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混凝土桥梁结构裂缝的产生原因及防治措施

摘要：

由于混凝土的价格便宜且抗压性能好，因此在桥涵工程建设中

得到了广泛的应用。但是混凝土也存在着一定的缺陷，主要表现为

易开裂及抗拉能力差等。因此本文就针对混凝土桥梁结构裂缝的成

因及防治展开研究。

关键词：混凝土桥梁结构；裂缝；成因；防治

一、裂缝的成因及种类

（一）荷载导致的裂缝

常规的静、动荷载以及次应力均会使混凝土桥梁产生裂缝，我

们就称之后荷载裂缝，这种裂缝又分为次应力裂缝及直接应力裂缝

两种，所谓的次应力裂缝指的是外荷载所引起次应生而出现的裂

缝；而直接应力裂缝则是外荷载引起的直接应力而出现的裂缝。在

实际的工程项目中，比较常见的是次应力裂缝，多数属于张拉、剪

切或者劈裂等性质。

（二）温度变化导致的裂缝

混凝土自身具有热胀冷缩的性质，如果外部或者内部环境出现

变化，混凝土就会产生变形，如果变形受到一定的约束，则其结构

内部就会产生应力，一旦应力超出了混凝土的抗拉强度，裂缝就随

之产生。在一些跨径较大的桥梁中，温度应力甚至可以超出活载应

力。与其它裂缝最大的不同是温度裂缝会随着温度的变化而变化。

导致温度变化的主要原因包括日照、温差、水化热、骤然降温或者

冬季施工不当等等。

（三）收缩而导致的裂缝

混凝土结构最常见的裂缝问题多数是由于混凝土的收缩导致

的，而在收缩的种类中，干缩及塑性收缩又是造成混凝土发生变形

的主要因素。相关的研究结果证明，造成收缩裂缝最主要的原因包

括水泥的品种、标号和用量、混凝土中骨料的品种、外掺剂及水灰

比、养护方式和振捣的方法、外界的环境等等。

（四）地基变形导致的裂缝

因为基础会发生竖向不均匀沉降，或者水平方向产生位移，从

而结构中会出现附加应力，这种附加应力会超过混凝土的抗拉能

力，从而造成结构裂缝的产生。造成基础不均匀沉降的主要因素包

括前期地质勘探精度不足和试验资料不准确；地基地质的差异过

大；结构的荷载及基础的类型差异过大；地基冻胀以及活动断层、

溶洞和滑坡体等不良地质。

（五）钢筋锈蚀导致的裂缝

因为在施工过程中，控制措施较差导致保护层的厚度不够，混

凝土的保护层就受到空气中二氧化碳的侵蚀，造成钢筋表面的碳

化，从而降低钢筋四周混凝土的碱度；或者由于介入了氯化物致使

钢筋四周含有较高的氯离子，从而破坏钢筋表面的氧化膜，出现锈

蚀，锈蚀的产物氢氧化铁的体积呈数倍增长，出现膨胀应力，最终

造成混凝土的裂缝或者剥离，出现裂缝且锈迹会渗入到混凝土的表

面。因为出现锈蚀，不但会减少钢筋有效断面的面积，削弱了钢筋

和混凝土的握裹力，降低结构的承载力，而且还会诱发其它形式的

裂缝，加快破坏结构的速度。

（六）冻胀导致的裂缝

当空气中的温度在零度以下，由于混凝土吸水饱和，所以会出

来冰冻的现象，原本游离的水变成冻，体积发生膨胀，从而混凝土

就会出现膨胀应力。此外，混凝土凝胶孔中存在的过冷水，其结冰

条件为-78度以下，在微观结构中会进行重新分布或者迁移，造成

渗透压，导致混凝土的膨胀压力增加，降低了混凝土的强度，最终

出现裂缝。特别是在混凝土初凝阶段，受冻最严重，在混凝土成龄

后会有很大的强度损失。

（七）施工材料质量导致的裂缝

通常混凝土的主要组成材料包括水泥、砂、拌和水、外加剂以

及骨料和掺合料等等。如果材料质量不合格，或者杂质的含量多，

都会造成混凝土结构产生裂缝。比如，水泥的安定性及强度达不到

要求，或者受潮、过期、较高的含碱量等；砂石滑料的粒径过细，

级配不良，较大的空隙率等，会加大水泥与拌和水的用量，使得混

凝土强度受到影响，加大收缩。如果砂石的含泥量大，也会使混凝

土的强度、抗渗性及抗冻性有所降低；其它一些轻物质或者有机质

的含量过多，会使水泥的硬化过程放慢，从而降低混凝土的强度，

尤其是早期强度；而砂石中的硫化物会和水泥中铝酸三钙产生化学

反应，导致体积膨胀。此外，如果拌和水和外加剂中的氯化物含量

过高，则会对钢筋锈蚀产生直接影响。

二、裂缝的处理措施

（一）工程概况

某工程桥梁跨径为20m、8孔的钢筋混凝土t梁，因为该桥梁修

建时间较长，无论是施工质量还是技术措施均有一定的问题，加之

日益增加的交通量，造成桥梁的承载力不足，尤其是产生裂缝后影

响到了结构的耐久性、强度、刚度以及外观。通过对该桥梁进行全

面的病害检查，做了相关的检测研究，发现t梁底板处存在大量横

向裂缝，而腹板则出现斜裂及竖向裂缝等问题。底板的裂缝宽度约

为0.2到0.4mm，而且一些裂缝已经贯通了底板。

（二）问题分析及处理策施

1、裂缝的主要成因分析

首先来看一下垂直裂缝的成因：由该桥出现垂直裂缝的部位来