簡述鋼筋混凝土橋梁裂縫產生原因【摘要】混凝土橋梁的裂縫的現(xiàn)象已屢見不鮮,一直都是困擾著工程技術人員的一項難題。其實很多裂縫是可以克服和控制的,為了加強對混凝土橋梁裂縫的認識,盡量避免工程中出現(xiàn)危害較大的裂縫。【關鍵詞】混凝土澆筑混凝土橋梁鋼筋銹蝕溫度裂縫目錄前言1一、溫度變化引起的裂縫4二、收縮引起的裂縫5三、鋼筋銹蝕引起的裂縫5四、凍脹引起的裂縫6五、施工材料質量引起的裂縫61、水泥62、砂、石骨料63、拌和水及外加劑6六、施工工藝質量引起的裂縫6七、混凝土橋梁裂縫的處理建議7結束語5參考文獻8前言近年來，我國交通基礎建設得到迅猛發(fā)展，各地興建了大量的混凝土橋梁。在橋梁建造和使用過程中，有關因出現(xiàn)裂縫而影響工程質量甚至導橋梁垮塌的報道屢見不鮮?；炷灵_裂可以說是“常發(fā)病”和“多發(fā)病”，經常困擾著橋梁工程技術人員。其實，如果采取一定的設計和施工措施，很多裂縫是可以克服和控制的。一、溫度變化引起的裂縫混凝土具有熱脹冷縮性質，當外部環(huán)境或結構內部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結構內將產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應力可以達到甚至超出活載應力。溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴張或合攏。引起溫度變化主要因素有1、年溫差。一年中四季溫度不斷變化，但變化相對緩慢，對橋梁結構的影響主要是導致橋梁的縱向位移，一般可通過橋面伸縮縫、支座位移或設置柔性墩等構造措施相協(xié)調，只有結構的位移受到限制時才會引起溫度裂縫。2、日照。橋面板、主梁或橋墩側面受太陽曝曬后，溫度明顯高于其它部位，溫度梯度呈非線形分布。由于受到自身約束作用，導致局部拉應力較大，出現(xiàn)裂縫。日照和下述驟然降溫是導致結構溫度裂縫的最常見原因。3、驟然降溫。突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可導致結構外表面溫度突然下降，但因內部溫度變化相對較慢而產生溫度梯度。日照和驟然降溫內力計算時可采用設計規(guī)范或參考實橋資料進行，混凝土彈性模量不考慮折減。4、水化熱。出現(xiàn)在施工過程中，大體積混凝土（厚度超過20米）澆筑之后由于水泥水化放熱，致使內部溫度很高，內外溫差太大，致使表面出現(xiàn)裂縫。施工中應根據(jù)實際情況，盡量選擇水化熱低的水泥品種，限制水泥單位用量，減少骨料入模溫度，降低內外溫差，并緩慢降溫，必要時可采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)進行內部散熱，或采用薄層連續(xù)澆筑以加快散熱。5、蒸汽養(yǎng)護或冬季施工時施工措施不當，混凝土驟冷驟熱，內外溫度不均，易出現(xiàn)裂縫。6、預制T梁之間橫隔板安裝時，支座預埋鋼板與調平鋼板焊接時，若焊接措施不當，鐵件附近混凝土容易燒傷開裂。采用電熱張拉法張拉預應力構件時，預應力鋼材溫度可升高至350，混凝土構件也容易開裂。試驗研究表明，由火災等原因引起高溫燒傷的混凝土強度隨溫度的升高而明顯降低，鋼筋與混凝土的粘結力隨之下降，混凝土溫度達到300后抗拉強度下降50，抗壓強度下降60，光圓鋼筋與混凝土的粘結力下降80；由于受熱，混凝土體內游離水大量蒸發(fā)也可產生急劇收縮。二、收縮引起的裂縫研究表明影響混凝土收縮裂縫的主要因素有1、水泥品種、標號及用量。礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥混凝土收縮性較高，普通水泥、火山灰水泥、礬土水泥混凝土收縮性較低。另外水泥標號越低、單位體積用量越大、磨細度越大，則混凝土收縮越大，且發(fā)生收縮時間越長。2、骨料品種。骨料中石英、石灰?guī)r、白云巖、花崗巖、長石等吸水率較小、收縮性較低；而砂巖、板巖、角閃巖等吸水率較大、收縮性較高。另外骨料粒徑大收縮小，含水量大收縮越大。3、水灰比。用水量越大，水灰比越高，混凝土收縮越大。4、外摻劑。外摻劑保水性越好，則混凝土收縮越小。5、養(yǎng)護方法。良好的養(yǎng)護可加速混凝土的水化反應，獲得較高的混凝土強度。養(yǎng)護時保持濕度越高、氣溫越低、養(yǎng)護時間越長，則混凝土收縮越小。蒸汽養(yǎng)護方式比自然養(yǎng)護方式混凝土收縮要小。6、外界環(huán)境。大氣中濕度小、空氣干燥、溫度高、風速大，則混凝土水分蒸發(fā)快，混凝土收縮越快。7、振搗方式及時間。機械振搗方式比手工搗固方式混凝土收縮性要小。振搗時間應根據(jù)機械性能決定，一般以515S/次為宜。時間太短，振搗不密實，形成混凝土強度不足或不均勻；時間太長，造成分層，粗骨料沉入底層，細骨料留在上層，強度不均勻，上層易發(fā)生收縮裂縫。對于溫度和收縮引起的裂縫，增配構造鋼筋可明顯提高混凝土的抗裂性，尤其是薄壁結構（壁厚2060CM）。構造上配筋宜優(yōu)先采用小直徑鋼筋814、小間距布置1015CM，全截面構造配筋率不宜低于03，一般可采用0305。三、鋼筋銹蝕引起的裂縫由于混凝土質量較差或保護層厚度不足，混凝土保護層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，鋼筋周圍氯離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約24倍，從而對周圍混凝土產生膨脹應力，導致保護層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結構承載力下降，并將誘發(fā)其它形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導致結構破壞。要防止鋼筋銹蝕，設計時應根據(jù)規(guī)范要求控制裂縫寬度、采用足夠的保護層厚度（當然保護層亦不能太厚，否則構件有效高度減小，受力時將加大裂縫寬度）；施工時應控制混凝土的水灰比，加強振搗，保證混凝土的密實性，防止氧氣侵入，同時嚴格控制含氯鹽的外加劑用量，沿海地區(qū)或其它存在腐蝕性強的空氣、地下水地區(qū)尤其應慎重。四、凍脹引起的裂縫大氣氣溫低于零度時，吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍，游離的水轉變成冰，體積膨脹9，因而混凝土產生膨脹應力；同時混凝土凝膠孔中的過冷水（結冰溫度在78度以下）在微觀結構中遷移和重分布引起滲透壓，使混凝土中膨脹力加大，混凝土強度降低，并導致裂縫出現(xiàn)。尤其是混凝土初凝時受凍最嚴重，成齡后混凝土強度損失可達3050。冬季施工時對預應力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。五、施工材料質量引起的裂縫混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質量不合格，可能導致結構出現(xiàn)裂縫。1、水泥（1）、水泥安定性不合格，水泥中游離的氧化鈣含量超標（2）、水泥出廠時強度不足，水泥受潮或過期，可能使混凝土強度不足，從而導致混凝土開裂。（3）、當水泥含堿量較高（例如超過06），同時又使用含有堿活性的骨料，可能導致堿骨料反應。2、砂、石骨料砂石的粒徑、級配、雜質含量。砂石粒徑太小、級配不良、空隙率大，將導致水泥和拌和水用量加大，影響混凝土的強度，使混凝土收縮加大，如果使用超出規(guī)定的特細砂，后果更嚴重。砂石中云母的含量較高，將削弱水泥與骨料的粘結力，降低混凝土強度。砂石中含泥量高，不僅將造成水泥和拌和水用量加大，而且還降低混凝土強度和抗凍性、抗?jié)B性。砂石中有機質和輕物質過多，將延緩水泥的硬化過程，降低混凝土強度，特別是早期強度。砂石中硫化物可與水泥中的鋁酸三鈣發(fā)生化學反應，體積膨脹25倍。3、拌和水及外加劑拌和水或外加劑中氯化物等雜質含量較高時對鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或含堿泉水拌制混凝土，或采用含堿的外加劑，可能對堿骨料反應有影響。六、施工工藝質量引起的裂縫在混凝土結構澆筑、構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理、施工質量低劣，容易產生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進的和貫穿的各種裂縫，特別是細長薄壁結構更容易出現(xiàn)。裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產生的原因而異，比較典型常見的有1、混凝土保護層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負彎矩的受力筋保護層加厚，導致構件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。2、混凝土振搗不密實、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點。3、混凝土澆筑過快，混凝土流動性較低，在硬化前因混凝土沉實不足，硬化后沉實過大，容易在澆筑數(shù)小時后發(fā)生裂縫，既塑性收縮裂縫。4、混凝土攪拌、運輸時間過長，使水分蒸發(fā)過多，引起混凝土塌落度過低，使得在混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。5、混凝土初期養(yǎng)護時急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。6、用泵送混凝土施工時，為保證混凝土的流動性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，導致混凝土凝結硬化時收縮量增加，使得混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。7、混凝土早期受凍，使構件表面出現(xiàn)裂紋，或局部剝落，或脫模后出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象。8、施工時模板剛度不足，在澆筑混凝土時，由于側向壓力的作用使得模板變形，產生與模板變形一致的裂縫。9、施工時拆模過早，混凝土強度不足，使得構件在自重或施工荷載作用下產生裂縫。10、施工前對支架壓實不足或支架剛度不足，澆筑混凝土后支架不均勻下沉，導致混凝土出現(xiàn)裂縫。七、混凝土橋梁裂縫的處理建議1、是表面處理法包括表面涂抹和表面貼補法，表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細而淺的裂縫，深度未達到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫，不漏水的裂縫，不伸縮的裂縫以及不在活動的裂縫。表面貼補法適用于大面積漏水的防滲堵漏。2、是灌漿法此法應用范圍廣，從細微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。3、是結構補強法因超荷載產生的裂縫，裂縫長時間不處理導致的混凝土耐久性降低，火災造成裂縫等影響結構強度可采取結構補強法，錨固補強法，預應力法等。4、是混凝土裂縫處理效果的檢查包括修補材料試驗，鉆芯取樣試驗，壓水試驗，壓氣試驗等。由上述可知，設計疏漏，施工低劣，監(jiān)理不力，均可能使混凝土橋梁出現(xiàn)裂縫。在運營管理過程中，進一步加強巡查和管理，及時發(fā)現(xiàn)和處理問題，也是相當重要的環(huán)節(jié)。參考文獻1林同炎，B【JRNSNEDH路湛沁，等譯預應力混凝土結構設計M3版北京中國鐵道出版社，19832高速公路養(yǎng)護管理