公路桥涵混凝土裂缝种类概述

熊志杰

摘要：公路桥涵混凝土由于设计、施工等种种原因往往是带裂缝工作的，每一条裂缝的产生均是有原因的，为此通过查找裂缝产生的原因，来寻找切实可行的办法，预防裂缝的出现。文章根据公路桥涵混凝土裂缝产生的原因及裂缝的种类进行了概述。

关键词：公路桥涵；混凝土裂缝；裂缝种类

中图分类号：TU317

文献标识码：A

文章编号：1009-2374(2009)03-0051-02

作为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料混凝土因其取材广泛、抗压强度高、可浇筑成各种形状，并且耐火性好、不易风化、养护费用低等等优点使之成为桥梁涵洞最基本的材料。但是混凝土有个极大的缺点是抗拉能力差，容易开裂。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，有些裂缝很细(＜0.05mm)，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，不断产生和扩展，致使混凝土保护层剥落、钢筋锈蚀，混凝土的强度和刚度受到削弱，耐久性降低，危害结构的正常使用。近年来，我国交通基础建设得到迅猛发展，各地兴建了大量的混凝土桥梁及涵洞。在桥涵建造和使用过程中，有关因出现裂缝而影响工程质量甚至导桥涵垮塌的报道屡见不鲜。混凝土开裂成为“常发病”和“多发病”，经常困扰着桥梁工程技术人员。本文对混凝±桥涵裂缝的种类进行分析、总结，以求找出控制裂缝的可行办法，达到防范于未然的目的。

一、桥涵混凝土裂缝种类

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。混凝土桥涵裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下几种：

(一)混凝土收缩引起的裂缝

在工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。混凝土收缩引起的裂缝有塑性收缩和缩水收缩(干缩)，另外还有自生收缩和炭化收缩。为减小混凝土塑性收缩，施工时应控制水灰比，避免过长时间的搅拌，下料不宜太快，振捣要密实，竖向变截面处宜分层浇筑。因混凝土表层水分损失快，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，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。如配筋率较大的构件(超过3％)，钢筋对混凝土收缩的约束比较明显，混凝土表面容易出现龟裂裂纹。

(二)地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。为防止基础不均匀沉降造成开裂，就需要进行细致的地质勘察充分掌握地质情况。尽量采用同一基础类型，并且同一个桥涵不要分期建造，基础埋置深度在冻涨线以下，避免将基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质地段等。

(三)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。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。

(四)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，混凝土保护层受到侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物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。由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。要防止钢筋锈蚀，设计时应根据规范要求采用足够的保护层厚度；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，同时严格控制外加剂用量。

(五)混凝土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。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。

2．砂石粒径太小、级配不良、空隙率大，将导致水泥和拌和水用量加大，影响混凝土的强度，使混凝土收缩加大，如果使用超出规定的特细砂，后果更严重。砂石中云母的含量较高，将削弱水泥与骨料的粘结力，降低混凝土强度。

3．拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应有影响。

(六)冻胀引起的裂缝

当气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰。体积膨胀，因而混凝土产生膨胀应力，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。当混凝土中骨料空隙多、吸水性强；骨料中含泥土等杂质过多；混凝土水灰比偏大、振捣不密实；养护不力使混凝土早期受冻等，均可能导致混凝土冻胀裂缝。

(七)施工工艺质量引起的裂缝

在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的；竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。

二、结语

公路桥涵混凝土的质量关系到道路安全和人民生命安全，因此重视桥涵混凝土的裂缝将是相关桥涵设计、施工、监理、运营管理等各个部门的同一责任。通过上述的分析，设计疏漏、施工低劣、监理不力，均可能使混凝土桥涵出现裂缝。因此。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，进一步加强巡查和管理，及时发现和处理问题也是特别重要的一个环节。