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1、桥梁混凝土裂缝处理成因分析及防止 摘要:本文介绍了混凝土结构的裂缝种类、分析了混凝土产生裂缝的原因。混凝土裂缝产生原因主要受材料的选用、混凝土下沉和泌水、混凝土的配合比、施工原因等多方面原因造成的。并提出了相应的处理方案。 关键词:混凝土；裂缝；种类；水化热；分析；控制 1 概述 混凝土的裂缝问题是工程界最难解决的问题之一。在国内迄今所修建的混凝土箱梁桥中，在施工阶段和运营阶段，箱梁上均存在较多的开裂现象，这一问题至今尚未得到较好的解决，已成为多年来困扰工程技术界的一个难题。 2 混凝土的裂缝的种类 虽然使混凝土结构产生裂缝的原因很多，但混凝土桥梁裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下：
2、2.1 荷载裂缝 荷载裂缝是指外荷载作用下构件内的拉应变超过混凝土的极限拉应变所致，根据构件的受力特征不同有受拉、弯拉、剪切和扭转等裂缝形态。在实际工程中，荷载裂缝占20%。在混凝土箱梁中，荷载裂缝包括正截面抗裂能力不足所导致的弯曲裂缝、斜截面抗裂能力不足所导致的腹板斜裂缝和预应力锚下局部承压区域抗裂能力不足所导致的锚下纵向裂缝。 2.2 非荷载裂缝 非荷载裂缝是指材料收缩、温度变化、钢筋锈蚀、地基不均匀沉降、施工工艺不合理以及施工养护不当等引起的裂缝。非荷载裂缝是混凝土裂缝的主要形势。 3 非荷载裂缝及其成因分析 3.1材料原因引起的裂缝 由于混凝土是由水泥、砂、骨料、水和外加剂等按一定比例
3、配合、拌制成拌合物，经过一点时间硬化而成的人造石材。所以水泥品质、钢筋锈蚀、骨料性质、外加剂都是混凝土裂缝产生的原因。 （1）水泥细度、水泥中含碱量、C3A、C3S等都对混凝土裂纹的产生有一定的影响。水泥颗粒过细会导致混凝土水化速度快，水化快的水泥颗粒水化热释放得早，因水化快消耗混凝土内部的水分较快，引起混凝土的自干燥收缩。而碱能促进水泥的收缩开裂，高含碱量的水泥会生成抗裂性能差的凝胶，加重混凝土后期的干燥收缩，所以不论骨料是否有活性，都应当限制对水泥和混凝土中的含碱量。 （2）骨料的粒径、级配、有害物质的含量等也都是引起混凝土裂缝的重要 因素。特别是骨料中的含泥量和骨料的碱性很有可能引起混凝
4、土开裂。所以一般严格控制骨料中的含泥量和骨料的碱性含量。 （3）拌合水及外加剂。拌合水或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。 3.2 温差引起的裂缝 水泥的水化反应会释放出大量的热量，每克水泥大约放出500J的热量。水泥用量在300kg/m3左右时，混凝土在绝热情况下由于水泥水化热将导致混凝土内部温度上升为3040左右。在实际结构中，内部因水化热产生蓄热的同时，构件表面还产生放热，使得构件内存在内表温度差。通过水化热测试结果显示混凝土入模温度为36，腹板内混凝土在其浇筑后18h达到最大温升73.5，混凝土内外表面温差在混凝土浇筑后22h达到最大值40.5（见图1、实测新浇梁段腹
5、板厚度中心处温度及其表面温度和日照温度、图2、实测新浇梁段腹板内温差）。 混凝土入模温度为36，腹板内混凝土在其浇筑后18h达到最大温升73.5，混凝土内外表面温差在混凝土浇筑后22h达到最大值40.5（见图2）。规范规定：大体积混凝土内外温差不得超过25。混凝土入模温度过高以及并未采取特别的养护措施，致使腹板混凝土浇筑后的绝对温升较大，特别是内外温差过大（从图2可以看出，混凝土浇筑后1340小时之内外表面长期处于25以上的温差，并且在底板上由于厚度更大，这个时间将更长），加之混凝土本身的收缩而导致目前梁上混凝土裂缝的出现。 3.3施工原因引起的裂缝 混凝土制备及浇注过程中由于混合料搅拌不均、
6、搅拌时间过长、浇注速度过快、浇注接缝以及模板和支架系统变形过大等因素均可能导致混凝土开裂。 混凝土制备及浇注过程中由于混合料搅拌不均、搅拌时间过长、浇注速度过快、浇注接缝以及模板、支架系统变形过大、养护措施不到位、现场模板拆除不当或拆模过早、预应力张拉不当(超张、偏心)或者强度没有达到要求就开始张拉等因素均可能导致混凝土开裂。 混合材料搅拌不均匀，将会使材料的膨胀性和收缩产生差异，从而可能引起局部的一些裂缝。混凝土长时间搅拌或混凝土运输时间过长，在搅拌突然停止后混凝土会很快硬化产生异常凝结，从而引起网状裂缝。当构件高度较大而混凝土浇筑速度过快，如一次快速浇筑混凝土，则因下部混凝土尚未充分硬化会
7、产生下沉，从而引起裂缝。相邻层、块浇筑先后时差过长时，先浇筑的混凝土已硬化，从而导致接缝处混凝土不连续而产生裂缝。养护措施不到位、现场模板拆除不当或拆模过早使得混凝土产生收缩裂缝，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝；预应力张拉不当(超张、偏心)或者强度没有达到要求就开始张拉使得预应力锚固部位产生裂缝。 4 裂缝的防止 桥梁工程中裂缝几乎无所不在，但他有害程度是可以控制的。经过现场实测和理论分析，认为桥梁混凝土产生裂缝的主要原因之一是由于过高的水化热致使混凝土开裂。建议施工单位在桥梁施工中采取以下措施以减小混凝土的水化热，从而减少混凝土裂缝的产生。 （1）材料选择和混凝土配合比设计方面，经常
8、对混凝土各组成材料的质量和成分检测， 优化调整混凝土的配合比，尽可能降低水化热。 （2）由于混凝土技术的进展、传统的混凝土向高性能、多功能、智能化混凝土发展。而混凝土的第五组分（化学外加剂）、 六大组分的应用，对混凝土的性能、抗裂等各各方面都有很大的提高，所以可以积极在混凝土拌和时加入适量的外加剂和掺和料，这样可以显著地提高混凝土强度，改善和易性，提高耐久性、抗裂性及节约水泥等。 （3）采取有效的混凝土保湿、防止混凝土水分蒸发措施，加强养护，尽可能减少混凝土收缩以及内外温差。防止混凝土早期开裂。常用添加粉煤灰。也可以在桥梁设计过程中加入适量的抗裂钢筋。 5 结语 “百年大计，质量为本，”为了有效的防止混凝土开裂，必须优化调整混凝土的配合比、加强养护，尽可能减少混凝土收缩以及内外温差。严格按照规范要求施工，在施工过程中认真观测，及时总结，防止混凝土开裂，发现问题及处理，确保工程质量。 参考文献 1 JTJ041-2000公路桥涵施工技术规范人民交通出版社 2000.v北京 2 土木工程材料/湖南大学等合编。北京：中国建筑工业出版社，2002. 3石云姜晓伟张令诺桥梁施工中混凝土裂缝的成因及防治路基工程2007年6期127-128页 4 平静芳桥梁混凝土裂缝种类及成因山西建筑2004年30卷 8期124-125页 8
