浅谈混凝土桥梁裂缝的原因与处理方法

摘 要：目前，混凝土是使用最为广泛的建筑材料，其取材简单、价格低廉、抗压强度高、浇筑形式灵活，且有较好的耐火性、不易风化。但是混凝土抗拉能力较弱，在各种应力及其他因素作用下容易产生裂缝。因此，研究解决混凝土的裂缝问题是非常必要且有着重大积极意义的。

关键词：混凝土桥梁裂缝；处理方法

混凝土结构裂缝的原因是相当复杂的，有时候是多种因素共同作用的结果，根据日常生产作业中的经验及相关文献资料，我们知道混凝土桥梁裂缝的种类，就其产生的原因，大致划分如下几种：

一、荷载引起的裂缝

1.外荷载引起的直接应力是产生裂缝最为主要的原因。该因素贯穿于项目实施的设计、施工、使用的整个过程，具体分析如下：（1）设计计算阶段：设计阶段的合理与科学与否，已经决定了结构物在力学方面各种特征的适应性，考验着设计者是否完全科学合理的考虑了各种因素：结构计算时不计算或部分漏算；建立的模型不合理，改变了受力特征；结构受力假设与实际受力不符，使得引用的计算公式或原理有误；主观性过强，谨慎性不足，造成荷载少算或漏算，内力与配筋计算错误，结构安全系数不够；有时候甚至不考虑施工的可行性；设计断面不足或不具有代表性；钢筋设置偏少或布置错误；结构刚度未经严格核算。这些都可能导致桥梁结构物的裂缝产生。（2）施工阶段：局部荷载超标（如无限制地堆放施工机具、材料）；不了解预制结构结构受力特点，操作规程不合理，随意翻身、起吊、运输、安装；野蛮施工，不按设计图纸施工，擅自变更结构施工顺序，改变结构受力模式；施工支架的刚度或基础处理不到位等。（3）使用阶段：桥梁在使用阶段，有着许多不可预见的非常规荷载：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、爆炸等。2.外荷载引起的次生应力产生的裂缝。（1）在设计外荷载作用下，结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算时未予考虑，在某些部位引起次应力导致结构开裂。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，理论上该处不会存在弯矩，但实际仍有弯矩产生，以至出现裂缝而导致钢筋锈蚀。（2）桥梁结构中凿槽、开洞等，在常规计算中难以建立标准的模型进行计算，通常根据经验设置受力钢筋。根据已有的研究成果，受力构件挖孔后，局部产生巨大的应力集中。在长跨预应力连续梁中，经常在跨内根据截面内力需要截断钢束，设置锚头，在锚固断面附近经常出现裂缝。

二、施工材料及工艺引起的裂缝

1.严格控制混凝土原材料的质量，特别注意控制骨料的含泥量，含泥量的增加会大大降低混凝土的抗拉强度。加强振捣，在施工条件的允许下进行二次振捣，以提高混凝土的抗裂性，同时还可有效防止塑性裂缝。

2.大体积混凝土施工时，短时间内产生大量水化热，极易因内外温差太大造成裂缝。应选择水化热低的水泥品种，限制水泥的用量；降低骨料入模温度，采取混凝土表面的保温措施，提高混凝土表面温度，缩小内外温差。必要时采用循环冷却系统进行内部散热，或采用薄层连续浇筑以加快散热。

3.在气候干燥的环境里，养护不到位，表面水分散失过快、混凝土冻胀以及大气温度湿度变化均能引起裂缝，可以采取加强混凝土在凝结硬化过程中的自然养护、蓄热养护、采用引气剂使混凝土内部气泡均匀分布以及采用预留温度伸缩缝等措施。

4.在桥梁下部结构的施工中，通常采用对拉螺栓来固定模板。这样就会在表面形成一道贯穿性的毛细孔，毛细孔在外部水压力作用下，产生渗水现象，为发生冻胀裂缝提供了条件。因此，为了减少或消除冻胀裂缝，下部结构施工中，必须尽量减少对拉螺栓的使用。

5.为了按既定工期完成任务，经常要安排冬季施工，这样因冻胀或加入氯盐防冻剂而产生裂缝的几率就相当大。为了消除不利影响，可以采用电气加热法、暖棚法、蒸汽加热法养护以及掺入非氯盐防冻剂。

三、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活载应力。引起温度变化主要因素有：

1.日照与骤然降温。结构物暴露面受太阳曝晒后，温度明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布。由于受到自身固定形式的约束作用，导致局部拉应力变大，出现裂缝；结构表面的温度骤降、内部温度变化却相对缓慢，使得内外变形不匀均产生局部应力导致裂缝。2.水化热。在施工过程中，大体积混凝土浇筑之后由于水泥水化放热，致使内外温差太大，导致表面出现裂缝。3.根据实际的施工经验：预制T梁之间横隔板安装时，支座预埋钢板与调平钢板焊接时，若焊接措施不当，铁件四周混凝土轻易的就烧伤开裂；采用电热张拉法张拉预应力构件时，预应力钢材温度可升高至300℃甚至更高，混凝土构件也会轻易开裂。

四、混凝土桥梁裂缝的处理建议

随着混凝土技术的提高以及其越来越广泛的应用，人们也积累了更多的防止其裂缝的方法，使得混凝土技术更好地为人类文明服务。

1.灌浆法：利用压送设备（压力0.2～0.4Mpa）将补缝浆液注入砼裂隙，达到闭塞的目的，该方法属传统方法，效果很好。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。

2.电化学防护法：是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。

3.是结构补强法：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。

4.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，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补（土工膜或其它防水片）法适用于大面积漏水（蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝）的防渗堵漏。

5.混凝土置换法：是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有：普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

6.仿生自愈合法：是一种新型裂缝处理方法，它模仿生物组织自动分泌某种物质修复创伤部位的机理，在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分（如含粘结剂的液芯纤维或胶囊），在混凝土内部形成仿生自愈合网络系统。