《公路桥梁混凝土裂缝成因及处理方法浅析》

公路桥梁混凝土裂缝成因多样。首先，材料方面，水泥质量不合格或集料含泥量高，会影响混凝土性能产生裂缝。其次，施工过程中，混凝土配合比不当，如水灰比过大，导致混凝土强度不足易开裂；振捣不密实，内部存在空隙，应力不均引发裂缝；养护不到位，水分散失过快，收缩裂缝随之出现。此外，外部荷载过大、温度变化产生热胀冷缩等也会造成裂缝。

处理方法有多种。对于细微裂缝，可采用表面封闭法，用修补材料封闭裂缝。较深裂缝则可用压力灌浆法，将浆体灌入裂缝。同时，优化施工工艺，严格控制材料质量，加强养护工作等预防措施也至关重要。

【论文关键词】 桥梁裂缝；混凝土；处理方法
    【论文摘要】 在公路桥梁的建造和使用中，常常因出现裂缝而严重影响工程质量甚至会出现桥梁垮塌的现象。所以克服和控制裂缝仍是亟待解决的问题。本文通过对公咱混凝土桥梁裂缝产生的原因进行分析，并提出了可行性的处理方法。
   
    混凝土因其取材广泛、价格低廉，抗压强度高、可浇注成各种形状，并且耐火性好、不易风化、养护费用低，成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料。但混凝土最主要的缺点是：抗拉能力差，容易开裂。混凝土裂缝不可避免，但它的危害程度是可以控制的。
   
    1 混凝土裂缝特性及产生的原因
   
    1.1 温度变化引起的裂缝 混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，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。温度裂缝的特征主要是表面裂缝的走向一般无规律性，深层或贯穿裂缝的走向一般与主筋平行或接近平行；裂缝宽度大小不一，受温度变化的影响热细冷宽。表面温度裂缝常出现在现浇混凝土1d-2d之间，深层温度裂缝与贯穿温度裂缝常开始出现在现浇混凝土21d后。引起温度变化主要原因有：①表面温度裂缝多由于温差较大引起的。如大体积混凝土（厚度超过2m）浇筑之后由于水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温差太大，导致表面出现裂缝。在冬季施工中，过早除掉保温层，或受寒潮袭击，都导致混凝土因早期强度低而产生裂缝。此外当预制构件采用蒸汽养护时，由于降温过快或构件急于出池，急带揭盖，均使混凝土表面收缩，产生裂缝。②深层贯穿裂缝多由于结构降温差值大，受外界的约束而引起的。如现浇桥台混凝土或大体积刚性扩大基础，浇筑在坚硬的地基上，未采取隔离等放松约束措施或收缩缝间距过大。在混凝土浇筑时，温度很高，加上水泥水化热的温度升高很大，使温度更高。当混凝土冷却收缩大拉应力，进而产生降温收缩裂缝；这类裂缝有时成贯穿状。
    1.2 地基基础变形引起的裂缝 由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。地基基础变形引起的裂缝常出现在钢筋上方，结构变化处，常开始出现在现浇混凝土10min到3h内。基础不均匀沉降的主要原因有：①由于混凝土在塑性状态下其基础、支架等有不均匀沉降，使局部混凝土变形受约束而产生裂缝。②由于重力作用使混凝土中较重颗料下沉而使水泥浆上浮，当这种下沉受到钢筋、模板作用时就会产生裂缝。
    1.3 钢筋锈蚀引起的裂缝 由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，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，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2倍~4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝。
    1.4 钢筋锈蚀引起的裂缝 由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，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，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2倍~4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应
    力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝。
    2 对混凝土裂缝的处理建议
   
    2.1 表面处理法 采用表面处理法进行修补，在混凝土表面沿裂缝涂抹树脂保护膜。施工时先用钢丝刷除去混凝土表面的附着物，再用清水清洗，干燥后，用油灰状树脂填充混凝土表面的凹瘪部分后，再进行必要的涂抹。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，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的裂缝，不伸缩的裂缝以及不在活动的裂缝。表面贴补法适用于大面积漏水的防渗堵漏。
    2.2 填充法 用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝（0.3mm）,作业简单,费用低。宽度小于0.3mm，深度较浅的裂缝以及小规模裂缝的简易处理可采用取开V型槽，然后作填充处理。对于桥面板中间带上下贯通的裂缝，其上部采用注入施工法进行处理。沿裂缝7~8cm宽度的范围内，用砂轮机和钢丝刷去混凝土表面的游离石灰和灰尘等，并用洗净剂清洗，然后加压注入具有渗透性和粘着性的环氧树脂，以此来填充混凝土裂缝，提高桥面板的防水性，防止钢筋锈蚀及混凝土老化。
    2.3 结构补强法 因超荷载产生的裂缝、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。此外，还可以采用灌浆法等。同时，要加强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 防止混凝土裂缝的主要控制技术
   
    3.1 使用膨胀混凝土 膨胀混凝土以其化学能——膨胀能作功，发挥补偿收缩的作用，贯穿于混凝土水化硬化的全过程。膨胀混凝土的膨胀源主要是水化过程中生成钙钒石。膨胀混凝土成功的关键是根据不同的约束状态要有足够的膨胀能。由于混凝土的膨胀反应贯穿于混凝土水化硬化的全过程，所以自收缩可以不考虑。
    3.2 掺加合成纤维 由于钢纤维混凝土价格昂贵，近几年合成纤维逐步在工程中应用。它与钢纤维的区别在于：钢纤维的阻裂效应主要体现在阻止硬化混凝土破坏时的裂缝扩展上，使硬化混凝土在开裂后仍保持一定的抗拉强度，阻裂效应作用的结果是提高了硬化混凝土的变形能力，使混凝土基材在破坏后仍保持一定的延性。聚丙烯腈纤维和聚丙烯纤维属于合成纤维，阻裂效应主要体现在消除或减轻了早期混凝土中原生裂隙的发生和发展，使混凝土的塑性收缩减小。相对于大体积混凝土来说，合成纤维混凝土更适用于大面积混凝土结构中即它可用于阻止或尽量减少大面积混凝土结构中裂缝的出现。合成纤维的加入，对混凝土性能的影响是全面的、综合性的；其对早龄期混凝土体积稳定性的提高，进而降低混凝土早期收缩裂缝这一特点的应用价值最高。
   
    4 施工措施的进一步优化
   
    4.1 混凝土凝结时间要求必须严格执行 由于桥梁部件普遍由大体积混凝土组成，混凝土的凝结时间对混凝土水化热的放热规律有着明显的影响。凝结时间过短，混凝土存在早强问题，明显加快水泥的水化速率，造成混凝土达到最高中心温度的时间缩短，峰值提高。
    4.2 混凝土入模温度严格控制 在前期控制水泥温度的同时，进一步采取砂、石淋水，同时加冰的综合措施，控制混凝土入模温度不超过28℃（7～8月份高温季节不超过30℃）。
    总之，只要采取适当的预防措施，很多裂缝是可以克服和控制的。希望通过本文的论述，能够帮助桥梁工程技术人员进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识，制定相应的质量预防措施，尽量避免工程中出现危害较大的裂缝。
   
    5 参考文献
   
    1 李 斌.浅析混凝土结构及其外观质量控制[J].企业科技与发展.2008,(04):89-90 来源: 《建筑中文网》.

原文网址：http://www.pipcn.com/research/200904/12757.htm