桥梁砼结构裂缝类型

桥梁砼结构裂缝类型

熊锟

中国建筑第八工程局有限公司西北分公司西安710075

摘要：近年来，我国交通基础建设得到迅猛发展，各地兴建了大量的砼桥梁。在桥梁建造和使用过程中，有关因出现裂缝而影响工程质量甚至导致桥梁质量事故的报道屡见不鲜。砼开裂可以说是“常发病”和“多发病”，经常困扰着桥梁工程技术人员。采取一定的设计和施工措施，很多裂缝是可以克服和控制的。本文总结了常见砼桥梁裂缝的类型

关键词：交通建设；桥梁；砼；裂缝；类型

一、引言

砼因其取材广泛、价格低廉、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，成为当前桥梁结构中使用较为广泛的建筑材料。其缺点是抗拉能力差，易开裂。大量的工程实践和理论分析表明，几乎所有的砼构件均是带裂缝工作的，只是有些裂缝很细，甚至肉眼看不见（＜0.05mm），一般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，引起砼碳化、保护层剥落、钢筋腐蚀，使砼的强度和刚度受到削弱，耐久性降低，严重时甚至发生垮塌事故，危害结构的正常使用，必须加以控制。我国现行桥梁设计规范均采用限制构件裂缝宽度的办法来保障砼结构的正常使用。本文对当前桥梁砼结构裂缝类型进行了总结。

二、正文

砼桥梁裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下几种：

1.荷载作用下产生的裂缝

砼桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，归纳起来主要有直接应力裂缝、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。

（2）次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。

2.温度变化引起的裂缝

砼具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，砼将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过砼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。温度引起的裂缝主要有外部和内部两种。

（1）外部原因温差包含：a.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。b.日照。桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后，温度明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布。c.骤然降温。

（2）内部原因温差包含：a.水化热。出现在施工过程中，大体积砼由于水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温差太大，致使表面出现裂缝。b.蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当。c.预制梁横隔板安装时，支座预埋钢板与调平钢板焊接措施不当，容易烧伤开裂。采用电热张拉法砼构件也容易开裂。

3.收缩引起的裂缝

在实际工程中，砼因收缩所引起的裂缝是最常见的。在砼收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生砼体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。

（1）塑性收缩。发生在施工过程中、砼浇筑后4~5小时左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，砼失水收缩，同时骨料因自重下沉，因此时砼尚未硬化，称为塑性收缩。

（2）缩水收缩（干缩）。砼结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，砼体积减小，称为缩水收缩（干缩）。

（3）自生收缩。自生收缩是砼在硬化过程中，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（即收缩），也可以是负的（即膨胀）

（4）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。炭化收缩只有在湿度50%左右才能发生，且随二氧化碳的浓度的增加而加快。

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，超出砼结构的抗拉能力，导致结构开裂。拱桥等产生水平推力的结构物，对地质情况掌握不够、设计不合理和施工时破坏了原有地质条件产生水平位移裂缝。

5.钢筋锈蚀引起的裂缝

由于砼质量较差或保护层厚度不足，砼保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋周围砼碱度降低，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砼中的氧气和水分发生锈蚀反应，从而对周围砼产生膨胀应力，导致保护层砼开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝。

6.冻胀引起的裂缝

大气气温低于零度时，吸水饱和的砼出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而砼产生膨胀应力；同时砼凝胶孔中的过冷水在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使砼中膨胀力加大，砼强度降低，并导致裂缝出现。冬季施工预应力孔若不采取保温措施也可能发生管道方向的冻胀裂缝。

7.施工材料质量引起的裂缝

砼主要由水泥、砂、骨料、掺和料、拌和水及外加剂组成。配置砼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，可能使砼强度不足，从而导致砼开裂。当水泥含碱量较高同时又使用含有碱活性的骨料，可导致碱骨料反应。

（2）砂、石骨料

砂石的粒径、级配、杂质含量。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，影响砼的强度，使砼收缩加大，如果使用超规特细砂，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，降低砼强度。工程实践中必须对骨料进行碱活性检验，同时使用含碱量低的水泥品种。

（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砼，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

在砼结构浇筑、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。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：

（1）砼保护层过厚，或损坏上层钢筋，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。

（2）砼振捣不密实、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。

（3）砼浇筑过快，砼流动性较低，在硬化前因砼沉实不足，硬化后沉实过大，容易在浇筑数小时后发生裂缝，既塑性收缩裂缝。

（4）砼搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起砼塌落度过低，使得在砼体积上出现不规则的收缩裂缝。

（5）砼初期养护时急剧干燥，使得砼与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝。

（6）用泵送砼施工时，为保证砼的流动性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，导致砼凝结硬化时收缩量增加，使得砼体积上出现不规则裂缝。

（7）砼分层或分段浇筑时，接头部位处理不好，易在新旧砼和施工缝之间出现裂缝。

（8）砼早期受冻，使构件表面出现裂纹，或局部剥落，或脱模后出现空鼓现象。

（9）施工时模板刚度不足，在浇筑砼时，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，砼强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。

（10）施工前对支架压实不足或支架刚度不足，浇筑砼后支架不均匀下沉，导致砼出现裂缝。

（11）装配式结构，在构件运输、堆放时，支承垫木不在一条垂直线上，或悬臂过长，或运输过程中剧烈颠撞；安装顺序不正确，对产生的后果认识不足，导致产生裂缝。

三、结束语

砼桥梁裂缝的成因是一个较复杂的问题，它涉及到管理、设计、施工等各个方面，某一环节稍有疏忽均可能导致裂缝的出现，引起钢筋的锈蚀，影响整座桥梁结构的耐久性，造成很大的经济损失。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，也是相当重要的一个环节。