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论混凝土桥梁裂缝的成因与防治
摘要：混凝土桥梁开裂是工程中比较常见的病害，首先，分析混凝土桥梁裂缝形成的原因，其次，提出预防桥梁混凝土裂缝的措施，最后，介绍几种常用混凝土裂缝治理方法，可供工程施工管理人员参考。关键词：桥梁 混凝土 混凝土裂缝
随着社会的不断进步，国家加大了对桥梁的投资，混凝土在桥梁结构中的应用也越来越多，但是，相应暴露出来的质量问题也越来越多，其中，混凝土结构产生的裂缝问题，尤为突出，是一个迫切需要解决的技术难题。虽然理论上，结构裂缝是不可避免的现象，但通过施土中的技术管理措施，减少和控制裂缝是完全可能的。笔者根据多年的桥梁施工管理经验，谈谈有关桥梁混凝土裂缝出现的原因、预防措施和处理方法，可供桥梁施工管理人员参考。
一、混凝土桥梁裂缝形成的原因
（一）水泥水化热
混凝土浇筑初期，水泥在水化过程中产生大量水化热，使混凝土的温度迅速上升。但由于混凝土表面散热条件较好，热量可以向大气中散发，因此温度上升较少；而混凝上内部由于散热条件较差，热量散发慢，水泥散发的热量不易散失，导致温度上升较多。水泥水化热引起的温度变化与混凝土的品质有关，如水泥和粉煤灰的用量，单位体积水泥水化放热量，并随混凝土的龄期按指数关系增长，一般在3－5天达到最高温度。随着龄期的增长，弹性模量的增高，对混凝土内部降温收缩的约束也愈来愈大，以至产生了很大的拉应力，当混凝土抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，便开始出现温度裂缝。
（二）地基不均匀沉降
当地基发生不均匀沉降时，会引起构件的约束变形，使结构内部拉应力发生变化，而一旦结构内部拉应力超过自身的抗拉强度时，在结构的薄弱部位就会产生沉降裂缝。在桥梁工程中，不均匀沉降裂缝产生的原因主要有以下几种：
1．地质勘察精度不够、试验资料不准。在没有充分掌握地质情况下就进行设计、施工，这是导致地基不均匀沉降的主要原因。
2．地基地质条件差异太大。建造在山区沟谷的桥梁，河沟处的地质与山坡处的地质条件差异较大，河沟中甚至存在软弱地基，地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降。
3．结构荷载差异太大。在地质情况大概一致的条件下，当各部分基础荷载差异太大时，有可能引起不均匀沉降，例如高填土箱形涵洞中部比两边的荷载要大，中部的沉降就要比两边大，箱涵可能开裂。
4．结构基础类型差别大。同一桥梁中，混合使用不同基础如扩大基础和桩基础，或同时采用桩基础但桩径或桩长差别大时，或同时采用扩大基础但基底标高差异大时，也可能引起地基不均匀沉降。
5．地基冻胀。在低于零度的条件下含水率较高的地基土因冰冻而膨胀，而一旦温度回升，冻土融化，地基下沉，因此地基的冰冻或融化均可造成不均匀沉降。
6．桥梁建成以后，原有地基条件变化。如大多数天然地基和人工地基浸水后，尤其是黄土、膨胀土等特殊地基土，土体强度遇水下降，压缩变形加大，均可能造成不均匀沉降。
（三）温差变化
混凝土在施工期间，外界气温变化的影响很大。混凝土的内部温度是浇筑温度、水化热的绝热温升和结构散热降温等各种温度的叠加之和，外界气温愈高，混凝土的结构温度也愈高，如外界温度下降，会增加混凝土的降温幅度，特别是在外界气温骤降时，会增加外层混凝土与内部混凝土的温差。温度应力是由温差引起的变形造成的，温差愈大，温度应力也愈大。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。
（四）混凝土收缩变形
实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。混凝土中含有大量空隙、粗孔及毛细孔，孔隙中存在水分，而水分的活动将影响到混凝土的一系列性质，引起混凝土的收缩变形，导致裂缝的产生。混凝土的收缩变形主要有以下几种形式:
1．自由收缩。它是混凝土硬化过程中由于化学作用引起的收缩，是化学结合水与水泥的化合结果。
2．塑性收缩。混凝土浇筑初期，水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现水分急剧蒸发现象，引起混凝土失水收缩，此时骨料与胶合料之间产生不均匀的收缩变形。
3．碳化收缩。它是指大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。
4．干缩。水泥石在干燥和水湿的环境中要产生干缩和湿胀作用，最大的收缩发生在第一次干燥之后。（五）钢筋锈蚀引起的裂缝
由于保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长几倍，从而产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。
（六）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，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。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失很大。当混凝土中骨料空隙多、吸水性强，骨料中含泥土等杂质过多，混凝土水灰比偏大、振捣不密实，养护不力使混凝土早期受冻等，均可能导致混凝土冻胀裂缝。
（七）施工方法和施工工艺质量的原因
在混凝土结构构件制作、运输、安装过程中，施工方法不合理、施工质量较低，容易产生各种形式的裂缝，产生裂缝的原因主要有以下几方面：
1．骨料进场控制不严:碎石厂对碎石的分级生产控制不严格，施工单位进场的石子混堆、混放，导致混凝土拌合物和易性性能差，造成混凝土质量波动，质量差的混凝土容易产生裂缝。
2．施工前对支架压实不足或支架刚度不足，浇筑混凝土后支架不均匀下沉；施工时模板刚度不足，在浇筑混凝土时，由于混凝土自重和侧向压力的作用使得模板变形。
3．混凝土浇筑供料速度不及时，连续性差，搅拌时间控制不好。
4．混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大。
5．混凝土振捣不密实、不均匀，漏振或过振，出现蜂窝、麻面、空洞，导致截面削弱、钢筋锈蚀或其他荷载裂缝。
6．混凝土养护不到位，会使混凝土的水分流失，混凝土失水后表面产生拉应力混凝土开裂，出现不规则的裂缝。
7．施工时拆模过早，混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。
二、桥梁混凝土裂缝的控制与预防措施
针对以上提及的几种原因，应该采取以下几种措施来控制与预防桥梁混凝土裂缝的产生。
（一）设计措施
1．采取合理的结构形式和合理的分块。混凝土工程施工中如果允许设置水平施工缝，应根据温度裂缝的要求进行分块，且设置必要的连接方式。
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