混凝土桥梁结构裂缝的预防措施

李华强杨珍明

中图分类号：U448.33

摘要：为了加强对混凝土桥梁裂缝的认识，尽量避免工程中出现危害较大的裂缝，本文分析了桥梁结构混凝土裂缝分类、产生的原因及常规处理方法，并就裂缝预防措施作了详细的介绍。

关键词：混凝土 桥梁结构 裂缝预防修补

裂缝是钢筋混凝土结构、圬工结构在正常使用过程当中的—个相当普遍的现象。从设计角度来看，几乎所有的钢筋混凝土构件都是带裂缝工作的，若构件的裂缝是在规定的容许范围内（强度，刚度，耐久性等），且没有其他额外的特殊因素干扰的情况，一般对结构不会产生大的危害。但是在桥梁结构的实际应用期间内，总会有各种综合因素使得构件的裂缝超限、不断的发展，并且会与其他病害产生相互影响，最终造成构件的使用性能降低而影响全桥的整体工作性能，严重的还会酿成恶性的事故，给人民生命财产造成不可挽回的重大损失．为了加强对混凝土桥梁裂缝的认识，尽量避免工程中出现危害较大的裂缝，本文浅谈了混凝土桥梁裂缝的种类、产生原因及预防处理措施。

1混凝土桥梁裂缝的分类

混凝土桥梁裂缝的分类，按时间分早期裂缝和后期裂缝；按成因分收缩裂缝、温差裂缝及安定性裂缝；按空间尺度分表面裂缝和深层裂缝；按危害分表面裂缝和贯穿裂缝；按产生原因分物理类裂缝和化学类裂缝，而物理类裂缝是最常见而且最难预防和控制的。

1.1荷载裂缝

荷载裂缝是混凝土桥梁在静、动荷载及次应力作用下产生的裂缝，主要分直接应力裂缝和次应力裂缝。在工程实践中，由荷载引起的裂缝占总混凝土桥梁裂缝的20%左右。

1.2温度裂缝

当外部环境或内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径混凝土桥梁中，温度应力可以达到甚至超出荷载应力。引起混凝土桥梁温度变化的主要因素有：年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。其中日照和骤然降温是导致混凝土桥梁温度裂缝的最常见原因。尤其对大体积混凝土桥梁施工中的温度监控，是控制温度裂缝产生的关键。

1.3收缩裂缝

在桥梁工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。研究表明，影响混凝土桥梁收缩裂缝的主要因素有：水泥品种、标号及用量、骨料品种、水灰比、外掺剂、养护方法、外界环境、振捣方式及时间等。

1.4地基变形裂缝

由于地基不均匀沉降或水平方向位移，使混凝土桥梁结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。

对于拱桥等产生水平推力的结构物，对地质情况掌握不够、设计不合理和施工时破坏了原有地质条件是产生水平位移裂缝的主要原因。

1.5钢筋锈蚀裂缝

由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，产生锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。

1.6冻胀裂缝

大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水因结冰使其体积增大，使混凝土产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冷水在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失可达30%一50%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施，也可能发生混凝土沿管道方向的冻胀裂缝。

1.7施工裂缝

在混凝土桥梁结构浇注、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生表面的、深进的和贯穿的各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。

1.8化学类裂缝

化学类裂缝主要包括因水泥安定性及碱骨料等化学反应产生，这类裂缝比较容易预防。配制混凝土采用质量合格的水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂等施工材料，在工程实践中对骨料进行碱活性检验，采用对工程无害的材料，同时使用含碱量合格的水泥品种就可以防治。

2混凝土桥梁裂缝的预防措施

综上所述，混凝土桥梁产生裂缝的主要原因是温度、收缩及抗拉，在施工过程中可以通过以下措施控制混凝土桥梁裂缝的产生。

2.1预防砼裂缝的质量保证措施

（1)选择合适的水泥和严格控制好水泥用量优先采用525R、425R普通水泥等高标号水泥，减少水泥用量；选用低热水泥，减少水化热，并尽量选用后期强度大的水泥。

(2)严格控制骨料级配和含泥量

选用10~ 40mm的连续级配碎石（其中l0-30mm的级配含量控制在65%左右），细度模数为2.8-3.0的中砂，砂率控制在40%~45%，砂、石的含泥量控制在1%以内，不得混合有机质等杂物，杜绝使用海砂。

(3)选择适当的外加剂和合适的配合比

为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，可以根据设计要求，在混凝土中掺加一定用量的外加剂，如防水剂、膨胀剂、减水剂、缓凝剂等。选择好合适的外加剂比单纯依靠改善外部条件，可能会更加简捷、经济。

(4)改进施工技术，加强技术管理

施工时加强振捣、抹压、养护，同时加强初凝前的抹压，可以消除初期裂缝，并可提高混凝土的抗拉强度；在施工前应加强原材料的检验、试验工作，施工中严格按照方案及交底的要求指导施工，明确分工，责任到人，加强计量监测工作，定时检查并做好详细记录，认真对待浇注过程中可能出现的冷缝，并采取措施加以杜绝，在实施的过程中，必须严格根据施工方案落实到位。

2.2预防砼裂缝的温度控制措施

为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。控制温度应力的措施有以下几种：

(1)拌和混凝土时用水将碎石冷却以降低混凝土的浇注温度；

(2)夏天浇注混凝土时减少浇注厚度，利用浇注层面散热；

(3)在混凝土中埋设水管，通入冷水进行内部降温；

(4)严格控制混凝土的入模温度；

(5)控制好拆模时间，气温骤降时进行表面保温，避免混凝土表面产生急剧的温度梯度。

2.3加强混凝土的早期养护

混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温度、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩，另一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相互关联的，混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。混凝土浇注后的最初几天是养护的关键时期，对于混凝土的早期养护在施工中应切实引起重视。

3裂缝的修补措施

对混凝土桥梁出现的裂缝，更应尽早发现，尽量提前进行适当的修补处理。

3.1表面处理法

表面处理法包括表面涂抹、表面贴补法和表面凿槽嵌补法。

(1)表面涂抹即是在混凝土桥梁裂缝的附近混凝土表面涂抹水泥砂浆或者环氧胶泥。它适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝、深度未达到钢筋表面的发丝裂缝、不漏水的裂缝、不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。

(2)表面贴补（土工膜、玻璃布或其它防水片）法适用于混凝土桥梁裂缝的大面积漏水（蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝）的防渗堵漏。

(3)表面凿槽嵌补法是沿混凝土桥梁裂缝凿一条深槽，槽内嵌水泥砂浆或环氧胶泥、聚氯乙烯胶泥、沥青油膏等，表面作砂浆保护层。槽内混凝土面应修理平整并清洗干净，不平处用水泥砂浆填补，施工时要保持槽内干燥。

3.2填充法

填充法是用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝(0.3mm)，作业简单，费用低。宽度小于0.3 mm、深度较浅的裂缝以及小规模裂缝的简易处理可采用开V型槽，然后作填充处理。

3.3灌浆法

灌浆法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。灌浆法有水泥灌浆和化学灌浆。适用于各种情况下的裂缝修补及堵漏、防渗处理。灌浆材料应根据裂缝性质、裂缝宽度和干燥情况选用。

3.4结构补强法

因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成裂缝等影响结构强度可采取结构补强法、锚固补强法、预应力法等。

3.5混凝土裂缝处理效果的检查

混凝土裂缝处理效果的检查包括修补材料试验；钻芯取样试验；压水试验；压气试验等。

总之，混凝土裂缝是混凝土构件中普遍存在的现象，由于裂缝产生的原因不同，裂缝的大小及裂缝所处的位置不同，裂缝对构件产生的危害大小也不一样，在具体的工程实践中要采取相应的修补处理措施，使混凝土桥梁工程做到既经济又实用。

4结语

当桥梁发生开裂现象后，应从设计、施工及其使用状况等各方面进行细致地调查测试及详尽地分析，找出开裂的主要原因，分析裂缝的性质及其对结构的危害性，采取合理、有效、经济的修补加固措施，使混凝土桥梁损伤尚在轻微时期就能得到修补，保证其正常地使用。

参考文献：

[1]王铁梦，《工程结构裂缝控制》，中国建工出版社1997年．

[2]国家自然科学基金课题报告，《建筑工程裂缝机理与防治指南》，2003年．

[3]孟表柱，《钢筋混凝土桥梁裂缝类型及分析》2002年9月，第9期．

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。