混凝土桥梁裂缝成因分析.docx

混凝土桥梁裂缝成因分析HYPERLINK"http://www.cbi360.net/"\h近年来，随着我国交通事业的高速发展，桥梁建设取得了长足的进步，全国各地建造了大量的的桥梁。但是在桥梁的使用过程中，有大量的混凝土桥梁不同程度地出现了裂缝现象，影响了桥梁的耐久性及承载能力，困扰着广大桥梁工程技术人员。因此，有必要对混凝土桥梁裂缝成因进行分析，以便于采用相应的加固措施。大量的工程实践和理论分析表明，几乎所有的混凝土构件均是带裂缝工作的，只是有些裂缝很细，甚至肉眼看不见（＜0.05mm），一般对结构的使用无大的危害，可允许其存在。有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下，使空气中的CO2极易渗透到混凝土内部。在潮湿的环境下CO2能与水泥中的氢氧化钙、硅酸二钙、硅酸三钙相互作用并转化成碳酸盐，中和水泥的基本碱性，使混凝土的碱度降低，导致钢筋的钝化膜遭受破坏，易引起锈蚀；同时由于混凝土碳化会加剧混凝土收缩开裂，导致桥梁结构破坏。虽然结构裂缝是不可避免的现象，但通过施工和养护中的技术管理措施，减少和控制裂缝是完全可能的。笔者根据多年的桥梁施工、管理经验，谈谈有关桥梁混凝土裂缝出现的原因、预防措施和处理方法，可供桥梁工程技术人员参考。1混凝土桥梁裂缝的种类根据混凝土桥梁裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分为两类：1.1非人为因素裂缝（1）非荷载裂缝———材料自损、劣化（由于材料自身内力引起的裂缝）（2）荷载裂缝———外力裂缝（由于外力、轴线变形或支承变位引起的裂缝）1.2人为因素裂缝———人为操作失误（设计、施工、使用、养护阶段不正确的操作引起的裂缝）虽然裂缝在规范里是作为正常使用状态中耐久性来评价，但结构损坏乃致倒塌往往是从裂缝的扩展开始的，由安全状态随着时间的延伸而逐渐转化为不安全状态，因此结构耐久性问题实质也是安全问题，必须引起重视。2混凝土桥梁裂缝形成的原因2.1非荷载裂缝2.1.1混凝土收缩裂缝在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，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。研究表明，影响混凝土收缩裂缝的主要因素有：水泥品种、标号及用量、骨料品种、水灰比、外掺剂、养护方法、外界环境、振捣方式及时间。2.1.2地基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，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有：地质勘察精度不够、试验资料不准；地基地质差异大；结构荷载差异大；结构基础类型差别大；地基冻胀；桥梁基础处于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，可能造成不均匀沉降。2.1.3钢筋锈蚀引起的裂缝要防止钢筋锈蚀，设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用足够的保护层厚度（当然保护层亦不能太厚，否则构件有效高度减小，受力时将加大裂缝宽度）；施工时应控制混凝土的水灰比，加强振捣，保证混凝土的密实性，防止氧气侵入，同时严格控制含氯盐的外加剂用量，沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。2.1.4碱骨料反应引起的裂缝碱骨料反应是混凝土原材料中的水泥、外加剂、混合料和水中的碱（Na2O或K2O）与骨料中碱活性成分反应，在混凝土浇筑成型后若干年（数年至二、三十年）逐渐反应，反应生成物吸水膨胀，使混凝土产生内部应力，膨胀开裂，导致混凝土失去设计性能。由于活性骨料经搅拌后大体上呈均匀分布，所以一旦发生碱骨料反应，混凝土内各部分均产生膨胀应力，将混凝土自身胀裂，发展严重的只能拆除，无法补救，因而被称为混凝土的癌症。2.1.5温度变化引起的裂缝混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或内部温度发生变化，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。在某些大跨径桥梁中，温度应力可以达到甚至超出活载应力。温度裂缝区别其他裂缝的最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有：年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。2.1.6老桥混凝土腹板的碳化收缩现象如老式T梁腹板经常发现枣核形裂缝，即二端细，中间粗。裂缝下端细是由于下缘配筋量大，裂缝上端由于逐渐上伸到受压区而消失。裂缝中间粗有两个原因：一是腹板水平钢筋少；二是在原有裂缝基础上，由于碳化收缩而使裂缝宽度增宽。2.2荷载裂缝混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝。混凝土本身抗拉能力很低，极限拉应变很小，其值约为1.5-10-4，相应于此拉伸应变时的钢筋拉应力约为30MPa，当钢筋应力超过这个数值时，混凝土即出现裂缝。荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点。这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。但必须指出，如果受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝，往往是结