桥梁混凝土裂缝的主要原因及预防措施研究
时间：2021-01-08 16:06:24 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：近年来，我国经济不断发展，建筑行业成为市场中的龙头产业，其中，桥梁的总修建量在整个行业中占重要比重。桥梁修建和使用过程中，混凝土桥梁是最为常见的一种桥梁，其用途广泛，可作为公路桥，铁路桥，以及公铁两用桥。具有廉价、可塑性好、易修补等特点，因此被广泛推广使用。然而，近年来工程事故也频繁出现，其中最为常见的是由于桥梁裂缝而引起的桥梁垮塌事故，不仅严重影响桥梁的使用功能，而且已经成为影响混凝土桥梁使用安全的重要因素。其中，造成桥梁裂缝的原因主要有施工材料质量差，荷载分布不均匀，温度差异较大、地基及基础易发生变形、钢筋锈蚀、收缩、冻胀等，为了提高人们对混凝土桥梁裂缝的认识，尽量避免桥梁出现较大的裂缝，造成严重的后果。文章对混凝土桥梁产生裂缝的原因和裂缝种类进行了全面分析和研究，对桥梁的施工过程进行严格监管，对施工过程进行总结并提出具体的几种预防措施，并总结出几种处理裂缝的方法，以方便桥梁工程技术人员控制裂缝产生，保证桥梁结构安全，起到防患于未然的作用。为方便设计和施工人员严格控制裂缝，文章从裂缝产生原因及处理措施等方面进行全面的分析和总结，分析结果如下。
关键词：混凝土桥梁；裂缝；原因；措施
1混凝土出现裂缝的原因
混凝土结构在工程建筑中得到广泛使用，但其裂缝的产生却是不可避免的，产生裂缝的原因有很多，而且较为复杂，甚至是由于多种因素共同作用，相互影响而导致的，但无论原因有多复杂，每一条裂缝的产生都有几种共同原因。混凝土桥梁裂缝的种类大致可分为施工材料质量引起的裂缝，收缩引起的裂缝，荷载分布不均引起的裂缝，温度变化引起的裂缝等。
1.1施工材料质量引起的裂缝
混凝土是由水泥，砂石等材料混合而成的，其中，水泥的品种繁多、其特点和使用性能也有所不同。在施工过程中，水泥对混凝土强度的影响最为严重，水泥出厂时强度不足，水泥受潮，将降低混凝土强度，从而导致混凝土开裂。当水泥含碱量超过0.6%时，容易出现碱骨料反应，应严禁使用含有碱活性的骨料。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反应慢，水泥混凝土凝结后仍继续产生水化作用等因素都会对已经硬化的水泥石造成严重的破坏，使混凝土的抗拉强度下降，因此，要严格控制水泥的使用量。除此之外，砂石对混凝土强度也造成一定影响，砂石粒径过小时，就会出现级配效果不良、空隙率较大等现象，使用水量和拌和时所需的水泥用量增加，这不仅严重影响混凝土的强度，而且使混凝土收缩加大。砂石中含水泥量较高时，不仅使水泥用量增加，还会使拌和水用量加大，而且还降低混凝土强度以及抗渗性、低温抗冻性。当砂石中云母的含量较高时，骨料与水泥之间的粘结力将会被削弱，导致混凝土强度降低。砂石中轻物质和有机质物质过多时，将导致水泥的硬化时间增加，严重影响混凝土强度，尤其是对其早期强度的影响更为严重。如果超出定额中的细砂使用量时，后果更加严重，严重威胁工程质量。
1.2荷载分布不均匀产生的裂缝
混凝土桥梁在自身净重和汽车荷载的长期作用下而产生的裂缝，被称为荷载裂缝，荷载裂缝的形式主要有两种，一种为直接应力裂缝、另一种为次应力裂缝。直接应力裂缝和次应力裂缝都是由外荷载作用所引起的。但也存在本质区别，直接应力裂缝是直接应力产生的裂缝；次应力裂缝是次生应力产生的裂缝。在设计外荷载作用下，结构物的实际工作状态和使用常规方法计算出来的工作状态存在差异，从而引起次应力。导致某些结构物部分开裂。例如：在设计两铰拱桥时，通常采用“X”形钢筋来削减该处断面尺寸，在进行理论计算时，该处并不存在弯矩，但实际该铰仍然具有抵抗弯矩的能力，在理论与实际不相符的情况下，导致裂缝出现，使钢筋锈蚀。钢筋锈蚀对桥梁的危害极大，为了防止钢筋锈蚀，设计时应严格控制裂缝的宽度、根据规范要求设计保护层厚度，使保护层厚度达到设计要求。保护层厚度不能过厚，否则将减小构件的有效使用高度，受力时将加大裂缝宽度。另外，施工时还应控制混凝土的水灰比，延长振捣时间，分层进行振捣。保证混凝土的严密性，严禁氧气进入到混凝土中，使混凝土出现开裂。在沿海地区进行施工时，要防止腐蚀性空气对混凝土的影响，严格控制含氯盐的外加剂用量。
1.3温度变化引起的裂缝
环境因素对施工的影响不容忽视，由于温度变化而引起裂缝的主要因素有：骤然降温、年温差、日照、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。混凝土具有热胀冷缩的特性，当内部温度及外界环境发生变化时，混凝土将会出现变形现象，当变形受到制约时，结构内部也会产生相应的应力，当应力达到一定程度，甚至超过混凝土抗拉强度时，混凝土将会出现裂缝，这种裂缝被称为温度裂缝。
1.4收缩变形引起的裂缝
在实际施工过程中，因混凝土收缩而引起的裂缝是最常见的混凝土裂缝之一，混凝土体积变形的主要原因有两个，一类是缩水收缩，另一类是塑性收缩。除此之外，还有炭化收缩和自生收缩。影响混凝土收缩裂缝的主要因素有：水泥品种、标号及用量、水灰比、骨料品种、外掺剂、振捣方式及时间、养护方法、外界环境。例如：火山灰水泥、普通水泥、矾土水泥混凝土的收缩性较低，而快硬水泥、矿渣水泥、低热水泥混凝土的收缩性较高。水泥标号也对混凝土收缩造成影响，水泥标号越低、磨细度越大，单位体积用量也随之加大、发生收缩时间越长，且混凝土收缩越大。
2桥梁混凝土裂缝的处理方法
2.1表面修补法
混凝土裂缝的处理方法有很多，其中，最为简单常见的修补法就是表面修补法。其适用范围广泛，主要适用于结构相对稳定和对承载能力没有影响的表面裂缝。通常的处理方法是在混凝土表面涂刷环氧胶泥、水泥浆，沥青、油漆等防腐材料。在对裂缝进行防护的同时，还要防止混凝土受各种作用的相互影响而继续开裂，通常的处理方法是在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等。
2.2灌浆法
灌浆法采用的主要灌浆材料是环氧树脂，灌浆方法均采用手动式或脚踏式输液泵注入浆液，但在注入的过程中，却存在缺点，例如：无法控制注入量，不连通的裂缝难于将浆液注入到内部，注入压力大有可能使裂缝宽度扩大。因此，我国最近研发出许多新型灌入技术，采用低压速注的方法进行灌注时，其注入量容易被控制。并且可注入到裂缝底部，使裂缝部位形成一个相互连接的整体，增强其整体性，是一种防止裂缝继续开裂的有效措施。在桥梁施工过程中，控制裂缝的产生是施工人员的重要工作。只要严格控制施工方法、材料质量以及现场施工管理，在养护时采取合理的养护措施进行养护，就能有效地控制裂缝的产生，保证工程质量。
2.3填充法
对较宽裂缝进行修补时，可采取多种方法进行修补，其中最为有效的方法是填充法，它是一种适合修补较宽裂缝的方法，其施工方法简单，具体做法是将裂缝凿成一条深槽，然后在槽内填充各种粘结材料，例如：沥青、膨胀水泥砂浆、环氧砂浆、环氧树脂硅、水泥砂浆及各种化学粘结剂等。对钢筋混凝土结构而言，使用该修补方法时应注意钢筋是否锈蚀。当钢筋锈蚀时，先对钢筋进行除锈处理，然后在钢筋上涂抹防锈涂料后再填充密封材料。当钢筋未锈蚀时，应将混凝土凿成 V字型或U字型，在开槽处填充密封材料。填充法作业简单，费用少，在填充过程中易操作。可在修补裂缝中广泛应用。
3结语
通过对混凝土桥梁裂缝产生的原因及种类进行全面的分析，本文简要提出了以上混凝土桥梁产生裂缝的防治措施。一座桥梁从建成到使用的过程是相当复杂的，是由设计、施工、监理、运营管理等各个方面组成的。由上述结果可知，导致桥梁出现裂缝的原因有很多，例如：设计疏漏、施工不合格、监理不到位等因素均可能导致混凝土桥梁出现裂缝。因此，在桥梁设计时，要严格按照国家有关规范、施工技术标准进行设计，严格对施工过程进行监管，以保证结构物的安全性和耐用性，一般来说，施工过程中混凝土桥梁产生的裂缝是可以避免的，当无法避免时，要采取适当的措施加以控制。将桥梁的损害降到最低。除了正确的施工外，还应加强运营管理，在管理过程中，应加强巡查和管理，及时发现问题和处理问题。科学的管理不仅需要及时的修补，还需要各工程建设方之间的良好沟通和交流，充分客观地了解实际情况，共同协商，才能确保工程质量。除此之外，预防和防治过程也是相当重要的一个环节，应重视。
参考文献
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[3] 刘伯平.桥梁混凝土裂缝的主要原因及预防措施研究[J].科技信息,2014(9).
作者简介：刘成铭（1978.06- ），男，吉林长春人，工程师，硕士研究生，研究方向，路桥工程管理相关工作。
