浅析桥梁裂缝的成因

【摘要】为了进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识，避免工程中出现危害较大的裂缝，文中尽可能对混凝土桥梁裂缝的种类和成因作较完整分析、总结，达到防范于未然的作用。

【关键词】桥梁；裂缝；成因

1、混凝土桥梁裂缝种类、成因

混凝土结构裂缝的成因较多，甚至多种因素相互影响，混凝土桥梁裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分直接应力裂缝、次应力裂缝两种。

（1）直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。裂缝产生的原因

有：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，荷载少算或漏算；内力与配筋计算错误，结构安全系数不够等。施工阶段，不加限制地堆放施工机具、材料；不了解预制结构受力特点，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，改变结构受力模式等。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、爆炸等。

（2）次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。裂缝产生的原因有：

桥梁结构中经常需要凿槽、开洞，计算中难以用准确的图式进行模拟计算，受力构件挖孔后，力流将产生绕射现象，在孔洞附近密集，产生巨大的应力集中。若处理不当，在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。

2、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。

3、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。

塑性收缩。施工过程中、混凝土浇筑后4～5小时后，水泥水化反应激烈，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，在骨料下沉過程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。

缩水收缩。混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，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，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。

自生收缩。自生收缩是混凝土在硬化过程中，水泥与水发生水化反应，这种收缩与外界湿度无关，且可以是正的，也可以是负的。

炭化收缩。大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。

混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝且宽度较细，纵横交错，成龟裂状。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。

4、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。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、地基地质差异太大、结构荷载差异太大、结构基础类型差别大等。

5、钢筋锈蚀引起的裂缝

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控制裂缝宽度、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。

6、冻胀引起的裂缝

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。

7、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：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、当水泥含碱量较高，同时又使用含有碱活性的骨料，可能导致碱骨料反应。

（2）砂、石骨料：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。砂石中含泥量高，不仅将造成水泥和拌和水用量加大，而且还降低混凝土强度和抗冻性、抗渗性。砂石中有机质和轻物质过多，将延缓水泥的硬化过程，降低混凝土强度，特别是早期强度。

（3）拌和水及外加剂：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。

8、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、表面的等各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异，比较典型常见的有：混凝土保护层过厚，或乱踩已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝；混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点、混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易在浇筑数小时后发生裂缝；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；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；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、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；施工时拆模过早，混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝；施工前对支架压实不足或支架刚度不足，浇筑混凝土后支架不均匀下沉，导致混凝土出现裂缝；安装顺序不正确，对产生的后果认识不足，导致产生裂缝。

作者简介：

崔鹏，性别：男，籍贯：山东省枣庄人，学历：本科，毕业于山东建筑大学，现有职称：中级工程师，研究方向：交通工程（路桥）。