混凝土桥梁中裂缝的原因分析及处理方法

混凝土桥梁中裂缝的原因分析及处理方法
摘要：随着桥梁技术的突飞猛进，混凝土在桥梁结构中应用的越来越多。

为了进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识，本文将对此进行分析，探讨裂缝产生的原因。

通过对混凝土桥梁工程中裂缝常见的问题及成分进行分析，并提出了对桥梁中裂缝的处理方法。

关键词：混凝土裂缝桥梁裂缝原因分析处理方法
Abstract: with the bridge technology by leaps and bounds, concrete bridge structure in application in more and more. In order to further strengthen the understanding of the concrete bridge crack, this paper analyzes these, this paper discusses the causes of cracks. Through the cracks of concrete bridge engineering, the common problems and composition analysis, and put forward the bridge of the fracture in the treatment method.
Keywords: cracking in concrete bridge crack reason analysis method
1 裂缝产生的原因
混凝土结构中的裂缝，一般有七种成因有构造处理不当造成的混凝土裂缝；混凝土的干缩引起的裂缝；由于碱－骨料反应（AAR）引起的裂缝；由于外界温度变化引起的裂缝；由于钢筋锈蚀引起的裂缝；由于荷载作用引起的裂缝；太阳辐射、混凝土老化、徐变及疲劳作用引起的裂缝。

由于其成因不同, 对结构的耐久性影响是不同的。

0.1～1 mm的裂缝产生的主要起因于包括霜冻作用、湿度梯度在内的温度梯度，结构超荷载，以及一些化学因素，如钢筋腐蚀、碱骨料反应等。

早期裂缝一般是由于冷却或干燥引发的收缩应变造成的。

当刚刚硬化的混凝土裸露在周围温度湿度中，它不仅会产生热收缩应变还有干燥收缩应变。

哪种收缩应变会占主导地位，取决于环境温度和湿度，该混凝土构件的大小，混凝土自身温度，混凝土配料的性能以及混凝土的配比。

硬化混凝土在约束状态下收缩应变会产生弹性拉应力。

这种弹性拉应力的第一个近似值可以被认为是弹性模量和应变的结果。

当引起的拉应力超过抗拉强度，材料会出现裂缝。

可是由于材料共有的粘弹性性能（徐变），有些应力就释放出来。

只有残余应力（应力经过徐变有所释放之后）决定是否会发生裂缝。

2 混凝土桥梁中裂缝常见的问题及成分分析
2.1桥梁裂缝分析。

混凝土桥梁裂缝是桥梁面临的最主要的问题，它产生的原因复杂多变，有多种因素的相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因，。

就其产生的原因，大致可划分为以下几类：
2.1.1荷载引起的裂缝。

混凝土桥梁荷载引起的裂缝主要分为直接应力裂缝和次应力裂缝两种。

直接应力裂缝产生的原因有：设计阶段：（1）计算模型不合理：结构受力假设与实际情况不吻合；结构安全系数不够；结构刚度不足：构造处理不当；荷载少算或漏算；设计断面不足：内力与配筋计算错误；钢筋设置偏少或布置错误；结构设计没有考虑施工的可能性；设计图纸交代不清等。

（2）施工阶段：不加限制地堆放施工机具、材料，不了解预制构件的结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装：不按设计图纸施工；擅自更改结构施工顺序，改变结构受力模型；不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。

（3）使用阶段：超出设计载荷的重型车辆过桥：受车辆、船舶的接触和撞击：发生大风、大雪、地展、爆炸等。

次应力裂缝产生的原因有：（1）在设计外荷载作用下，由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算考虑不周，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。

（2）桥梁结构中经常需要开槽、凿洞、设置牛腿等，在常规计算中难以用准确的图形进行模拟受力计算，通常都根据经验布置受力钢筋，而大量研究表明，受力构件挖孔之后，力流将会产生绕射现象，在孔洞附近密集，产生巨大的应力集中。

2.1.2温度变化引起的裂缝。

众所周知，混凝土具有热胀冷缩的特性。

当环境或结构内部温度发生变化时，混凝土会发生变形。

引起混凝土温度变化的主要因素有：年温差，一年四季温度不断变化，由于变化相对缓慢，对桥梁结构的影响主要是导致桥梁的纵向位移产生；桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后，温度会大大高于其它部位，导致温度梯度呈明显的非线形分布，由于受到自身约束力的作用，导致局部的拉应力较大，出现裂缝；有时候突降大雨、冷空气侵袭、日落等可以导致桥梁混凝土结构外表面温度突然下降，而内部的温度变化相对较慢而产生温度梯度，由此造成应力变化而出现裂缝。

2.1.3收缩引起的裂缝。

在大量的桥梁工程施工过程中，混凝土因收缩而引起的裂缝是最普遍的。

在混凝土收缩的种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩两种情形。

塑性收缩。

混凝土浇筑施工后的4~5h 左右，此时水泥的水化反应开始剧烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发现象，混凝土发生失水收缩，同时骨料因自重下沉，形成收缩。

在构件的竖向变截面处如T 梁、箱梁的腹板与顶板、底板的交接处，因硬化前沉实
的不均匀多会产生表面的顺腹板方向的裂缝。

缩水收缩（干缩）。

混凝土结硬以后，随着表层水分的不断蒸发，湿度逐步降低，导致混凝土的体积减小，称为缩水收缩（干缩）。

由于混凝土表层的水分损失快，而内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受的拉力超过其抗拉强度时，即会产生收缩裂缝。

2.1.4.此外，引起桥梁出现裂缝的原因还有混凝土钢筋受到锈蚀，施工材料质量较差，施工工艺落后等。

2.2桥梁混凝土表面蜂窝麻面问题及成因分析。

2.2.1混凝土含气量过大，而且引气剂质量欠佳。

由于目前使用的各种引气剂性能有较大的差异，因此在混凝土中呈现的状态也不尽相同，有的引气剂在混凝土中会形成较大的气泡，而且表面能较低，很容易形成联通性大气泡，如果再加上振动不合理，大气泡不能完全排出，肯定会给硬化混凝土结构表面造成蜂窝麻面。

2.2.2混凝土配合比不当，混凝土过于黏稠，振捣时气泡很难排出。

由于混凝土配合比不当，导致新拌混凝土过于粘稠，使混凝土在搅拌时就会裹入大量气泡，即使振捣合理，气泡在粘稠的混凝土中排出也十分困难，因此导致硬化混凝土结构表面出现蜂窝麻面。

2.2.3由于混凝土和易性较差，产生离析泌水。

为了防止混凝土分层，混凝土入模后不敢充分振掩，大量的气泡排不出来，也会导致硬化混凝土结构表面出现蜂窝麻面。

2.2.4不合理使用脱模剂也是造成硬化混凝土结构表面蜂窝麻面的重要原因。

3 桥梁裂缝的处理方法
桥梁裂缝常用的处理方法主要有表面处理法、灌浆法、结构补强法、混凝土裂缝处理效果的检查等，并主要采用自行研制的各种修补材料。

在借鉴国外先进技术的基础上，对存在裂纹、出现碱骨料反应、碳化深度过大及受盐害腐蚀的大量混凝土桥梁进行维修。

从修补效果来看，结构物的劣化速度得到了相对控制，基本起到了提高结构耐久性的目的。

3.1表面处理法：包括表面涂抹和表面贴补法，表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到混凝土表面的发丝裂缝，不漏水的裂缝，不伸缩的裂缝以及不在活动的裂缝。

3.2灌浆法：此法应用范围广，从细微裂缝到达裂缝均可适用，处理效果好。

3.3结构补强法：裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低，火灾造成裂缝等影响结构强度可采取结构补强法，锚固补强法，预应力法等。

3.4混凝土裂缝处理效果的检查：包括修补材料试验，钻芯取样试验，压水试验，压气试验等。

3 结语
综上所述，混凝土桥梁裂缝是桥梁面临的最主要的问题，在混凝土桥梁过程中，造成混凝土桥梁中裂缝的原因有很多，从中找出裂缝产生的原因，分析混凝土桥梁中裂缝的常见问题，并采取通过处理方法降低裂缝的产生，对混凝土桥梁中裂缝的产生，更应尽早发现，尽量提前进行适当的处理。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。