桥梁砼裂缝产生原因分析及预防

桥梁砼裂缝产生原因分析及预防

李波

山东瀚潮立新建设项目管理有限公司 250000

摘要：如果采取一定的设计和施工措施，很多裂缝是可以克服和控制的。为了进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识，尽量避免工程中出现危害较大的裂缝，本文对混凝土桥梁裂缝的产生的原因作以分析、总结，并对其预防措施作以介绍。

关键词：桥梁 砼裂缝 预防

　 近年来，我国交通基础建设得到迅猛发展，各地兴建了大量的混凝土桥梁。在桥梁建造和使用过程中，混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”，经常困扰着桥梁工程技术人员。其实，如果采取一定的设计和施工措施，很多裂缝是可以克服和控制的。为了进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识，尽量避免工程中出现危害较大的裂缝，本文对混凝土桥梁裂缝的产生的原因作以分析、总结，并对其预防措施作以介绍。

1、 混凝土桥梁裂缝成因

实际上，混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，就其产生的原因，大致可划分如下几种：

1.1材料质量引起的裂缝

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。

1、水泥

（1）水泥安定性不合格，水泥中游离的氧化钙含量超标。氧化钙在凝结过程中水化很慢，在水泥混凝土凝结后仍然继续起水化作用，可破坏已硬化的水泥石，使混凝土抗拉强度下降。（2）水泥出厂时强度不足，水泥受潮或过期，可能使混凝土强度不足从而导致混凝土开裂。

（3）当水泥含碱量较高同时又使用含有碱活性的骨料，可能导致碱骨料反应。

2、砂、石骨料

（1）、砂石的粒径、级配、杂质含量。

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，如果使用超出规定的特细砂，后果更严重。砂石中云母的含量较高，将削弱水泥与骨料的粘结力，降低混凝土强度。砂石含泥量高，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抗冻性、抗渗性。（2）、碱骨料反应。碱骨料反应有三种类型：

①、碱硅酸反应。参与这种反应的骨料有流纹岩、安山岩、凝灰岩、蛋白石、黑硅石、燧石、鳞石英、玻璃质火山岩、玉髓及微晶或变质石英等。

②、碱硅酸盐反应。这种反应的骨料有粘土质岩石、千枚岩、硬砂岩、粉砂岩等。

③、碱碳酸岩反应。多数碳酸岩石没有碱活性，有特定结构的泥质细粒白云质灰岩和泥质细粒灰质白云岩才具有与碱反应的碱活性，且还须高碱度。

碱骨料反应一般需要几十年的累计，才会使反应产物积累到一定程度出现吸水吸湿膨胀，导致混凝土开裂，并加速冻融，钢筋腐锈等综合损坏。

1.2荷载引起的裂缝

结构受荷后产生裂缝的因素很多，施工中和使用中都可能出现裂缝。例如早期受震、拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工 超载、张拉预应力值过大等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋砼梁、板受弯构件，在使用荷载作用下往往会出现不同程度的裂缝。

1.3温度变化引起的裂缝

混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，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。在工程中，这类裂缝较多见，譬如桥面板、主梁或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，由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝；温度突变导致结构外表面温度突然变化，但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度，出现裂缝；大体积混凝土（厚度超过2.0米）浇筑之后由于水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温差太大，致使表面出现裂缝；蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，出现裂缝。

1.4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。塑性收缩发生在施工过程中，混凝土浇筑后4~5小时左右，此时水泥水化反应激烈，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，因此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。

缩水收缩（干缩）发生在混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。

1.5基础变形引起的裂缝

由于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、结构基础类型差别大、基础分期建造、地基冻胀、基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质段、原有地基条件变化等原因，使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。

通过以上分析，在工程裂缝中有很大一部分是可以通过设计手段、施工手段来克服。

2.材料选用上应选用符合规范要求的合格材料。

水泥应选用水化热较低的水泥，严禁使用安定性、强度不合格的水泥。粗骨料宜用表面粗糙、质地坚硬、级配良好、空隙率小、无碱性反应、有害物质及粘土含量不超过规定的石料。细骨料宜用颗粒较粗、空隙较小、含泥量较低的中砂。外掺加料宜采用减水剂等外加剂，以改善砼工作性能，降低用水量，减少收缩。

2.1对于荷载引起的裂缝

在设计外荷载作用下，由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。例如两铰拱桥拱脚设计时常采用布置“X”形钢筋、同时削减该处断面尺寸的办法设计铰，理论计算该处不会存在弯矩，结构计算时，计算模型合理；结构受力假设与实际受力符合；荷载没有少算或漏算；内力与配筋计算没有错误；结构安全系数足够。结构设计时考虑施工的可能性较大；设计断面充足；构造处理妥当；设计图纸交代清楚等。

2.2对于温度变化引起的裂缝主要预防措施：

一是尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。二是减少水泥用量?将水泥用量尽量控制在450kg／m3以 下。三是降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。四是改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量?降低水化热。五是改善混凝土的搅拌加工工艺，在传统的“三冷技术”的基础上采用“二次风冷”新工艺，降低混凝土的浇筑温度。六是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，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。七是加强混凝土温度的监控，及时采取冷却、保护措施。八是加强混凝土养护，混凝 土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并注意洒水养护，适当延长养护时间，保证混凝土表面缓慢冷却。

2.3对于收缩引起的裂缝主要预防措施是：

一是选用收缩量较小的水泥，一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用量。二是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。三是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。四是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。五是在混凝土结构中设置合适的收缩缝。对于超长的建筑物或构筑物，掺加微膨胀剂等，也可基本解决砼的早期干缩问题

2.4对于基础变形引起的裂缝主要预防措施是：

一是加强地基的检查与验收工作，基坑开挖后应及时通知勘察及设计单位到现场验收，对较复杂的地基，设计方在基坑开挖后应要求勘察补钻探，当探出有不利的地质情况时，必须先对其加固处理，并经验收合格后，方可进行下一步施工。二是开挖基槽时，要注意不扰动其原状结构。三是控制建筑物有长高比，长高比越小，整体刚度越大，调整不均匀沉降的能力越强。四是合理地调整各部分承重结构的受力情况，使荷载分布均匀，尽量防止受力过于集中。五是正确地设置沉降缝。

综上分析，桥梁砼结构裂缝应针对成因，贯彻预防为主的原则，加强设计施工及使用等方面的管理，确保结构安全和避免不必要的损失。