公路橋涵混凝土裂縫種類概述

熊志杰

摘要：公路橋涵混凝土由于設計、施工等種種原因往往是帶裂縫工作的，每一條裂縫的產生均是有原因的，為此通過查找裂縫產生的原因，來尋找切實可行的辦法，預防裂縫的出現(xiàn)。文章根據公路橋涵混凝土裂縫產生的原因及裂縫的種類進行了概述。

關鍵詞：公路橋涵；混凝土裂縫；裂縫種類

中圖分類號：TU317

文獻標識碼：A

文章編號：1009-2374(2009)03-0051-02

作為當今世界建筑結構中使用最廣泛的建筑材料混凝土因其取材廣泛、抗壓強度高、可澆筑成各種形狀，并且耐火性好、不易風化、養(yǎng)護費用低等等優(yōu)點使之成為橋梁涵洞最基本的材料。但是混凝土有個極大的缺點是抗拉能力差，容易開裂。大量的工程實踐和理論分析表明，幾乎所有的混凝土構件均是帶裂縫工作的，有些裂縫很細(＜0.05mm)，對結構的使用無大的危害，可允許其存在；有些裂縫在使用荷載或外界物理、化學因素的作用下，不斷產生和擴展，致使混凝土保護層剝落、鋼筋銹蝕，混凝土的強度和剛度受到削弱，耐久性降低，危害結構的正常使用。近年來，我國交通基礎建設得到迅猛發(fā)展，各地興建了大量的混凝土橋梁及涵洞。在橋涵建造和使用過程中，有關因出現(xiàn)裂縫而影響工程質量甚至導橋涵垮塌的報道屢見不鮮?；炷灵_裂成為“常發(fā)病”和“多發(fā)病”，經常困擾著橋梁工程技術人員。本文對混凝±橋涵裂縫的種類進行分析、總結，以求找出控制裂縫的可行辦法，達到防范于未然的目的。

一、橋涵混凝土裂縫種類

混凝土結構裂縫的成因復雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產生的一種或幾種主要原因?；炷翗蚝芽p的種類，就其產生的原因，大致可劃分如下幾種：

(一)混凝土收縮引起的裂縫

在工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。混凝土收縮引起的裂縫有塑性收縮和縮水收縮(干縮)，另外還有自生收縮和炭化收縮。為減小混凝土塑性收縮，施工時應控制水灰比，避免過長時間的攪拌，下料不宜太快，振搗要密實，豎向變截面處宜分層澆筑。因混凝土表層水分損失快，內部損失慢，因此產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當表面混凝土承受拉力超過其抗拉強度時，便產生收縮裂縫?；炷劣不笫湛s主要就是縮水收縮。如配筋率較大的構件(超過3％)，鋼筋對混凝土收縮的約束比較明顯，混凝土表面容易出現(xiàn)龜裂裂紋。

(二)地基礎變形引起的裂縫

由于基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結構中產生附加應力，超出混凝土結構的抗拉能力，導致結構開裂。為防止基礎不均勻沉降造成開裂，就需要進行細致的地質勘察充分掌握地質情況。盡量采用同一基礎類型，并且同一個橋涵不要分期建造，基礎埋置深度在凍漲線以下，避免將基礎置于滑坡體、溶洞或活動斷層等不良地質地段等。

(三)溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質，當外部環(huán)境或結構內部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結構內將產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴張或合攏。

(四)鋼筋銹蝕引起的裂縫

由于混凝土質量較差或保護層厚度不足，混凝土保護層受到侵蝕炭化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應，其銹蝕物對周圍混凝土產生膨脹應力，導致保護層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結構承載力下降，并將誘發(fā)其它形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導致結構破壞。要防止鋼筋銹蝕，設計時應根據規(guī)范要求采用足夠的保護層厚度；施工時應控制混凝土的水灰比，加強振搗，保證混凝土的密實性，防止氧氣侵入，同時嚴格控制外加劑用量。

(五)混凝土材料質量引起的裂縫

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質量不合格，可能導致結構出現(xiàn)裂縫。

1．水泥安定性不合格，水泥中游離的氧化鈣含量超標。水泥出廠時強度不足，水泥受潮或過期，可能使混凝土強度不足，從而導致混凝土開裂。

2．砂石粒徑太小、級配不良、空隙率大，將導致水泥和拌和水用量加大，影響混凝土的強度，使混凝土收縮加大，如果使用超出規(guī)定的特細砂，后果更嚴重。砂石中云母的含量較高，將削弱水泥與骨料的粘結力，降低混凝土強度。

3．拌和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。采用海水或含堿泉水拌制混凝土，或采用含堿的外加劑，可能對堿骨料反應有影響。

(六)凍脹引起的裂縫

當氣溫低于零度時，吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍，游離的水轉變成冰。體積膨脹，因而混凝土產生膨脹應力，混凝土強度降低，并導致裂縫出現(xiàn)。尤其是混凝土初凝時受凍最嚴重，冬季施工時對預應力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。溫度低于零度和混凝土吸水飽和是發(fā)生凍脹破壞的必要條件。當混凝土中骨料空隙多、吸水性強；骨料中含泥土等雜質過多；混凝土水灰比偏大、振搗不密實；養(yǎng)護不力使混凝土早期受凍等，均可能導致混凝土凍脹裂縫。

(七)施工工藝質量引起的裂縫

在混凝土結構澆筑、構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理、施工質量低劣，容易產生縱向的、橫向的、斜向的；豎向的、水平的、表面的、深進的和貫穿的各種裂縫，特別是細長薄壁結構更容易出現(xiàn)。

二、結語

公路橋涵混凝土的質量關系到道路安全和人民生命安全，因此重視橋涵混凝土的裂縫將是相關橋涵設計、施工、監(jiān)理、運營管理等各個部門的同一責任。通過上述的分析，設計疏漏、施工低劣、監(jiān)理不力，均可能使混凝土橋涵出現(xiàn)裂縫。因此。嚴格按照國家有關規(guī)范、技術標準進行設計、施工和監(jiān)理，是保證結構安全耐用的前提和基礎。在運營管理過程中，進一步加強巡查和管理，及時發(fā)現(xiàn)和處理問題也是特別重要的一個環(huán)節(jié)。