混凝土桥梁裂缝成因及质量控制措施
【摘 要】在桥梁建造和使用过程中，混凝土裂缝经常出现，一旦产生裂缝，应全面调查分析，查明原因，取得加固依据，在选择处理方法上应比较论证，综合考虑，以求施工方便，经济高效。所以要对裂缝产生的原因进行分析并采取适当的措施，是完全可以将裂缝产生的可能性降到最小值，延长桥梁的使用寿命。
【关键词】混凝土；桥梁裂缝；裂缝成因；质量控制
0.引言
在桥梁使用过程中，混凝土裂缝不可避免，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，引起混凝土碳化、保护层剥落、钢筋腐蚀，使混凝土的强度和刚度受到削弱，耐久性降低，危害结构的正常使用，必须引起重视并加以控制。
1.混凝土桥梁裂缝的种类、原因
混凝土桥梁裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下几种：
1.1过度荷载引起的裂缝
荷载裂缝即为混凝土桥梁在常规静、动过度荷载及次应力下产生的裂缝，主要有直接应力裂缝、次应力裂缝。外部荷载引起的直接应力产生的裂缝称为直接应力裂缝。
1.2结构裂缝
实际上，砼结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至是多种因素相互影响，现对钢筋砼筒支梁桥梁体结构裂缝的种类及成因作如下总结：
1.2.1网状裂缝
此种裂缝能发生在各种跨度的梁上，裂缝比较细小，宽度约0.03～0.05mm，用手触及有凸起感觉，其多为砼收缩所引起的表面龟裂，也即当砼表层水分损失快，内部损失慢，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砼的约束，致使表面砼承受拉力，当表面砼承受的拉力超过其抗拉强度时，产生龟裂，进一步致使网状裂缝出现。
1.2.2下缘受拉区的裂缝
此种裂缝多发生于桥梁跨中部，梁跨度越大，裂缝越多，其自下翼缘向上发展，至翼缘与梁肋相接处停止，裂缝间距约0.1～0.2m，宽度约为0.03～0.1mm，其多为砼收缩和梁受扰曲所致。
1.2.3腹板上是竖向裂缝
该裂缝为最常见也较为严重的一种裂缝。当跨径大于12m时，其裂缝多处于薄腹部分，在梁的半高线附近裂缝跨度较大，一般在0.15～0.3mm；当梁跨径小于10m时，其裂缝较细小，且多数裂缝系由梁肋向上延伸，越上越细，上端未到腹板顶部，其成因多系设计不当、施工质量差、养护不及时或温度及环境条件不良的影响所致。
1.2.4腹板上是斜向裂缝
是钢筋砼梁中出现最多的一种裂缝，且多在跨中两侧，离跨中越远倾斜角越大，反之越小，倾斜角在15°～45°之间，第一道裂缝多出现在距支座0.5～1.0m处，裂缝宽度一般在0.3mm以下，该种裂缝的产生多为设计上的缺陷，即主拉应力较计算大，使得砼不能负担而导致裂缝产生，而施工不良又会加快裂缝的产生和发展。
1.2.5梁侧水平裂缝
该种裂缝多因施工不当引起，如分层灌筑时，间隔的时间太长等。
1.2.6梁底纵向裂缝
该种裂缝多因砼保护层过薄或掺入氯盐等速凝剂所致。
1.3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。在某些大跨径桥梁中，温度应力可以达到甚至超出活载应力。温度裂缝区别其他裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有：年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。
1.3.1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，另外还有自生收缩和炭化收缩。研究表明，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。
1.3.2地基变形引起的裂缝
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；结构基础类型差别太大；地在冻胀；桥梁基础基于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，可能造成不均匀沉降。
1.3.3钢筋锈蚀引起的裂缝
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（当然保护层亦不能太厚，否则构件有效高度减小，受力时将加大裂缝宽度）；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。
1.3.4冻胀引起的裂缝
大气气温低于零度时，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（结冰温度在-78度以下）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最严重，成龄后混凝土强度损失可达30%-50%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。
1.3.5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。如：水泥、砂、石骨料、以及拌和水及外加剂等。
1.3.6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、横向等各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。
2.主要裂缝及防治措施
2.1荷载裂缝
为避免结构中产生荷载裂缝，应该采取合理的计算模型、限制超过设计荷载的重型车辆或超载车辆过桥、限制施工现场各种工装，材料的堆放、严格执行现场管理方法。
2.2温度裂缝
对混凝土温度裂缝的预防，要做到合理安排混凝土浇筑顺序及浇筑速度，浇筑过程中适当降低部分温差.并严格执行操作流程.夏季施工时，需通过洒水对骨料降温；冬季施工时，混凝土表面应覆盖保温，已避免内外部过大温差的产生。
2.3地基基础变形引起的裂缝
预防地基基础变形引起裂缝的措施主要以下三种：一是基础处理，通过科学设计支架搭设并对支架进行全面积预压，可消除在过程中产生的塑性变形；二是为减少混凝土泌水，可在混凝土中添加减水剂，确保混凝土保护层厚度，混凝土施工时再进行二次抹面；三是浇筑前将基层和模板充分浇水湿透等。
2.4收缩裂缝
通过加强对早期混凝土养护，可以降低混凝土中水分的蒸发速率，这样能有效预防收缩裂缝。具体实施方法是：将麻袋、海绵等覆盖在混凝土结构表面，然后进行浇水养护。
2.5冻胀引起的裂缝
冬季施工时，为有效保证混凝土在低温或负温条件下硬化，可采用暖棚法、地下蓄热法、电气加热法、蒸汽加热法养护，也可在混凝土拌合水中掺人防冻剂（但氯盐不宜使用）。混凝土开裂常出现在桥梁建设和使用过程中，对桥梁工程技术人员造成了很大的困扰。
2.6钢筋锈蚀引起的裂缝
防止钢筋锈蚀的措施可以为：①基础设计时，根据规范要求控制裂缝宽度，采用足够的保护层厚度；②严格控制混凝土的水灰比，加强振捣，最大限度地保证混凝土密实、完好，防止有害离子入侵并保持高碱度；③严格控制含氯盐外加剂的用量，对于沿海地区或其他存在腐蚀性强的空气、地下水地区的外加剂更应当慎重。
3.结束语
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低桥梁的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土碳化，降低材料的耐久性，影响桥梁的承载能力。因此，通过文中的论述，使施工人员更加正确地认识裂缝的产生原因及其对各种原因的具体分析，并能提出合理的防治措施，严格按照国家有关规范，技术标准进行精心设计、精心施工。
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， 要对混凝土裂缝进行认真研究、全面调查分析，查明原因，取得加固依据，进一步提高桥梁的寿命。