探析混凝土橋梁裂縫的成因及解決辦法

摘要：混凝土裂縫經(jīng)常困擾著(zhù)橋梁工程技術(shù)人員。其實(shí)只要采取一定的措施是可以克服和控制的，本文就橋梁在建造和使用中的常見(jiàn)病及多發(fā)病“裂縫”，進(jìn)行一些探討。

關(guān)鍵詞：混凝土；橋梁裂縫
　　
　　
　　混凝土自從發(fā)明以來(lái)便在工程建設中被廣泛使用。然而混凝土的裂縫較為普遍，在各種結構工程中中裂縫幾乎無(wú)所不在。盡管我們在施工中采取各種措施，但裂縫仍然時(shí)有出現。究其原因，我們對混凝土溫度應力的變化的控制不到位是其產(chǎn)生裂縫的原因之一。
　　混凝土的裂縫有害程度的標準是根據使用條件決定的。目前世界各國的規定不完全一致，但大致相同。如從結構耐久性要求、承載力要求及正常使用要求，最嚴格的允許裂縫寬度為0.1mm。近年來(lái)，許多國家已根據大量試驗與泵送混凝土的經(jīng)驗將其放寬到0.2mm。當結構所處的環(huán)境正常，保護層厚度滿(mǎn)足設計要求，無(wú)侵蝕介質(zhì)，鋼筋混凝土裂縫寬度可放寬至0.4mm；在濕氣及土中為0.3mm；在海水及干濕交替中為0.15mm。沿鋼筋的順筋裂縫有害程度高，必須處理。近年來(lái)預應力混凝土應用范圍逐漸推廣到更多的結構領(lǐng)域，其混凝土強度等級必須提高至C50。在采用泵送條件下，其收縮與水化熱大大增加，約束應力裂縫很難避免，張拉前開(kāi)裂，張拉后又不閉合，裂縫控制的難度更加困難。預應力結構裂縫允許寬度是嚴格的，預應力筋腐蝕屬“應力腐蝕”并有可能脆性斷裂，預兆性較小，裂縫擴展速度快。裂縫深度h與結構厚度H的關(guān)系如下：h≤0.1H表面裂縫；0.1H＜h＜0.5H淺層裂縫；0.5H≤h＜1.0H縱深裂縫；h=H貫穿裂縫。應當盡量避免貫穿性及縱深裂縫，如出現該種裂縫應采取化學(xué)灌漿處理來(lái)保證強度，即貫縫抗拉強度必須超過(guò)混凝土抗拉強度。早期裂縫一般出現在一個(gè)月之內，中期裂縫約在６個(gè)月之內，其后1～2年或更長(cháng)時(shí)間屬于后期裂縫。
　　
　　1 橋梁裂縫的種類(lèi)及其成因
　　
　　混凝土結構裂縫的成因復雜、繁多，有時(shí)多種因素互相影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要因素�；炷�土橋梁裂縫的種類(lèi)，就其產(chǎn)生的原因，大致可劃分如下幾種：
　　1.1 荷載引起的裂縫
　　混凝土橋梁在靜、動(dòng)荷載及次應力下產(chǎn)生的裂縫稱(chēng)荷載裂縫，主要有直接裂縫、次應力裂縫兩種。直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產(chǎn)生的裂縫；次應力裂縫是指由外荷載引起的次生應力產(chǎn)生裂縫。
　　1.2 溫度變化引起的裂縫
　　混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當外部環(huán)境或內部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結構內將產(chǎn)生應力，當應力超過(guò)混凝土抗拉強度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應力可以達到甚至超出荷載應力。溫度裂縫區別其他裂縫最主要特性是將隨溫度變化而擴張或合攏。引起溫度變化主要因素有：年溫差、日照、驟然降溫、水化熱、蒸汽養護或冬季施工措施不當等。
　　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是最常見(jiàn)的。在混凝土收縮種類(lèi)中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮。研究表明，影響混凝土收縮裂縫的主要因素有：水泥品種、標號及用量、骨料品種、水灰比、外摻劑、養護方法、外界環(huán)境、振搗方式及時(shí)間。
　　1.4 地基變形引起的裂縫
　　由于基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結構中產(chǎn)生附加應力，超出混凝土結構的抗拉能力，導致結構開(kāi)裂�；�礎不均勻沉降的主要原因有：地質(zhì)勘察精度不夠、試驗資料不準；地基地質(zhì)差異太大；結構荷載差異太大；結構基礎類(lèi)型差別太大；地基凍脹；橋梁基礎基于滑坡體、溶洞或活動(dòng)斷層等不良地質(zhì)時(shí)，可能造成不均勻沉降。
　　1.5 鋼筋銹蝕引起的裂縫
　　要防止鋼筋銹蝕，設計時(shí)應根據規范要求控制裂縫寬度、采用足夠的保護層厚度（當然保護層亦不能太厚，否則構件有效高度減小，受力時(shí)將加大裂縫寬度）；施工時(shí)應控制混凝土的水灰比，加強振搗，保證混凝土的密實(shí)性，防止氧氣侵入，同時(shí)嚴格控制含氯鹽的外加劑用量，沿海地區或其它存在腐蝕性強的空氣、地下水地區尤其應慎重。
　　1.6 凍脹引起的裂縫
　　大氣氣溫低于零度時(shí)，吸水飽和的混凝土出現冰凍，游離的水轉變成冰，體積膨脹9%，因而混凝土產(chǎn)生膨脹應力；同時(shí)混凝土凝膠孔中的過(guò)冷水（結冰溫度在-78度以下）在微觀(guān)結構中遷移和重分布引起滲透壓，使混凝土中膨脹力加大，混凝土強度降低，并導致裂縫出現。尤其是混凝土初凝時(shí)受凍最嚴重，成齡后混凝土強度損失可達30%-50%。冬季施工時(shí)對預應力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。
1.7 施工材料質(zhì)量引起的裂縫
　　混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質(zhì)量不合格，可能導致結構出現裂縫。如：水泥、砂、石骨料、以及拌和水及外加劑等。
　　1.8 施工工藝質(zhì)量引起的裂縫
　　在混凝土結構澆筑、構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過(guò)程中，若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣，容易產(chǎn)生縱向的、橫向等各種裂縫，特別是細長(cháng)薄壁結構更容易出現。
　　
　　2 如何對混凝土裂縫進(jìn)行處理
　　
　　2.1 表面處理法
　　包括表面涂抹和表面貼補法，表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細而淺的裂縫，深度未達到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫，不漏水的裂縫，不伸縮的裂縫以及不在活動(dòng)的裂縫。
　　2.2 填充法
　　用修補材料直接填充裂縫，一般用來(lái)修補較寬的裂縫（0.3mm）,作業(yè)簡(jiǎn)單,費用低。寬度小于0.3mm，深度較淺的裂縫、以及小規模裂縫的簡(jiǎn)易處理可采用取開(kāi)V型槽，然后作填充處理。
　　2.3 灌漿法
　　此法應用范圍廣，從細微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。
　　2.4 結構補強法
　　因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長(cháng)時(shí)間不處理導致的混凝土耐久性降低、火災造成裂縫等影響結構強度可采取結構補強法、錨固補強法、預應力法等。
　　2.5 混凝土裂縫處理效果的檢查
　　包括修補材料試驗；鉆芯取樣試驗；壓水試驗；壓氣試驗等。
　　
　　3 結論
　　
　　由上述可知，設計疏漏、施工低劣、監理不力，均可能使混凝土橋梁出現裂縫。因此，嚴格按照國家有關(guān)規范、技術(shù)標準進(jìn)行設計、施工和監理，是保證結構安全耐用的前提和基礎。在運營(yíng)管理過(guò)程中，進(jìn)一步加強巡查和管理，

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