探讨道路桥梁钢筋砼裂缝产生原因

　摘 要：道路桥梁裂缝是造成桥梁损坏的原因之一，本文对混凝土桥梁裂缝的种类和产生的原因作较全面的分析、总结，以便为设计、施工找出控制裂缝的可行办法，达到防范于未然的作用。 

　　关键词：道路桥梁钢筋砼 裂缝 产生原因 　 

　　混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。钢筋混凝土桥梁裂缝的种类，就其产生的原因，分析如下： 

　　一、荷载引起的裂缝 

　　结构受荷后产生裂缝的原因很多，施工与运营中均有可能因此出现裂缝。裂缝产生的原因有： 

　　1、设计计算阶段，结构计算时不计算或部分漏算；计算模型不合理；结构受力假设与实际受力不符；荷载少算或漏算；内力与配筋计算错误；结构安全系数不够；结构设计时不考虑施工的可能性；设计断面不足；钢筋设置偏少或布置错误；结构刚度不足；构造处理不当；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；不了解预制结构结构受力特点，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，改变结构受力模式；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、撞击；发生大风、大雪、地震等。 

　　二、 温度变化引起的裂缝 

　　混凝土具有热胀冷缩的物理性质，其线膨胀系数约为1×10-5/0C，当外部环境或结构内部温度发生变化时，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。 

　　1、年温差。一年中四季温度不断变化，但变化相对缓慢，对桥梁结构的影响主要是导致桥梁的纵向位移，一般可通过桥面伸缩缝、支座位移或设置柔性墩等构造措施相协调，只有结构的位移受到限制时才会引起温度裂缝。 

　　2、日照。桥面系或桥墩侧面受太阳曝晒后，温度会明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布。 

　　3、骤然降温。突降大雨、冷空气侵袭、日落等可导致结构外表面温度突然下降，但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度。 

　　 4、水化热。出现在施工过程中，大体积混凝土（厚度超过2.0米）浇筑之后由于水泥水化放热，致使内部温度很高（可达700C以上），内外温差太大，致使表面出现裂缝。 

　　5、蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，易出现裂缝。 

　　6、预制T梁之间横隔板安装时，支座预埋钢板与调平钢板焊接时，若焊接措施不当，铁件附近混凝土容易烧伤开裂。采用电热张拉法张拉预应力构件时，预应力钢材温度可升高至350℃，混凝土构件也容易开裂。 

　　三、徐变引起的裂缝 

　　结构构件在内应力的作用下，除瞬时弹性变形外，其变形值会随时间的延长而增加。因变形量加大而使受拉区混凝土承受拉应力，造成裂缝的出现。预应力构件因徐变会产生较大的应力损失，降低了结构的抗裂性能。 

　　四、 收缩引起的裂缝 

　　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。影响混凝土收缩裂缝的主要因素有： 

　　1、水泥品种、标号及用量。矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥混凝土收缩性较高，普通水泥、火山灰水泥、矾土水泥混凝土收缩性较低。另外水泥标号越低、单位体积用量越大、磨细度越大，则混凝土收缩越大，且发生收缩时间越长。 

　　2、骨料品种。骨料中石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石等吸水率较小、收缩性较低；而砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较大、收缩性较高。另外骨料粒径大收缩小，含水量大收缩越大。 

　　3、水灰比。用水量越大，水灰比越高，混凝土收缩越大。 

　　4、外掺剂。外掺剂保水性越好，则混凝土收缩越小。 

　　5、养护方法。良好的养护可加速混凝土的水化反应，获得较高的混凝土强度。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间越长，则混凝土收缩越小。蒸汽养护方式比自然养护方式混凝土收缩要小。 

　　6、振捣方式及时间。机械振捣方式比手工捣固方式混凝土收缩性要小。振捣时间应根据机械性能决定，一般以5~15s/次为宜。时间太短，振捣不密实，形成混凝土强度不足或不均匀；时间太长，造成分层，粗骨料沉入底层，细骨料留在上层，强度不均匀，上层易发生收缩裂缝。 

　　五、 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： 

　　1、地质勘察精度不够、试验资料不准。在没有充分掌握地质情况就设计、施工，这是造成地基不均匀沉降的主要原因。 

　　2、地基地质差异太大。建造在山区沟谷的桥梁，河沟处的地质与山坡处变化较大，河沟中甚至存在软弱地基，地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降。 

　　3、结构荷载差异太大。在地质情况比较一致条件下，各部分基础荷载差异太大时，有可能引起不均匀沉降，例如高填土箱形涵洞中部比两边的荷载要大，中部的沉降就要比两边大，箱涵可能开裂。 

　　4、结构基础类型差别大。同一联桥梁中，混合使用不同基础如扩大基础和桩基础，或同时采用桩基础但桩径或桩长差别大时，或同时采用扩大基础但基底标高差异大时，也可能引起地基不均匀沉降。 

　　六、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炭化至钢筋表面，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的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2~4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，并有锈迹渗到混凝土表面。 

　　七、施工材料质量引起的裂缝 

　　混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。 

　　1、水泥安定性不合格，水泥中游离的氧化钙含量超标。氧化钙在凝结过程中水化很慢，在水泥混凝土凝结后仍然继续起水化作用，可破坏已硬化的水泥石，使混凝土抗拉强度下降。 

　　2、水泥出厂时强度不足，水泥受潮或过期，可能使混凝土强度不足，从而导致混凝土开裂。 

　　3、当水泥含碱量较高（例如超过0.6%），同时又使用含有碱活性的骨料，可能导致碱骨料反应。 

　　4、砂石含泥量大，骨料粒径过小，外加剂质量差或加入量过大等。 

　　八、施工方面引起的裂缝 

　　1、用泵送混凝土施工时，为保证混凝土的流动性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，使得混凝土体积上出现不规则裂缝。 

　　2、混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不好，易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。 

　　3、混凝土早期受冻，使构件表面出现裂纹，或局部剥落，或脱模后出现空鼓现象。 

　　4、施工时模板刚度不足，在浇筑混凝土时，由于侧向压力的作用使得模板变形，产生与模板变形一致的裂缝。 

　　5、安装顺序不正确，对产生的后果认识不足，导致产生裂缝。 

　　严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理，是保证结构安全耐用的前提和基础。在运营管理过程中，必须对桥梁进行养护、维修与加固，使基经常处于完好的技术状态，以延长其使用年限。 　　 

　　参考文献： 

　　[1]赵国藩，李树瑶，廖婉卿.钢筋混凝土结构的裂缝控制[M].北京：海洋出版社 

　　[2]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》人民交通出版社，北京