混凝土桥梁裂缝成因与防治技术研究

陈 涛

安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司（230088）

0 引言

我国桥梁工程建设材料广泛采用混凝土，而受人为、外部环境因素、地震等自然灾害的影响，使得混凝土桥梁常常会出现裂缝问题。而倘若混凝土桥梁出现裂缝， 不仅会影响桥梁工程的使用年限，还会对人们的人身财产安全构成极大威胁。 近年来，我国桥梁建设事业发展如火如荼，由此也促进了混凝土桥梁裂缝处理技术的提升，但因桥梁裂缝引发的安全事故时有发生。为切实解决混凝土桥梁裂缝问题，需要对桥梁裂缝成因进行全面分析，并采取有效的防治技术，进而减少因桥梁裂缝引发的安全事故。文章将对混凝土桥梁裂缝成因与防治技术进行探讨研究。

1 混凝土桥梁裂缝成因

1.1 荷载因素

混凝土桥梁在日常运行中，混凝土结构往往要承受各种形式的重力负荷，不仅有桥梁基础设施静止状态的荷载，还有源于通行车辆的动力荷载。 受外力的影响，混凝土结构极易在动静荷载、次应力的双重作用下引发混凝土裂缝。 换言之，桥梁的设计承载力应控制在相应范围内，倘若实际荷载重量超过桥梁承载能力， 就会破坏桥梁的内部结构，长此以往，桥梁即会出现裂缝问题。 因为桥梁荷载种类的不同，引发的裂缝种类也不尽相同，主要包括桥梁局部裂缝、桥梁扭曲式裂缝以及重力下的桥梁裂缝等[1]。

1.2 温度因素

受温度影响致使混凝土桥梁出现裂缝，主要是因为温度差，混凝土材料对周围温度提出了较为严格的要求，倘若混凝土内外部温度太大，则会致使混凝土出现硬化。 混凝土硬化过程中，会受收缩不均影响而产生温差裂缝。 混凝土浇筑过程中，水泥和水会发生化学反应，进而引发水热化现象，使混凝土内部温度迅速升高，这也是混凝土浇筑一段时间内混凝土结构温度上升的一大原因。 混凝土浇筑数日后，内部热量会逐步向外部散发，在这过程中混凝土内部的压应力会伴随温度的降低而转化为拉应力，一旦混凝土难以承受拉应力的强度，混凝土外部已有的裂缝会进一步加深，受温度因素影响产生的裂缝通常难以被人们所发现，因为其大多出现于施工早期， 加之温度差引发的裂缝往往偏小，通常只有在拆模后才会被发现[2]。

1.3 人为因素

人为因素引发的混凝土桥梁裂缝，主要表现为以下几方面:首先是对混凝土的振捣次数；其次是对混凝土前期的养护工作； 最后是混凝土施工速度。其中，开展好混凝土振捣工作至关重要，振捣次数多少很大程度上影响着混凝土的密实程度。 倘若振捣次数不足，混凝土会出现蜂窝、空洞等问题。 而混凝土运输、搅拌时间过长，则会使得混凝土引发离析现象，进而出现裂缝问题。 在混凝土前期养护中，如果混凝土前期受冻，其表面将会产生裂缝；而如果保温层太厚，则会造成混凝土与受力钢筋相互间的垂直裂缝。 另外，混凝土施工速度太快，会很大程度降低混凝土流动性，影响混凝土密实度，进一步致使混凝土出现裂缝。

1.4 锈蚀因素

在市面上存在一些混凝土质量不达标，保护层厚度不足，亦或保护层出现碳化现象，致使钢筋周围的混凝土碱度偏低， 还存在氯化物渗入情况，进而使得钢筋表层氧化膜遭到破坏， 出现锈蚀现象，锈蚀后钢筋体积会扩大数倍，钢筋膨胀会造成其周围混凝土脱落，进一步出现裂缝问题（如图1 所示）再加上因为钢筋的锈蚀，钢筋与混凝土的粘接力会不断减弱，混凝土结构承载力降低，在一系列可能引发裂缝的因素影响下，混凝土裂缝会逐步恶化。

图1 桥梁裂缝示意图

2 混凝土桥梁裂缝防治技术

2.1 开展好荷载布局设计工作

在混凝土桥梁设计期间，设计人员应切实开展好施工现场勘察工作，全面采集施工现场的一系列环境要素，结合桥梁建设要求，基于施工实际情况核对各项数据，确保桥梁建设规划设计的科学合理性。 在施工期间，应结合桥梁的实际荷载能力，采取一系列手段以调节混凝土结构荷载力。 如在施工期间通过合理放置施工设备以控制施工设备产生的额外荷载。 在桥梁设计时，必须要考虑到各方面影响因素，以免出现混凝土设计荷载与实际荷载相差太大的情况。 通过对混凝土实际荷载的有效评估，确保在实际建设中混凝土结构的强度，依托对施工期间一系列因素的全面把控，以防止出现因为荷载因素造成的混凝土裂缝。

2.2 混凝土浇筑时控制好其温度差

混凝土桥梁施工中，为便于各项施工操作开展，通常会在施工现场合理布置各种机械设备，进行混凝土现场施工及搅拌。 这一途径可有效提升桥梁施工效率，降低桥梁施工成本。 但在混凝土现场搅拌过程中，应安排专人开展操作，在搅拌时应结合实际情况适时添加水，以实现对混凝土温度的有效控制。 而控制好混凝土温度，是桥梁施工中防治混凝土裂缝出现的一项重要手段[3]。 另外，减少混凝土运输距离、冷却拌、骨料浇水冷却等也可有助于控制混凝土温度。 通过在混凝土浇筑时控制好其温度差，便可有效减少混凝土内外部应力作用对其的影响。 除此之外，为控制混凝土建筑温度，还可选择在低温的时间段开展建筑，如在低温季节，亦或在一天中气温相对低的时间段开展浇筑。 为了尽可能降低混凝土入模温度，最好全程将泵送混凝土的输送管道放置在冷水中， 以此减少太阳的辐射热能，控制泵送期间混凝土吸收的热量，切实防止因温度变化而致使引发裂缝问题。

2.3 防治钢筋锈蚀裂缝

为避免钢筋出现锈蚀情况，应确保钢筋拥有充足的保护层厚度， 依据相关规范标准开展设计工作。 另外，在施工过程中，应加强振捣，确保混凝土密实性，倘若施工现场在沿海地区或在其他特殊环境地区， 更应当在施工时进行必要的防护处理，以防止腐蚀性空气、水分等进入混凝土内部。

2.4 开展好监测、维护工作

在混凝土桥梁施工过程中，应密切监测混凝土温度、收缩变形程度等相关指标，通过对施工现场实际情况的及时反馈，以确保施工的有序开展。 同时，应切实保证混凝土性能，加强养护提升混凝土抗裂能力，在开展施工过程中，混凝土质量优劣影响着裂缝的出现，对于贯穿性裂缝更要给予特别重视，一旦发现裂缝，即要结合采集数据及调查结果，系统分析裂缝出现原因及桥梁自身的实际情况，进一步确定具体修补对策[4]。 另外，在桥梁竣工投入运行后，还应对桥梁开展有效监测，尤其是重要的大型桥梁应开展实时监测。 如在桥梁重要构件上装置光纤、传感器等，通过先进技术对桥梁在行车荷载、风载、撞击等荷载作用下应力、裂缝等数据转变情况进行实时监测，并结合获取的数据对桥梁予以健康评估。 同时，注重对桥梁开展适时维护，确保及时发现问题、解决问题，延长桥梁使用寿命。

2.5 加强混凝土养护

为防治混凝土桥梁施工结束后的裂缝问题，相关人员应加强对混凝土的养护工作，借助有效养护手段，在适宜的时间对混凝土开展保温、保湿处理，以保证混凝土的性能[5]。 除此之外，还应对混凝土温度进行适时测量，为防治裂缝问题，应结合采集的温度数据在混凝土表层铺设相应的塑料片，调节混凝土温度转变。

3 结语

总而言之，裂缝是混凝土桥梁中十分常见的一项质量问题，混凝土桥梁一旦出现裂缝问题，不仅会影响桥梁的质量，更会使桥梁的整体性能大打折扣，进一步影响桥梁的安全有序运行。 鉴于此，混凝土桥梁防治技术尤为重要，其将严重影响着桥梁工程质量。 在混凝土桥梁工程建设期间，相关人员应围绕如何更有效应用好裂缝防治技术进行探索研究，明确混凝土桥梁裂缝成因，切忌未经过分析即进行随意修补、防治，必须要立足于桥梁的实际情况，开展好荷载布局设计工作，混凝土浇筑时控制好其温度差，防治钢筋锈蚀裂缝，开展好监测、维护工作等，从多个不同方面着手，以切实保证桥梁工程的安全性、可靠性，促进我国桥梁建设事业的可持续健康发展。