有关桥梁裂缝产生原因

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【摘 要】混凝土桥梁产生裂缝的产生原因较为复杂,工程实例中虽然允许微小裂缝产生的,保证不出现裂缝也是较难实现的,但是我们要尽量减少因为设计疏漏、施工低劣、监理不力、运营管理不力等诸多人为因素所产生的裂缝扩展,从而保证桥梁不会因为裂缝扩展导致钢筋腐蚀、脆性断裂等病害发生.文章笔者根据多年工作经验与实践,对目前引起桥梁的裂缝原因进行分析与探讨.

【关 键 词】交通桥梁；裂缝；原因；修补

1施工材料引起的裂缝

水泥、砂、骨料、拌合水及外加剂等材料是构成混凝土的主要成分,如果这些材料的质量不合格,则都有可能造成结构产生裂缝.一是水泥.如果水泥出厂时受潮或过期,安定性未达标,氧化钙含量超标,含碱量过大,强度不够等,均可造成混凝土开裂.二是砂石和骨料.如果砂石粒径比较小、孔隙率过大、级配不合格,会增加水泥和拌合水用量,则对混凝土强度产生影响,使其进一步收缩；特别是不达标的特细砂将对混凝土强度的影响更大.砂石含有机质和轻物质过量,会使水泥的硬化过程延长,导致混凝土强度下降.砂石中含有较多的云母,会降低水泥与骨料的粘结力,导致混凝土强度下降.砂石含泥过多,从而增加了水泥和拌合水量,同时导致混凝土强度、抗冻性、抗渗性等性能下降.三是拌合水及外加剂.如果拌合水或外加剂中存在的氯化物等杂质量过高,则会很大程度地影响钢筋锈蚀.

2地基变形和荷载引起裂缝

由于地基竖向不均匀沉降或水平方向位移,使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.基础不均匀沉降的主要原因有地质勘察精度不够或试验资料不准、地基地质差异太大、结构荷载差异太大、结构基础类型差别大、分期建造基础、地基冻胀、桥梁基础置于不良地质、桥梁建成后原有地基条件变化等.混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种.直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝,次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝.荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点.这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位.但必须指出,如果受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝,往往是结构达到承载力极限的标志,是结构破坏的前兆,其原因往往是截面尺寸偏小.

3收缩引起的裂缝

在实际工程中,混凝土因收缩引起的裂缝是最常见的.在混凝土收缩种类中,塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因,另外还有自生收缩和炭化收缩.混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝,裂缝宽度较细,且纵横交错,成龟裂状,形状没有任何规律.

影响混凝土收缩裂缝的主要因素有：水泥品种、标号及用量；另外,骨料粒径大收缩小,含水量大收缩越大.良好的养护可加速混凝土的水化反应,获得较高的混凝土强度；外界环境,大气中湿度、温度、风速等均对混凝土收缩有一定的影响；振捣方式及时间,机械振捣方式比手工捣固方式混凝土收缩性要小,振捣时间太短,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,粗骨料沉入底层,细骨料留在上层,强度不均匀,上层易发生收缩裂缝.

4温度变化引起的裂缝

温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中.混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热（当水泥用量在350～500kg/m3,每1m3混凝土将释放出17500～27500kJ的热量,从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚至更高）.由于混凝土的体积较大,大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,这样就形成内外较大温差,较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力（实践证明当混凝土本身温差达到25℃～26℃时,混凝土内便会产生大致在10MPa左右的拉应力）.当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工中后期.是由于温差变化较大而产生收缩,表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力而产生裂缝,这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生.温度裂缝的走向通常无一定规律,大面积结构裂缝常纵横交错；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接行,裂缝沿着长边分段出现,中间较密.此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀、混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等.

5施工工艺不当引起的裂缝

在混凝土结构构件制作、运输、安装过程中,施工方法不合理、施工质量较低,也会产生各种形式的裂缝.主要是表现在以下几方面：

（1）混凝土保护层过厚,或乱踩已绑扎的上层钢筋,使承受负弯矩的受力筋保护层加厚,导致构件的有效高度减小,形成与受力钢筋垂直方向的裂缝.

（2）混凝土浇筑振捣不均匀,不密实,有空隙、孔洞.并在桥梁混凝土施工完成开始期,监管养护维护没落实到位,出现桥梁表面不规则的线型收缩裂缝.

（3）桥梁底柱支架预压力不够或钢模板刚度不强或过早拆模板时,也会产生不必要的结构性裂缝.

6修补方法

（1）表面喷浆法.在经凿毛处理的裂缝表层喷射一层紧密且强度高的水泥砂浆维护层密封裂缝.根据裂缝部位、性质、修补的需求和条件,可分别采取无筋素喷浆或挂网喷浆综合凿槽嵌补等修补方法.

（2）表面封闭修补法.一般在混凝土表层沿宽度较小的裂缝涂抹树脂保护膜,在裂缝宽度有可能变化时,可涂抹具有跟踪性的焦油

环氧树脂等材料.在裂缝多并且密集或者混凝土老化、砂浆离析的

组成物上也应涂抹保护膜.

（3）打箍加固封闭法.当钢筋混凝土发生主应力裂缝时,可采取在裂缝处加箍使裂缝封闭的办法.箍需用扁钢焊成或圆钢做成,可

以直箍也可以斜箍,其方向应与裂缝方向垂直.箍和梁上下面接触

处可以以角钢或钢板加垫.角钢或钢板面积和箍横截面积相等,按修补加固位置主应力的大小、箍安全应力和混凝土抗压强度计算确认.

（4）凿深槽嵌补法.先沿裂缝敲出一条深槽,槽形依据裂缝方位和填补材质而定,之后在槽内嵌补各种黏结材质,如环氧砂浆、沥青、甲凝等.

（5）粘贴钢板法.将整个钢板粘贴在待修补的裂缝部位,让其与原有混凝土成为一体,进而提升其对活载的抵抗力.使用的粘贴钢板厚度一般在4.5～6mm,而混凝土与钢板的黏结剂通常采用环氧基液黏结剂.

（6）注入法粘贴钢板.在混凝土表层和钢板之间加垫块让两者之间有一定空隙,用环氧树脂胶泥密封四周,之后注入环氧树脂,同时排出空隙中的空气.由于从一方注入环氧树脂容易残留气泡,因而,施工时通常用木槌随时敲打钢板以保证灌实.这种施工法虽然费时,但即便混凝土表层不平整也能进行施工.

7结束语

混凝土桥梁从其设计到建成使用,要经历很多环节,任何一个环节的疏忽都可能够导致桥梁质量问题的产生,影响桥梁的使用质量,甚至危害到人们的生命安全,而最容易发生的质量问题就是桥梁的裂缝问题,因此,在桥梁设计、施工、选料、监理等每个环节中,都应当加强质量的控制,坚持预防为主、防治结合的原则,对桥梁裂缝问题做到早发现,早处理,使桥梁设备处于良好的状态,确保其顺利的投入使用.