混凝土桥梁裂缝特性及产生的原因
关键词：公路桥梁,混凝土裂缝,成因,处理措施
桥梁混凝土裂缝问题是一个普遍存在而又很难解决的实际工程问题。对于桥梁结构而言．混凝土裂缝是桥梁缺陷的集中表现，也是桥梁最常见的病害。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。
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混凝土收缩引起的裂缝
混凝土在凝结过程中，会因为外界环境的不同而产生不同程度的体积变化，其中最主要的是收缩变形。收缩变形主要分为塑性变形.干缩变形.自收缩变形.碳化变形。各种收缩变形都可能导致混凝土开裂。
1.3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。
1.4由施工材料质量引起的裂缝
混凝土所采用水泥.砂.骨料.拌.水及外加剂等材料的质量不合格，可能导致结构出现裂缝。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。
1.5由施工工艺和质量引起的裂缝
在钢筋混凝土结构浇筑.构件制作.起模.运输.堆放.拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理或施工质量低劣，都可能引起各种形式的裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现这样的裂缝。裂缝出现的部位.走向及裂缝宽度则因产生的原因而异。
2防止混凝土裂缝的控制技术
2.1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。
2.2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。
2.3施工措施
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。
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℃）。
3对混凝土裂缝的处理
3.1表面封闭法
(1)表面涂抹：在混凝土表面沿宽度较小的裂缝涂抹树脂保护膜，在裂缝宽度有可能变动时，可采用焦油环氧树脂等材料。在裂缝多而且密集或者混凝土老化.砂浆离析的结构物上也可大面积涂抹保护膜。
(2)凿深槽嵌补：先沿裂缝凿一条深槽，槽形根据裂缝位置和填补材料而定，然后在槽内嵌补各种粘结材料，如环氧砂浆.沥青等。
(3)表面喷浆：在经凿毛处理的裂缝表面，喷射一层密实而且强度高的水泥砂浆保护层来封闭裂缝。(4)打箍加固封闭：当钢筋混凝土产生应力裂缝时，可采用在裂缝处加箍使裂缝封闭。
3.2粘贴加固法
(1)注入法粘贴钢板：在混凝土表面与钢板之间加垫块等使两者之间保持一定空隙，并用环氧树脂胶泥封闭四周，而后从注人口注入环氧树脂，同时排出空隙中的空气。此法虽然费时，但即使混凝土表面不平整也可进行施工。
(2)压粘法粘贴钢板：在混凝土表面及钢板表面涂上环氧树脂，然后利用已固定在混凝土中的锚杆把钢板压紧在混凝土面上，随着环氧树脂被挤出，粘贴面之间的空气也被排出。用这种方法几乎不会残留气泡，粘结效果也好，此法适用于混凝土表面平整的场合。
(3)粘贴碳纤维布：这是一种新型的技术，它利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面，利用其良好的抗拉性能达到修补加强的目的。这种修补方法，基本不增加原结构的自重及尺寸。碳纤维材料几乎无腐蚀性和磁性，并具有较好的耐热性，且其化学性质稳定，不会与酸.碱.盐等化学物质发生反应，具有良好的耐久性。碳纤维有良好的抗震性，它改善了原构件的裂缝形态，能延缓和减轻震动造成的破坏。
4结束语
裂缝作为混凝土桥梁的主要病害，其产生的原因是十分复杂的。在设计中考虑不周，施工过程中不遵守规则，运营管理时不严加控制，均可能造成裂缝的产生。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，并根据裂缝的成因进行有针对性地防治，是保证结构安全耐用的前提和基础。
参考文献：
[1]宫丽莉钢筋混凝土桥梁裂缝控制措施及治理方法[J]北方交通2010.3.
[2]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.