论公路桥梁混凝土裂缝成因及有效预防措施

1 常见的混凝土施工裂缝种类及成因
混凝土结构裂缝的成因复杂、繁多，有时多种因素相互影响，每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要因素。根据混凝土桥梁裂缝的种类就其产生的原因，大致可划分为以下几种：
1.1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,则在结构内产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝。在进行蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，易出现裂缝采用电热张拉法张拉预应力构件时，预应力钢材温度可升高至350℃，混凝土构件也容易开裂。
1.2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。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。砂石中硫化物可与水泥中的铝酸三钙发生化学反应，体积膨胀2.5倍。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。
1.3荷载引起的裂缝
钢筋混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝。归纳起来主要有如下几类：
1.3.1弯曲裂缝在混凝土梁上施加弯矩时，将产生弯曲裂缝。梁板结构的正弯矩裂缝一般位于跨中，从底边开始向上发展，负弯矩裂缝位于连续或悬臂梁板的支座附近，自上向下发展。随着荷载的增大，裂缝宽度增大，长度延伸，缝数增多，裂缝区域逐渐向两侧发展。
1.3.2剪切裂缝
剪切裂缝也称斜裂缝，首先发生在剪应力最大的部位。对受弯构件和压弯构件，往往发生于支座附近，由下部开始，沿着与轴线成250~500左右的角度裂开。随着荷载增大，裂缝长度将不断增长并向受压区发展，裂缝数不断增多并分叉，裂缝区也逐渐向跨中方向扩大。
1.3.3断开裂缝
钢筋混凝土构件受拉时，进入整个截面的裂缝称为断开裂缝。受拉构件在荷载作用下产生的裂缝均沿正截面开裂，裂缝间距有一定规律。荷载继续增大，钢筋应力达到屈服极限，钢筋伸长率较大，裂缝很宽超过设计规范允许宽度的许多倍,这时多为使用所不允许的或构件将接近破坏的状态。
1.3.4扭曲裂缝
混凝土构件受扭转与弯曲同时作用而产生的裂缝称为扭曲裂缝。该裂缝一般呈450倾斜方向。钢筋混凝土构件在扭曲作用下，产生的裂缝一般有许多条，裂缝出现后混凝土保护层剥落，扭曲产生的扭矩改由钢筋承担，直至钢筋滑动时构件完全破坏。
1.3.5局部应力引起的裂缝
局部应力引起的裂缝主要表现在墩台支座受到较大局部压力、构件突然受到冲击荷载、位于构件角隅处等。
1.4收缩引起的裂缝
在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因。
缩水收缩（于缩）。混凝土结硬以后。随着表层水分逐渐蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）。因混凝土表层水分损失很快，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，表面收缩变形受到内部混凝土的约束。致使表面混凝土承受拉力，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。
1.5冻胀引起的裂缝
气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9％因而混凝土产生膨胀应力；同时混凝土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混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低,并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻造成的后果最严重,成龄后混凝土强度损失可达30％~50％。我部在气温较低时加强养护措施，确保混凝土表面温度不低于5℃，并适当延长保温养护时间。
2减少施工裂缝的预防措施
2.1结构性裂缝防止措施
在条件许可的情况下，设计单位应尽量少用或不用非预应力结构。预应力结构锚垫板、螺旋筋的埋设必须符合设计图纸要求。在此基础上，锚垫板后应增设4根直径12mm以上的纵向撑筋，纵向撑筋前段顶牢锚垫板，后端与钢筋骨架相连锚垫板后布筋较密，砼振捣必须密实。钢筋砼现浇连续箱梁支架拆除时首先要弄清其设计受力体系，并从一开始就进行详细的落架程序设计。
2.2非结构性裂缝防治措施
2.2.1防止温度变化产生裂缝的措施
合理安排砼浇注顺序及浇筑速度，在砼浇注的过程中消除部分温差。夏季施工时骨料要洒水降温，冬季施工时砼表面应覆盖保温。
2.2.2预防施工质量引起裂缝措施
良好的施工方案与预防、控制裂缝有很大的关系。施工方案主要应确定一定浇筑量、施工缝间距、位置及构造、浇筑时间。运输及振捣等。钢筋上的污物和氧化铁皮要清除，以免影响粘结力。其次是浇筑、振捣操作合理，特别是振捣操作技术，往往不被人们重视。
2.2.3防止干缩裂缝的措施
设计部门布设足够的控制裂缝的分布筋，施工配合比设计时减小水灰比，尽量增加骨料用量增大骨料粒径、施工完成后加强砼的湿治养护。防止龟裂的措施有配合比设计时水泥用量不宜过多，振捣要密实而不过振。砼表面泌水及浮浆要及时清除并注意及时养护。