浅谈混凝土桥梁裂缝的成因与防治

建筑与工程　●Ｉ　浅谈混凝土桥梁裂缝的成因与防治　黄波　南宁　５３００２３）　（广西公路桥梁工程总公司三分公司　广西［摘要］随着社会的不断进步，国家加大了对桥梁的投资，混凝土在桥梁结构中的应用也越来越多，但是，相应暴露出来的质量问题也越来越多，其中，混凝　土结构产生的裂缝问题，尤为突出，是一个迫切需要解决的技术难题。本文对混凝土桥梁裂缝产生的ｊ要原因进行分析，并提出一些裂缝的防治措施。　［关键词］混凝土桥梁裂缝成因防治　中图分类号：Ｕ４４８１１３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１０）３５—００８３一叭　随着社会的不断进步，国家加大了对桥梁的投资，混凝土在桥梁结构中的　应用也越来越多，但是，相应暴露出来的质量问题也越来越多，其中，混凝土结　构产生的裂缝问题，尤为突出，是一个迫切需要解决的技术难题。虽然理论上，　结构裂缝是不可避免的现象，但通过施土中的技术管理措施，减少和控制裂缝　是完全可能的。本文对混凝土桥梁裂缝产生的主要原因进行分析，并提出一些　裂缝的防治措施。　１混凝土桥梁设计原理　我国现行的公路桥涵规范规定：桥梁应根据所在公路的使用任务、性质　和将来的发展需要，按照适用、经济、安全和美观的原则进行设计，这些要求　基本上包含了人们关心的所有重要问题。混凝土桥梁具体的设计过程是按承　载能力和正常使用两种极限状态来进行的。按承载能力极限状态是控制结构　在丧失服务能力临界状态时的承载能力，其设计的基本原则是要求荷载效应不　利组合的设计值要小于结构抗力的设计值。同时利用荷载安全系数、材料安　全系数及工作条件系数来考虑不确定因素作用下的结构总体的安全储备，是一　种极限状态设计法。按正常使用极限状态是控制结构在正常使用状态时应力，　裂缝和变形小于一个限定值，即使用容许裂缝宽度来控制混凝土构件的结构设　计。有关规范规定：在一般正常大气条件下，钢筋混凝土受弯构件在荷载组合　Ｉ的作用下，计算得到的最大裂缝宽度不应超过０．２ｍｍ：在荷载组合ＩＩ和ＩⅡ作　用下，不应超过０．２５ｍｍ：处于严重暴露情况（有侵蚀性气体或海洋大气）下的钢　筋混凝土构件，容许裂缝宽度不应超过０．１ｍｍ．　混凝土构件容许裂缝的存在，是由混凝土抗拉能力差，容易开裂的缺点决　定的。通过对大量的工程实例的研究发现，几乎所有的混凝土构件都是带裂缝　工作的，只是有些裂缝很细，一般对结构和使用无大的影响，可允许其存在：有　些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下，不断产生和扩展，引起混　凝土明显的病害，如保护层剥落、钢筋腐蚀，从而导致混凝土的强度和刚度受　到削弱，耐久性降低，严重时甚至发生垮塌事故，危害结构的正常使用。　２常见的混凝土桥梁裂缝的成因　１、设计不当形成裂缝　此类裂缝是我们在工程实例中发现最多的裂缝形式，许多桥梁设计人员往　往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构体系、结构构　造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经　常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。有的结构整体性和延　性不足，冗余性小：有的计算图式和受力路线不明确，造成局部受力过大：有的　混凝土强度等级过低、保护层厚度过小、钢筋直径过细、构件截面过薄。这　些都削弱了结构安全性，会严重影响结构的使用。　２、材料选择不当形成裂缝　混凝土主要是由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝　土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。主要表现在以下几点：水　泥安定性不合格、强度不足、水泥受潮或过期，导致混凝土强度不足，从而引　起混凝土开裂：砂石粒径太小、级配不良、空隙率大，将导致水泥和用水量加　大，影响混凝土的强度，使混凝土收缩加大：拌合水或外加剂中氯化物等杂质含　量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。　３、施工工艺质量导致的裂缝　在桥梁建设中，有相当一部分的钢筋混凝土桥梁的裂缝是由于施工方面的　原因造成的，在混凝土结构构件制作、运输、安装过程中，施工工艺不合理、　施工质量较低，容易产生各种形式的裂缝。在现场浇捣混凝土时，振捣或插入　不当，漏振、过振或振捣棒抽撤过快，均会影响混凝土的密实性和均匀性，诱导　裂缝的产生：混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不　足，硬化后沉实过大，容易在浇筑数小时后发生裂缝，即塑性收缩裂缝：此外，模　板刚度不足，接缝处理不当，保护层厚度不够或钢筋被扰动，模板漏浆，支撑下　沉，拆模过早，初期受冻，初期养护不够，硬化前受振动或加荷，养护混凝土时内　外温差过大等，都是施工过程中容易导致裂缝的原因。　４、温度变化引起的裂缝　目前温度裂缝产生主要原因是由温差造成的。混凝土具有热胀冷缩性　质，当外部环境或结构内部温度发生弯化，混凝土将发生变形，若变形遭到约　束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。　由于受到自身的约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。　５、荷载引起的裂缝　’　荷载引起的裂缝是混凝土桥梁在常规动、静荷载及次应力作用下产生　的，桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载，会在结构内产生循环变　化的应力，不但会　ｒ起结构的振动，还会引起结构的累积疲劳损伤。由于桥梁　所采用的材料并非是均匀和连续的，实际上存在许多微小的缺陷，在循环荷载　作用下，这些微缺陷会逐渐发展、合并形成损伤，并逐步在材料中形成宏观裂　纹。　３混凝土桥梁裂缝的防治措施　ｌ、设计控制　设计时，应该采取合理的计算模型、限制施工机具的堆放、限制超过设　计荷载的重型车辆过桥等方法避免结构产生荷载裂缝。　２、严格控制材料的选择　施工工艺的保证混凝土构件质量的关键。除施工的施工操作应严格按照　施工技术规范的有关规定进行，对原材料（钢筋、水泥、砂、碎石、水等）都应　进行严格的抽样检验，要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级，尽　量避免采用早强高的水泥，在条件允许的情况下，尽可能采用普通水泥、火山　灰水泥等收缩性较低的水泥，砂石粒径太小、级配不良、空隙率大，将导致水　泥和拌和水用量加大，影响混凝土的强度，使混凝土收缩加大，砂石中含泥量　高，不仅将造成水泥和拌和水用量加大，而且还降低混凝土强度和抗冻性、抗　渗性。要正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法，对膨胀剂应充分考虑到　不同品种、不同掺量所起到不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的　最佳掺量。　３、加强施工质量的控制　对施工质量的控制主要表现在以下几个方面：第一，浇捣时，振捣捧要快插　慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，时间过　短，振捣不密实，形成混凝土强度不足或不均匀：时间太长，造成分层，粗骨料沉　人底层，细骨料留在上层，强度不均匀，上层易产生裂缝。应提倡采用二次振　捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。第二，混凝土的　早期养护工作尤为重要，以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。混凝土灌注　完，要立即罩上养护罩布，静养４ｈ后通气进行养护，养护期间主要是控制好构　件的湿润养护，养护时间为１４ｄ￣２８ｄ。　４、温度的控制　对于这一类原因引起的裂缝，主要有以下控制措施：首先，改善骨科级配，　采用于硬性混凝土，尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等，加　添加剂等措施以减少混凝土跌水泥用量，降低水化热。其次，在混凝土中掺加　一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝：　拌合物的流动　性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间；高温季节浇筑时可以采用搭设　遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升，降低浇筑混凝土的温度。　结语　在工程实践中，混凝土桥梁产生裂缝很常见，对易出现裂缝的部位，通过施　工过程的严格控制，尽可能地避免开裂或减少裂缝的数量，减少裂缝的长度和　宽度，通过对裂缝的妥善处理，使裂缝不至于对结构产生危害，保证结构的正常　使用。　科技博览ｌ　８３