橋型。

③做好地質(zhì)勘察、水文調(diào)查等基礎(chǔ)工作，充分考慮臺背回填施工過程對橋臺、基礎(chǔ)的影響，必要時應(yīng)詳細(xì)說明施工順序和具體施工要求。

④高寒地區(qū)的橋梁應(yīng)重視防凍融設(shè)計(jì)。

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(jù)設(shè)計(jì)圖紙選用粒徑合適、級配良好、不含有害礦物質(zhì)的粗骨料。

⑦細(xì)骨料采用級配良好、含泥量少的中粗砂，嚴(yán)格按照配合比控制水和水泥用量。

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

⑨混凝土生產(chǎn)過程中計(jì)量要準(zhǔn)確，加強(qiáng)商品混凝土的質(zhì)量檢測，嚴(yán)格控制混凝土的塌落度。

⑩加強(qiáng)對混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，防止強(qiáng)風(fēng)和烈日暴曬，及時覆膜、保溫。

[11]嚴(yán)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(jìn)行詳細(xì)分析，確定橋梁存在哪些缺陷，裂縫病害產(chǎn)生的原因，找出影響橋梁混凝土耐久性的各種因素，進(jìn)行針對性的處理。

3.2.1 細(xì)微裂縫

混凝土表面小于0.2mm的細(xì)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(xì)微裂縫短期內(nèi)不會影響橋梁的安全，對混凝土的承載力也不構(gòu)成影響，但細(xì)微裂縫的發(fā)生會影響橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。對細(xì)微裂縫的處治一般通過涂裝保護(hù)層來保護(hù)混凝土表面，涂裝的材料分為有機(jī)類（如丙烯酸類涂料等）和無機(jī)類（如水泥基涂料等），涂裝保護(hù)層可以隔離有害氣體、水、腐蝕性化學(xué)物質(zhì)與混凝土直接接觸。此外，對細(xì)微裂縫的處治還可以采用高彈性涂膜保護(hù)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(xué)物質(zhì)與混凝土接觸外，還可以防止混凝土裂縫的產(chǎn)生與發(fā)展，有效控制混凝土裂縫。

3.2.2 結(jié)構(gòu)類裂縫

結(jié)構(gòu)類裂縫是由于結(jié)構(gòu)受力引起的裂縫，對結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性產(chǎn)生直接影響。這類裂縫的處治要在對結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算的基礎(chǔ)上，選用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行加固。

①灌漿法：灌漿法可以使結(jié)構(gòu)重新成為整體，避免空氣和水進(jìn)入梁體對鋼筋產(chǎn)生腐蝕。對于已經(jīng)穩(wěn)定的裂縫，一般向裂縫中低壓灌注環(huán)氧樹脂等化學(xué)材料；對于未穩(wěn)定的裂縫，應(yīng)先控制裂縫繼續(xù)發(fā)展使其穩(wěn)定，然后進(jìn)行修補(bǔ)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(jié)（或焊接）成一體，對混凝土結(jié)構(gòu)起到補(bǔ)強(qiáng)的作用。

3.2.5 預(yù)應(yīng)力法

對有裂縫病害的混凝土施加體外預(yù)應(yīng)力，提高混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力。

3.2.6 轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體系法

根據(jù)橋梁的特點(diǎn)及病害特征，采取簡支變剛構(gòu)、簡支變連續(xù)、輕型材料結(jié)構(gòu)替換、單一結(jié)構(gòu)變組合結(jié)構(gòu)等方法，延長橋梁的使用壽命。

4 結(jié)束語

綜上所述，橋梁混凝土裂縫的出現(xiàn)，輕則影響橋梁外觀，嚴(yán)重的會危及到橋梁的運(yùn)行安全。因此，對橋梁混凝土裂縫要進(jìn)行認(rèn)真研究，區(qū)別對待，采用合理的設(shè)計(jì)、材料、施工方法進(jìn)行處理，同時采用合理的補(bǔ)救措施，提高混凝土的使用性能和質(zhì)量，在施工中采取有效的預(yù)防措施來預(yù)防混凝土裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證橋梁安全、穩(wěn)定的工作。