1、橋梁混凝土裂縫成因分析及防止 摘要:本文介紹了混凝土結構的裂縫種類、分析了混凝土產生裂縫的原因。混凝土裂縫產生原因主要受材料的選用、混凝土下沉和泌水、混凝土的配合比、施工原因等多方面原因造成的。并提出了相應的處理方案。 關鍵詞:混凝土；裂縫；種類；水化熱；分析；控制 1 概述 混凝土的裂縫問題是工程界最難解決的問題之一。在國內迄今所修建的混凝土箱梁橋中，在施工階段和運營階段，箱梁上均存在較多的開裂現象，這一問題至今尚未得到較好的解決，已成為多年來困擾工程技術界的一個難題。 2 混凝土的裂縫的種類 雖然使混凝土結構產生裂縫的原因很多，但混凝土橋梁裂縫的種類，就其產生的原因，大致可劃分如下： 2.

2、1 荷載裂縫 荷載裂縫是指外荷載作用下構件內的拉應變超過混凝土的極限拉應變所致，根據構件的受力特征不同有受拉、彎拉、剪切和扭轉等裂縫形態。在實際工程中，荷載裂縫占20%。在混凝土箱梁中，荷載裂縫包括正截面抗裂能力不足所導致的彎曲裂縫、斜截面抗裂能力不足所導致的腹板斜裂縫和預應力錨下局部承壓區域抗裂能力不足所導致的錨下縱向裂縫。 2.2 非荷載裂縫 非荷載裂縫是指材料收縮、溫度變化、鋼筋銹蝕、地基不均勻沉降、施工工藝不合理以及施工養護不當等引起的裂縫。非荷載裂縫是混凝土裂縫的主要形勢。 3 非荷載裂縫及其成因分析 3.1材料原因引起的裂縫 由于混凝土是由水泥、砂、骨料、水和外加劑等按一定比例配合

3、、拌制成拌合物，經過一點時間硬化而成的人造石材。所以水泥品質、鋼筋銹蝕、骨料性質、外加劑都是混凝土裂縫產生的原因。 （1）水泥細度、水泥中含堿量、C3A、C3S等都對混凝土裂紋的產生有一定的影響。水泥顆粒過細會導致混凝土水化速度快，水化快的水泥顆粒水化熱釋放得早，因水化快消耗混凝土內部的水分較快，引起混凝土的自干燥收縮。而堿能促進水泥的收縮開裂，高含堿量的水泥會生成抗裂性能差的凝膠，加重混凝土后期的干燥收縮，所以不論骨料是否有活性，都應當限制對水泥和混凝土中的含堿量。 （2）骨料的粒徑、級配、有害物質的含量等也都是引起混凝土裂縫的重要 因素。特別是骨料中的含泥量和骨料的堿性很有可能引起混凝土開

4、裂。所以一般嚴格控制骨料中的含泥量和骨料的堿性含量。 （3）拌合水及外加劑。拌合水或外加劑中氯化物等雜質含量較高時對鋼筋銹蝕有較大影響。 3.2 溫差引起的裂縫 水泥的水化反應會釋放出大量的熱量，每克水泥大約放出500J的熱量。水泥用量在300kg/m3左右時，混凝土在絕熱情況下由于水泥水化熱將導致混凝土內部溫度上升為3040左右。在實際結構中，內部因水化熱產生蓄熱的同時，構件表面還產生放熱，使得構件內存在內表溫度差。通過水化熱測試結果顯示混凝土入模溫度為36，腹板內混凝土在其澆筑后18h達到最大溫升73.5，混凝土內外表面溫差在混凝土澆筑后22h達到最大值40.5（見圖1、實測新澆梁段腹板厚

5、度中心處溫度及其表面溫度和日照溫度、圖2、實測新澆梁段腹板內溫差）。 混凝土入模溫度為36，腹板內混凝土在其澆筑后18h達到最大溫升73.5，混凝土內外表面溫差在混凝土澆筑后22h達到最大值40.5（見圖2）。規范規定：大體積混凝土內外溫差不得超過25。混凝土入模溫度過高以及并未采取特別的養護措施，致使腹板混凝土澆筑后的絕對溫升較大，特別是內外溫差過大（從圖2可以看出，混凝土澆筑后1340小時之內外表面長期處于25以上的溫差，并且在底板上由于厚度更大，這個時間將更長），加之混凝土本身的收縮而導致目前梁上混凝土裂縫的出現。 3.3施工原因引起的裂縫 混凝土制備及澆注過程中由于混合料攪拌不均、攪拌

6、時間過長、澆注速度過快、澆注接縫以及模板和支架系統變形過大等因素均可能導致混凝土開裂。 混凝土制備及澆注過程中由于混合料攪拌不均、攪拌時間過長、澆注速度過快、澆注接縫以及模板、支架系統變形過大、養護措施不到位、現場模板拆除不當或拆模過早、預應力張拉不當(超張、偏心)或者強度沒有達到要求就開始張拉等因素均可能導致混凝土開裂。 混合材料攪拌不均勻，將會使材料的膨脹性和收縮產生差異，從而可能引起局部的一些裂縫。混凝土長時間攪拌或混凝土運輸時間過長，在攪拌突然停止后混凝土會很快硬化產生異常凝結，從而引起網狀裂縫。當構件高度較大而混凝土澆筑速度過快，如一次快速澆筑混凝土，則因下部混凝土尚未充分硬化會產生

7、下沉，從而引起裂縫。相鄰層、塊澆筑先后時差過長時，先澆筑的混凝土已硬化，從而導致接縫處混凝土不連續而產生裂縫。養護措施不到位、現場模板拆除不當或拆模過早使得混凝土產生收縮裂縫，使得構件在自重或施工荷載作用下產生裂縫；預應力張拉不當(超張、偏心)或者強度沒有達到要求就開始張拉使得預應力錨固部位產生裂縫。 4 裂縫的防止 橋梁工程中裂縫幾乎無所不在，但他有害程度是可以控制的。經過現場實測和理論分析，認為橋梁混凝土產生裂縫的主要原因之一是由于過高的水化熱致使混凝土開裂。建議施工單位在橋梁施工中采取以下措施以減小混凝土的水化熱，從而減少混凝土裂縫的產生。 （1）材料選擇和混凝土配合比設計方面，經常對混

8、凝土各組成材料的質量和成分檢測， 優化調整混凝土的配合比，盡可能降低水化熱。 （2）由于混凝土技術的進展、傳統的混凝土向高性能、多功能、智能化混凝土發展。而混凝土的第五組分（化學外加劑）、 六大組分的應用，對混凝土的性能、抗裂等各各方面都有很大的提高，所以可以積極在混凝土拌和時加入適量的外加劑和摻和料，這樣可以顯著地提高混凝土強度，改善和易性，提高耐久性、抗裂性及節約水泥等。 （3）采取有效的混凝土保濕、防止混凝土水分蒸發措施，加強養護，盡可能減少混凝土收縮以及內外溫差。防止混凝土早期開裂。常用添加粉煤灰。也可以在橋梁設計過程中加入適量的抗裂鋼筋。 5 結語 “百年大計，質量為本，”為了有效的防止混凝土開裂，必須優化調整混凝土的配合比、加強養護，盡可能減少混凝土收縮以及內外溫差。嚴格按照規范要求施工，在施工過程中認真觀測，及時總結，防止混凝土開裂，發現問題及處理，確保工程質量。 參考文獻 1 JTJ041-2000公路橋涵施工技術規范人民交通出