浅谈混凝土桥梁裂缝的成因及处理办法
浅谈混凝土桥梁裂缝的成因及处理办法
摘要：本文针对混凝土桥梁裂缝的产生原因及处理办法进行了较为详尽的阐述和分析，为今后混凝土桥梁裂缝的处治提供了参考依据。
关键词：混凝土；桥梁裂缝；处理方法
水泥混凝土因其性能稳定、材料来源广泛、耐久性好、养护需求低且可以经过浇筑工艺形成各种工程所需要的形状等特点，在工程建设中广泛应用。但混凝土也存在较多难以克服的缺点,主要表现在抗拉性能差,容易形成裂缝,如果这些裂缝没有得到及时正确的处治，任其进一步发展,最终将产生严重的工程危害。
1.混凝土桥梁裂缝的类型及产生的原因
混凝土结构裂缝的成因复杂、繁多，有时多种因素互相影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要因素。混凝土桥梁裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下几种：荷载引起的裂缝、温度变化引起的裂缝、收缩引起的裂缝、地基基础变形引起的裂缝、钢筋锈蚀引起的裂缝、施工引起的裂缝。
1）荷载引起的裂缝。混凝土桥梁在静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝。荷载裂缝的产生主要是在使用阶段，车辆超载和超速行驶是桥梁出现裂缝的重要原因。超载会使桥梁产生过大的变形，使受拉区和受剪区混凝土开裂；超速行驶会对桥梁结构形成强大的冲击，导致桥梁混凝土局部应力过大，形成裂缝。
2）温度变化引起的裂缝。混凝土具有热胀冷缩性质，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。引起温度变化主要因素有：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。
3）收缩引起的裂缝。在实际工程中，混凝土因收缩所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。塑性收缩发生在施工过程中，混凝土浇筑后4-5小时左右，水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，此时混凝土尚未硬化。缩水收缩是在混凝土结硬后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小时产生的收缩。影响混凝土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。
4）地基变形引起的裂缝。由于基础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、试验资料不准；地基地质差异太大；结构荷载差异太大；结构基础类型差别太大；地在冻胀；桥梁基础基于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，可能造成不均匀沉降。
5）钢筋锈蚀引起的裂缝。要防止钢筋锈蚀，应根据规范要求采用足够的保护层厚度。施工时应控制混凝土的水灰比，加强振捣，保证混凝土的密实性，防止氧气侵入，同时严格控制含氯盐的外加剂用量，沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。
6）冻胀引起的裂缝。大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而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，并导致裂缝出现。7）施工质量引起的裂缝。混凝土主要由水泥、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。在混凝土结构浇筑、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，容易产生纵向的、横向等各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。
2.混凝土桥梁裂缝的处理办法
2.1混凝土裂缝的预防措施
1）干缩裂缝预防措施。a选用收缩量较小的水泥；b混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比；c加强混凝土的早期养护及延长其养护时间；d冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护；e在品混凝土结构中设置合适的收缩缝。2）塑性收缩缝的预防措施。a选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥；b严格控制水灰比；c浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透；d及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等，或在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。3）沉陷裂缝预防措施。a对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固；b保证模板有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受力均匀；c防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡；d模板拆除的时间不能太早，拆模的先后顺序也需要注意；e在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。4）温度裂缝预防措施。a尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等；b降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下；c改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，降低水化热；d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；e加强混凝土养护。
2.2混凝土桥梁裂缝的处理办法
1）表面处理法。包括表面涂抹和表面贴补法，表面涂抹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在活动的裂缝。表面贴寂法适用于大面积漏水的防渗堵漏。2）填充法。二是填充法：用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝,作业简单,费用低。宽度小于0.3mm，深度较浅的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采用取开V型槽，然后作填充处理。3）灌浆法：此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。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。5）仿生自愈合法。仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，它模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分，在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。6）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。
3.结论
由上述可知，设计疏漏、施工低劣、监理不力，均可能使混凝土桥梁出现裂缝。因此，严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理，是保证结构安全耐用的前提和基础。在运营管理过程中，进一步加强巡查和管理，及时发现和处理问题，也是相当重要的环节。
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