混凝土桥梁：裂缝、成因、预防、措施.docx

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1、混凝土桥梁：裂缝、成因、预防、措施摘要：混凝土桥梁裂缝是目前普遍存在而又难以解决的市政工程 实际问题，本文对混凝土桥梁裂缝问题进行了探讨和分析，并提出 了一些相应的预防方法及措施，以延长混凝土桥梁的使用寿命减 少混凝土桥梁裂缝产生的机率。关键词：混凝土；桥梁裂缝；成因；预防措施引言随着经济的发展，市政工程建设取得了突飞猛进的发展，混凝土 在现代工程建设中占有重要地位。混凝土桥梁工程中裂缝几乎无处 不在，混凝土裂缝这一 “常见病”、“多发病”，时常困扰着桥梁工 程技术人员。问题的提出混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成 的非均质脆性材料。受混凝土施工、自身变形、约束等一系列因

2、素 影响，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝， 正是由于这些初始缺陷的存在使得混凝土呈现出一些非均质的特 性。微裂缝通常是一种无害裂缝，根据情况不同，混凝土允许裂缝 宽度为之间不等，在这个区段内，对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害。但是在混凝土受到荷载、温 差等作用之后，微裂缝就会不断的扩展和连通，最终形成我们肉眼 可见的宏观裂缝，也就是混凝土工程中常说的裂缝。在混凝土桥梁建造和使用过程中，因裂缝而影响工程质量甚至导混凝土桥梁裂缝的浮现不仅会降低建造物的抗渗能力，也会影响 影响建造物的耐久性、承载能力和使用功能。严格按照国家有关规 范要求和技术标准来改善混凝土的性

3、能加强养护 在运营管理过 程中，加强管理，采取各种有效的措施来预防裂缝的浮现和发展， 保证建造物安全、稳定的工作，对于保证混凝土桥梁质量，延长混 凝土桥梁的使用寿命是十分有利的。参考文献公路桥涵施工技术规范（）公路桥涵养护规范（）钟爱成 孙勇谢剑学等 泵送混凝土裂缝成因及防治建材技术与应用傅志勇浅析水泥混凝土路面裂缝的成因及预防措施西部探矿工程罗辉 混凝土的施工温度与裂缝交通世界 建养机械孙丽华防治混凝土质量通病的几项措施山西建造张明朝浅谈钢筋锈蚀对钢筋混凝土桥梁耐久性的影响工程技术与管理，陈清波浅谈混凝土路面断板原因及防治措施技术与市致桥梁垮塌的报导屡见不鲜。但是如果采取一定的技术措施，加强

4、 施工质量管理的力度，就可以对混凝土桥梁裂缝进行预防和控制。混凝土桥梁不同裂缝的成因温度变化引起的裂缝混凝土产生裂缝的原因有多种 而温度变化是最主要的因素。混 凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或者内部温度发生变化时，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。在某些大跨径桥梁 中，温 度应力可以达到甚至超出荷载应力。引起温度变化的主要原 因：（）水化热：混凝土硬化期间水泥放出大量水化热内部温度 不断上升 在表面引起拉应力，导致表面浮现裂缝。后期在降温过 程中由于受到基础或者老混凝土的约束又会在混凝土内部浮现拉 应力。（）气温的日较差、年

5、较差：桥面板、主梁或者桥墩侧面 受太阳曝晒后，温度明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布。 受到自身约束作用，局部拉应力变大，浮现裂缝。而当大气温度低 于零度时，吸水 饱和的混凝土浮现冰冻，游离的水转变成冰，体 积膨胀 ，混凝土产生膨胀应力。同时混凝土凝胶孔中的过冷 水（结冰温度在度以下）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，并导致裂缝浮现。冬季施工时对预应力 孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。收缩引起的裂缝在实际施工中，混凝土因收缩引起的裂缝是最常见的。许多混凝 土的内部湿度变化很小或者变化较慢 但表面湿度可能变化较大甚 至发生剧

6、烈变化，表面干缩变形受到内部混凝土的约束往往导致 裂缝。混凝土收缩裂缝的特点是大部份属表面裂缝，裂缝宽度较 细，且纵横交织，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、骨料品种、水灰 比、外掺齐！J、养护方法、外界环境、振捣方式及时间。在混凝土收 缩种类中，塑性收缩和缩水（干缩）收缩是混凝土产生裂缝的主要 原因。塑性收缩指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩 裂缝普通在干热或者大风天气浮现，塑性收缩所产生量级很大，可 达摆布，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不联贯状态。裂 缝产生的主要原因：混凝土在终凝前几乎没有强度或者强度很小，

7、或者者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或者较大风力的影 响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混 凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法反抗其本身收缩, 因此产生龟裂。缩水（干缩）收缩缩水收缩多浮现在混凝土养护结束后的一段时偶尔是混凝土浇 筑完毕后的一周摆布。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩，这种收缩 是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度 不同而导致变形不同的结果：混凝土受外部条件的影响，表面水分 损失过快，变形较大，内部湿度变化较小变形较小，较大的表面干 缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。地基变形引起的沉陷裂缝由于基础竖向不均匀沉降或

8、者水平方向位移，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。此类裂缝多 为深进或者贯通性裂缝，其走向与沉陷情况有关，普通沿与地面 垂直或者呈角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂 缝宽度往往与沉降量成正比关系。地基变形稳定之后，沉陷裂缝也 基本趋于稳定。形成沉陷裂缝的主要原因有：地质勘察精度不够、试验资料不许； 地基地质差异大；结构地基土质不匀、松软；结构荷载差异大；回 填土不实或者浸水；模板刚度不足，模板支撑间距过大或者支撑底 部松动；冬季模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降， 导致混 凝土结构产生裂缝；桥梁建成以后 桥梁基础遭遇滑坡体、 溶洞或者活动断层

9、等不良地质灾害时，原有地基条件变化，造成不 均匀沉降。施工材料质量不合格引起的裂缝混凝土主要由水泥、砂、石、集料、拌和水及外加剂组成。配置 混凝土所采用材料质量不合格，是导致结构浮现裂缝的原因。（）水泥。水泥出厂时强度不足、水泥受潮或者过期，使混凝土 强度不足，从而导致混凝土开裂。水泥含碱量较高（超过）,产生碱骨料反应，导致裂缝的产生。（）砂、石、集料。砂石粒径 太小、级配不良、空隙率大，杂质含量高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，若使用超出规定的 特细砂，混凝土裂缝将更为严重。（）拌和水及外加剂。拌和水或 者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。

10、采 用含碱的外加剂，对碱骨料反应也有影响。钢筋锈蚀引起的裂缝钢筋锈蚀的直接结果是钢筋的截面积减少，不均匀锈蚀导致钢筋 表面凹凸不平，应力集中，使混凝土胀裂。此种类型的裂缝多为纵 向裂缝，沿钢筋的位置浮现。同时钢筋锈蚀还可使钢筋的力学性能 退化、强度降低、脆性增大、延性变差，导致构件承载力降低。影响钢筋混凝土桥梁钢筋锈蚀的主要因素：（）混凝土的保护层 厚度、完好程度及混凝土的密实度保护层厚度对钢筋锈蚀的影响呈线性关系，我国新修订的公路 钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中，关于钢筋的最小保 护层厚度作出相关规定，要求随着使用环境条件的劣化，混凝土保 护层厚度也应随之增加。混凝土的密实度影响着混

11、凝土的渗透性， 渗透性高的混凝土更容易发生锈蚀。（）混凝土的碳化程度。混凝 土的碳化降低了混凝土的碱度，造成 值降低，给钢筋脱钝提供 了可能。钢筋的失重率与混凝土的碳化深度呈线性关系，因此混凝 土的碳化程度对钢筋锈蚀有重大影响。（）环境条件。环境对钢筋 锈蚀的影响主要有以下几个方面：温度、湿度、二氧化碳的浓度、 氧气的浓度以及侵蚀性介质的浓度。对于钢筋混凝土桥梁来说，影 响最大的是湿度，当桥梁处在湿度较大的环境下，特别是水位浮动 的桥墩部位和浪溅区，最容易发生锈蚀。（）氯离子的影响。氯化 物是一种很危（wei）险的侵蚀介质，但是拌合水与外加剂中普遍 存在氯离子，特别是在我国北方地区，为保证冬季

12、交通畅行，向 道路、桥梁及城市立交桥等撒除冰盐，大量使用的氯化钠和氯化 钙，使得氯离 子渗入混凝土，引起钢筋锈蚀破坏。施工工艺不合理引起的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，施工工艺不合理、施工质量低劣，很容易导致裂缝的浮现。施工工艺不合理产生裂缝的原因：不按设计图纸施工，擅自更改 结构施工顺序；不了解预制结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、 安装；改变结构受力模式；不对结构做机器振动下的疲劳强度验算； 不按级配配料，水灰比控制不许；板块厚薄不一致；振捣不密实、 不均匀；浇筑过快；混凝土搅拌、运输时间过长、机械故障间断时 间过长造成混凝土强度不均匀、塌落度过低

13、；初期养护急剧干燥， 表面浮现不规则的收缩裂缝；分层浇筑时，接头部位处理不好；分 段现浇时，混凝土接触面凿毛、清洗不彻底，后浇混凝土养护不到 位；施工时拆模过早。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，主 要有直接裂缝与次应力裂缝两种。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。影响荷载裂缝的产生的因素有：设计不合理、设计误差；施工阶 段不加限制地堆放施工机具、材料；过早开通交通，在混凝土尚未 达到设计强度之前，就承受外界荷载的作用；超出设计载荷的重型 车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生大风、大雪、地震、

14、爆炸等灾害性天气或者突发事件。混凝土桥梁裂缝的控制措施温度的控制防止裂缝、减轻温度应力着手点是 改善骨料级配、采用硬性混 凝土、掺混合料、加引气剂或者塑化剂等方法来减少混凝土中的水 泥用量；拌和混凝土时加水或者用水将碎石冷却以降低混凝土的 浇筑温 度；高温天气下浇筑混凝土时减少浇筑厚度利用浇筑层 面散热；在混凝土中埋设水管 通入冷水降温；在规定时间内进行 拆模；气温骤降时实行表面保温以免混凝土表面产生急剧的温 度梯度；在寒冷季节对于施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或 者薄壁结构 采 取保温措施；合理地安排施工工序 避免过大的高 差；避免长期暴 晒，采取加盖挡风棚等相应的措施，避风遮阳。收缩裂缝

15、的预防塑性裂缝的主要预防措施选用收缩量较小的水泥，普通采用中低热水泥和粉煤灰水泥，降 低水泥的用量；混凝土的干缩受水灰比的影响较大，水灰比越大 干缩越大，因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比，同时 掺加合适的减水剂；严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比，混凝 土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量；加强混凝土 的早期养护，并适当延长混凝土的养护时间。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；在混凝土结构中设置 合适的收缩缝。干缩裂缝的主要预防措施选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或者普通硅酸盐水泥；严 格 控制水灰比，掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度及和易性,

16、减少水泥及水的用量；浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿 透；及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等，保持混凝土终 凝前表面湿润，或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护；在高 温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，及时养护。沉陷裂缝的预防对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加 固；保证模板有足够的强度和刚度，且支撑坚固，并使地基受力均 匀；防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡；模板拆除的时间不能太 早，且要注意拆模的先后次序；在冻土上搭设模板时要注意采取一 定的预防措施。施工材料的控制与管理在施工中要严格检查水泥的出厂强度、水泥是否受潮或者过期、 水泥含碱量；施工单位必须按照规范要求对

17、每批水泥尽可能进行 强度安定性实验；检查骨料的级配和杂质含量，发现所购进的骨 料级配与原试验级配不符时，必须及时调整施工配合比；检查含 泥量，严禁水泥含泥量超标；检查拌和水及外加剂中氯化物等杂 质含量，用于桥梁混凝土施工的原材料应认真筛选。钢筋锈蚀的预防要防止钢筋锈蚀，设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用适 当的保护层厚度（保护层亦不能太厚，否则构件有效高度减小，受 力时将加大裂缝宽度）；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；严格控制含氯盐的外加剂用 量，同时可在钢筋表层涂刷防腐涂料。加强施工工序的管理严格按照设计图纸施工，不得擅自更改结构施工顺序；通过设

18、计 交底了解预制结构受力特点，不改变结构受力模式；严格控制混凝 土配合比、水灰比、水砂石水泥等材料的计量及板块厚度；严格控 制混凝土拌和时间和运输距离，尽可能避免混合料产生离析现象； 混凝土振捣密实；保证施工机械的完好率、运输车辆的合理性，避 免施工中断；做好分层分段浇注工作；控制好拆模时间。加强混凝土桥梁的养护及时养生非但有利于混凝土强度的形成，还可以预防裂缝的发 生。混凝土内部的水化反应需要一定的水分，同时放出大量的热， 表面水分迅速蒸发，而热量却不宜散失，如不及时以湿麻袋等材料 进行养生很难保证水化反应所需的水分，也难以使混凝土内外温差 减少，极易浮现收缩裂缝。在混凝土达到设计强度之后，再进行通 车，同时严禁超出设计载荷的重型车辆过桥。结束语