橋梁混凝土裂縫產(chǎn)生原因及預(yù)防措施

摘要：本文對橋梁混凝土裂縫的類型、產(chǎn)生原因及預(yù)防措施做了較為全面的分析總結(jié),供工程實(shí)踐借鑒,以便在設(shè)計(jì)和施工時(shí)有效控制裂縫的產(chǎn)生，提高橋梁施工質(zhì)量，延長橋梁使用壽命。

關(guān)鍵詞：裂縫種類；成因；分析；預(yù)防

Abstract: In this paper, the type of bridge concrete cracks, resulting in the causes and preventive measures to do a more comprehensive analysis of the summary for the engineering practice to learn from the cracks in order to effectively control the design and construction, to improve the quality of bridge construction, to extend the bridge life.

Keywords: types of cracks; causes; analysis; prevention.

中圖分類號： TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

混凝土開裂可以說是橋梁混凝土施工的“常發(fā)病”和“多發(fā)病”，混凝土表面裂縫過多或構(gòu)件關(guān)鍵部位出現(xiàn)裂縫均對橋梁的外觀質(zhì)量和使用壽命有著嚴(yán)重影響，作為工程技術(shù)人員必須對裂縫引起足夠的重視�；炷�土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜而且繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因。要想控制或減少裂縫的產(chǎn)生，有必要了解其產(chǎn)生機(jī)理，并在橋梁設(shè)計(jì)和施工過程中采取措施加以控制。

1.橋梁混凝土裂縫種類及其成因

1.1荷載引起的裂縫

橋梁混凝土荷載裂縫分為直接應(yīng)力裂縫和次應(yīng)力裂縫兩種。

1）直接應(yīng)力裂縫。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。裂縫產(chǎn)生的原因有：①橋梁設(shè)計(jì)時(shí)只滿足于規(guī)范對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算上的安全度需要，而忽視從結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)耐久性以及從設(shè)計(jì)、施工到使用全過程中經(jīng)常出現(xiàn)的人為錯(cuò)誤等方面去加強(qiáng)和保證結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。常見的現(xiàn)象有：結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實(shí)際受力不符，結(jié)構(gòu)整體性和延性不足、冗余性小，構(gòu)件截面突變處未作漸變處理，結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠等。②施工階段不加限制地堆放施工機(jī)具、材料，隨意翻身、起吊、運(yùn)輸、安裝預(yù)制構(gòu)件，不按設(shè)計(jì)圖紙要求的結(jié)構(gòu)施工順序施工等。③使用階段時(shí)超出設(shè)計(jì)載荷的重型車輛過橋，受車輛、船舶的接觸、撞擊，發(fā)生大風(fēng)、大雪、地震、爆炸等。

2）次應(yīng)力裂縫。次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有：①在設(shè)計(jì)外荷載作用下，由于結(jié)構(gòu)物的實(shí)際工作狀態(tài)同常規(guī)計(jì)

算有出入或計(jì)算不考慮，從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。②在橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要鑿槽、開洞、設(shè)置牛腿等，這些難以用準(zhǔn)確的圖式進(jìn)行模擬計(jì)算，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置受力鋼筋。研究表明，受力構(gòu)件挖孔后力流將產(chǎn)生繞射現(xiàn)象，并在孔洞附近聚集產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

1.2溫度變化引起的裂縫

當(dāng)混凝土外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時(shí)，混凝土將發(fā)生變形，若變形受到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生溫度裂縫，導(dǎo)致溫度應(yīng)力產(chǎn)生的主要因素有：

1）年溫差。一年中四季溫度不斷變化，導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生縱向位移，結(jié)構(gòu)的位移受到限制時(shí)就會引起溫度裂縫，我國年溫差一般以一月和七月月平均溫度的作為變化幅度。考慮到混凝土的蠕變特性，年溫差內(nèi)力計(jì)算時(shí)混凝土彈性模量應(yīng)考慮折減。

2）日照。橋面板、主梁或橋墩側(cè)面受太陽曝曬后，溫度明顯高于其它部位，溫度梯度呈非線形分布。由于受到自身約束作用，導(dǎo)致局部拉應(yīng)力較大，出現(xiàn)裂縫。日照和驟然降溫是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)溫度裂縫的最常見原因。

3）驟然降溫。突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)外表面溫度突然下降，但因內(nèi)部溫度變化相對較慢而產(chǎn)生溫度梯度。日照和驟然降溫內(nèi)力計(jì)算時(shí)可采用設(shè)計(jì)規(guī)范或參考實(shí)橋資料進(jìn)行，混凝土彈性模量不考慮折減。

4）水化熱。出現(xiàn)在施工過程中，大體積混凝土（厚度超過2.0米）澆筑之后由于水泥水化放熱，致使內(nèi)部溫度很高，內(nèi)外溫差太大，致使表面出現(xiàn)裂縫。

5）混凝土升降溫。蒸汽養(yǎng)護(hù)或冬季施工時(shí)施工措施不當(dāng)，混凝土驟冷驟熱，混凝土升溫、降溫過快，均易導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。

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非常常見。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是引發(fā)混凝土體積變形的主要原因，另外還有自主收縮和碳化收縮�；炷�土收縮裂縫的主要特點(diǎn)是大部分屬表面裂縫，裂縫寬度較細(xì)，且縱橫交錯(cuò)，混凝土表明呈龜裂狀，形狀沒有任何規(guī)律。

1.4混凝土材料質(zhì)量及配合比不當(dāng)引起的裂縫

混凝土材料質(zhì)量差、配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)將直接影響混凝土的抗拉強(qiáng)度，是造成混凝土開裂不可忽視的原因。

1）混凝土材料質(zhì)量。砂石骨料含泥量高，將造成水泥和拌和水用量加大，還會降低混凝土強(qiáng)度和抗凍性、抗?jié)B性，容易造成混凝土構(gòu)件表面出現(xiàn)水平乍紋，

嚴(yán)重影響構(gòu)件的外觀質(zhì)量和使用壽命。水泥出廠時(shí)強(qiáng)度不足，水泥受潮或過期，可能使混凝土強(qiáng)度不足，從而導(dǎo)致混凝土開裂。水泥安定性不合格，容易造成混凝土強(qiáng)度降低，和易性差，混凝土收縮裂紋增加，在樁基施工和混凝土泵送過程中使用這種混凝土，常出現(xiàn)卡管現(xiàn)象。

2）混凝土配合比。水泥品種選擇不當(dāng)，采用礦渣硅酸鹽水泥、快硬水泥的混凝土收縮性高于普通硅酸鹽水泥、火山灰水泥。水泥用量過大，水灰比大，含砂率不適當(dāng)，集料顆粒級配不良或采取不恰當(dāng)?shù)拈g斷級配，骨料粒徑過細(xì)或針片含量大，混凝土外加劑、摻和料選擇不當(dāng)或摻量不當(dāng)?shù)惹闆r均易造成混凝土收縮增大，誘導(dǎo)裂縫產(chǎn)生。

1、5施工工藝質(zhì)量引起的裂縫

1）混凝土保護(hù)層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負(fù)彎矩的受力筋保護(hù)層加厚，導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。

2）混凝土振搗不密實(shí)、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點(diǎn)。

3）混凝土澆筑過快，混凝土流動性較低，在硬化前因混凝土沉實(shí)不足，硬化后沉實(shí)過大，容易在澆筑數(shù)小時(shí)后產(chǎn)生塑性收縮裂縫。

4）混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過長，使水分蒸發(fā)過多，引起混凝土塌落度過低，使得混凝土出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

5）混凝土初期養(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。

6）混凝土分層或分段澆筑時(shí)，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土和施工縫之間出現(xiàn)裂縫。如混凝土分層澆筑時(shí)，后澆混凝土因停電、下雨等原因未能在前澆混凝土初凝前澆筑，引起層面之間的水平裂縫；采用分段現(xiàn)澆時(shí)，先澆混凝土接觸面鑿毛、清洗不好，新舊混凝土之間粘結(jié)力小，導(dǎo)致混凝土收縮而引起裂縫。

7）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。

8）施工前地基處理不好，預(yù)壓荷載未達(dá)到規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，支架剛度不足，澆筑現(xiàn)澆梁板混凝土后支架不均勻下沉，易導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致支架坍塌，造成質(zhì)量、安全事故。

1.6其他引起裂縫的原因

1）基礎(chǔ)變形。由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平位移，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)致構(gòu)件開裂。造成基礎(chǔ)變形常見的原因有：地質(zhì)勘察精度不夠、實(shí)驗(yàn)資料不準(zhǔn)；基礎(chǔ)回填時(shí)填料壓實(shí)不均；地基處理方式不當(dāng)?shù)取?/p>