钢筋混凝土桥梁裂缝成因分析和防治方法
褚新法
宁波交通工程建设集团有限公司 浙江省 315033
摘要：近年来，随着经济的增长，我国的基础设施建设不断完善，各地纷纷修建大量钢筋混凝土桥梁。钢筋混凝土桥梁的裂缝不仅影响桥梁的整体外观，而且严重威胁着人们的生命财产安全，因此必须采取有效措施进行合理的防治。基于此，本文详细探讨了钢筋混凝土桥梁裂缝成因和防治措施。
关键词：钢筋混凝土；桥梁；裂缝；成因；防治措施
随着我国现代化建设的快速发展，交通运输业也在迅速发展，钢筋混凝土桥梁的建设已成为当务之急。随着钢筋混凝土桥梁的投入使用，钢筋混凝土桥梁的安全显得尤为重要。同时，裂缝的发生对工程质量有影响，桥梁垮塌的情况时有发生，因此，研究分析钢筋混凝土桥梁裂缝成因和防治措施具有重要意义。
一、钢筋混凝土桥梁裂缝原因
1、荷载引起裂缝。荷载裂缝是指混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝，主要有直接应力裂缝、次应力裂缝。其中，直接应力裂缝产生是由设计、施工、使用原因引起的。设计原因为设计计算结构受力与实际受力不符，结构安全性系数不高。如梁板结构的弯曲、剪切裂缝，正弯矩裂缝一般位于跨中，从底边开始向上发展，悬臂结构负弯矩区裂缝通常在支座附近，由上向下发展，剪切裂缝通常发生在受弯结构和压弯结构的支座附近，由下开始，沿着与轴线成45°左右开裂；施工原因为施工时不按施工设计图要求的加载顺序进行，改变结构受力模式；使用原因主要有超载车辆或撞击。次应力裂缝产生原因有结构物实际工作状态同常规计算有出入或应力集中导致混凝土出现开裂。
2、温度变化引起裂缝。温差裂缝即由于混凝土自体温度变化及其与环境温度差异使混凝土自体收缩不均而产生的裂缝。温度变化考虑的因素有年温差、日照、骤然降温、水化热等。由于早期混凝土构件被模板等材料隔离，水泥水化所产生的热量无法及时散发到空气中，故在初始24h内混凝土温度将升高，过几天后随着热量的散发混凝土将变冷，此时混凝土会产生收缩，这种收缩因受结构内部钢筋及外部模板等约束而使混凝土开裂；冬季施工时，由于混凝土散热快，其内部温度高，而表面温度受环境影响而较低，表面混凝土的收缩率大于混凝土内部的收缩率，从而使表面混凝土产生裂缝。
3、收缩引起的裂缝。收缩性质的混凝土裂缝在浇筑中产生，此过程中混凝土的体积由于桥梁工程建筑中使用的大体积混凝土会在散热后逐渐硬化而出现裂缝，并且其收缩效果越明显裂缝会越大。在钢筋混凝土桥梁施工中，无论是混凝土原材料、添加剂等，还是施工中使用的水泥量及用水量，都可能使混凝土形成收缩性裂缝。为了在施工中避免混凝土裂缝的产生，应在选材时就要留心，注重对原材料质量方面的选取要求及混凝土用材的比例问题，还需科学养护混凝土，混凝土裂缝的产生由凝胶膨胀度或收缩度造成，而凝胶正是受混凝土浇筑时的用水量和水泥量影响。
4、地基形变引起的裂缝。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、冻胀引起的裂缝。低温环境下，混凝土中的游离水可能会冰冻凝固，体积膨胀9%，产生膨胀应力，最终导致开裂，同时低温环境还会引起混凝土强度降低，加速裂缝的产生过程。混凝土中骨料种类、水灰比、养护情况都会影响冻胀裂缝的产生和发展。
二、钢筋混凝土桥梁裂缝的防治措施
1、荷载裂缝的防治措施。
施工前必须熟悉图纸，仔细研究预制构件在预制、吊运及安装等过程的结构受力特点，认真编制施工组织设汁方案，严禁在安装好的预制构件上随便堆存施工机具及各种材料。在桥梁运行阶段，禁止超过设计荷载的车辆经过。
2、加强材料控制。从钢筋混凝土桥梁裂缝的角度来分析，材料不合格会导致裂缝的出现，并由此引发的问题难以在短期内得到解决。为了少钢筋混凝土桥梁裂缝病害的出现，需在今后的钢筋混凝土桥梁裂缝预防、控制中，不断加强材料控制，确保材料的采购、运输、进场、检测都符合规定要求。需注意的是，材料控制工作，一定要注重差异性，不能总按简单模式来应对，否则很难提高材料质量。骨料：要选择质地坚硬、级配良好的粗骨料，减少骨料空隙率，增加骨料填充率。混凝土：为提高混凝土性能，混凝土中需掺加一定外加剂，外加剂用量和品种都要严格控制；为控制收缩变形，要进一步减少水和水泥的用量，根据项目实际情况选择合适的混凝土强度等级，同时重视养护工作。通过对施工材料质量的把控，可有效减少裂缝的出现。
3、有效控制温度。控制水泥温度在施工中是一个控制桥梁混凝土裂缝的有效措施，水泥的散热工作容易实施，此外，减小运输距离、采用冷却拌及骨料的浇水冷却等都对水泥的降温有帮助。一旦在混凝土浇筑中，温度差得到了有效控制，混凝土内外应力作用对混凝土的影响将会降低。另外，还可选择低温时浇筑，比如低温季节，或一天中低温时间段进行浇筑，尽量错开高温季节和高温时间段施工。此外，为了将混凝土的入模温度最大限度地进行降低，最好能全程以冷水覆盖泵送混凝土的输送管道上，从而有效降低太阳的辐射热能，减少泵送过程中混凝土吸收的热量。
4、收缩裂缝防治措施。选择收缩量较小的水泥品种，通常选择中低热水泥及粉煤灰水泥，从而进一步减少水泥用量。必须严格控制好水灰比，并掺入适量的减水剂。对于混凝土搅拌及施工中的配合比必须严格控制，特别是用水量，严禁用超过设计的用水量。强化混凝土的早期养护工作，并适当增加混凝土养护时间。冬季应适当增加混凝土保温覆盖时间，并涂刷一定量养护剂。此外，在混凝土结构中应设置适量的收缩缝。
5、冻胀裂缝防治措施。冬季施工时，为有效保证混凝土在低温或负温条件下硬化，可采用暖棚法、地下蓄热法、电气加热法、蒸汽加热法养护，也可在混凝土拌合水中掺入防冻剂。混凝土开裂常出现在桥梁建设和使用中，对桥梁工程技术人员造成了很大困扰。因此，施工人员要正确认识裂缝的产生原因，并能提出合理的防治措施，进一步提高桥梁工程寿命，从而有效保障人身财产安全。
6、裂缝的处理
1）表面处理法。在实际施工中，可在混凝土表面涂上一层树脂保护膜，这样能起到一定的保护作用。混凝土表面施工时，要先清理混凝土表面杂质、灰尘，再用清水冲洗，确保其表面干燥，然后在混凝土表层涂抹树脂，这样能避免雨水渗透到混凝土内部，减少混凝土裂缝和渗漏现象的发生。
2）填充法。对于一些较宽的裂缝，可用填充法来处理，操作简单、修补费用低，在实际处理混凝土裂缝中备受欢迎，这样不仅能提高桥梁结构防水性，同时也可减少钢筋锈蚀。
3）局部修补法。桥梁在使用阶段所受承载力大，受许多因素影响会产生大小不同的裂缝，若裂缝未及时处理，将会影响混凝土耐久性及结构强度。因此，可采用局部加强、灌浆法或预应力锚固等方法来处理和修补裂缝。
总之，随着我国交通行业的快速发展，钢筋混凝土在整个交通行业取得了越来越广泛的应用，为我国的交通行业做出了重要贡献。然而，有关钢筋混凝土桥梁裂缝而影响工程质量，甚至导致桥梁垮塌的报道屡见不鲜。因此，施工中必须采取一定措施来防治钢筋混凝土裂缝的产生。
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