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【摘 要】 在混凝土掺入适量的橡胶粉制成橡胶混凝土，对改善混凝土的抗裂性能，有效解决混凝土的缺陷对桥梁防撞墙的不利影响具有重要意义。本文分析了橡胶混凝土对改善桥梁防撞墙裂缝的原理与针对裂缝产生的类型。
【关键词】 橡胶粉；裂缝；混凝土
随着城市中大量互通立交桥、高架桥的兴建，桥梁成了城市风景的有机组成部分吗，人们不仅要求其具有安全、快捷的功能，也对其美学提出了较高的要求。防撞墙使用功能来说，主要体现在两方面：一是承受车辆荷载的水平撞击，二是美化桥梁外观。
桥梁钢筋混凝土防撞墙出现裂缝是目前桥粱建设的通病，随着时间的推移几乎所有的防撞墙均存在不同程度开裂现象（主要指0.05mm以上的宏观裂缝〕，有十几米长度才产生一条的，也有2至3米就产生一条的。
一、裂缝性质及危害程度
大部分混凝土结构构件都是带缝工作的，微裂缝对结构的承重、防渗等其它使用功能不会造成太大影响。但构件在受到荷载、温差等影响后会逐渐延伸扩大，发展成为肉眼可见的宏观裂缝。当裂缝发展较深时（特别是贯穿裂缝），会影响结构的抗渗性能，导致水分及有害物质渗入，诱发钢筋锈蚀或加速混凝土的自然老化，降低其力学性能，失去应有受力性能，防渗性能也会降低，从而影响到防撞墙的使用寿命和耐久性，外观也会大打折扣。
二、裂缝的类型
防撞墙裂缝的类型可根据开裂深度、表面形状、产生时间、产生原囚以及稳定情况进行分类：
1、裂缝就其开裂深度可分为：表面的、贯穿的；
2、裂缝就其表面形状可分为：网状裂缝、不规则裂缝、竖向、横向裂缝、斜裂缝等；
3、裂缝就其产生时间可分为：混凝上硬化之前产生的塑性裂缝和硬化后产生的裂缝；
4、裂缝就其产生原因可分为：荷载裂缝和变形裂缝（变形缝是由不均匀沉降、温度变化、膨胀、收缩、徐变等变形因素引起的）。
5、裂缝就其稳定情况可分为：稳定的或不稳定的、能愈合的或不能愈合的；
三、裂缝产生的原因
裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝（如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等），有外载引起的裂缝，有养护环境不当和化学作用引起的裂缝，概括来说，主要有内因和外因两方面。
外因主要由于混凝土构件超负荷承载所产生的塑性变形和徐变，以及一些酸、鹽类作用，碳化、氯化物侵蚀，碱骨料反应等对钢筋混凝十的侵害造成的。
内因方面问题很多如：钢管护栏与混凝土构件的膨胀系数不同，温度变形会给混凝土一个附加应力；设计单位对气温条件、施工环境了解不够，伸缩缝没有按照寒早地区考虑设计；设计方面往往没考虑桥面变形的差异，尤其跨中及支座变形缺少考虑等。
四、裂缝产生的原因
1、干缩裂缝
干缩裂缝通常出现较晚，一般在浇筑后一周或养护结束后的一段时问。因为混凝土中水化反应所剩多余水分蒸发，体积随温度变化而产生的收缩是不可避免的。混凝土结构内外水分蒸发程度不同，表面游离水分较体积收缩大，而内部小，表面收缩变形受到混凝土结构内部的限制与约束，会产生较大的拉应力。而普通混凝土抗拉强度比较低，何况还未形成设计强度，开裂是很容易的。在结构的变截面处、箍筋处较多，一般为平行线状或网状浅细裂纹，宽度为0.05rnm～0.2mm，并随温度和湿度的变化而发展；
2、塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝是指在混凝土凝结以前，由于表面失水较快而产生的裂缝。因为混凝土终凝前强度很小，受高温或较大风力的影响，混凝土表面水分丧失过快，造成毛细管中产生较大负压而使普通混凝土体积总剧收缩，其强度不能抵抗其本身收缩而产生的龟裂。塑性裂缝一般在干热或大风天气出现，是比较多见的混凝土隐患。大多为，中间粗两端细且长短不一，互不连贯状态。20cr～30cm长的多见，也有2m～3m的。
3、温度裂缝
在混凝土浇筑后，水泥水化产生大量的水化热，并积聚在混凝土内部不易散发，而混凝土表面散热较快，形成内外较大的温差，造成内外的热胀冷缩程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力而使混凝土裂缝产生。这种温度裂缝走向无一定规律，象长度较大的结构构件裂继多平行于短边，随长边分段出现，中间较密。大面积构件裂缝常纵横交错。宽度大小不一，一般在0.5mrn以下。
4、化学反应引起的裂缝
碱骨料反应裂缝和钢筋诱蚀引起的裂缝是工程中较为常见的化学反应引起的裂缝。混凝土拌和后会产生一些碱性离子，这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境水分而体积膨胀，造成混凝土酥松、膨胀开裂：
五、橡胶粉对混凝土干缩开裂的影响
圆环开裂可以综合评价硬化混凝土的抗干缩开裂能力，圆环开裂的基本工作原理是混凝土拆除外模，试件受到内模的均匀径向约束，在混凝土因水泥水化产生的自收缩和水分蒸发产生的干燥收缩。当各种收缩产生的拉应力超过混凝土自身的抗拉强度时，即出现开裂。
经试验，橡胶粉显著减小和延缓了混凝土的干缩开裂，且掺量越高其混凝土开裂时间越晚裂缝宽度也越窄。橡胶混凝土的初始开裂宽度明显小于普通混凝土，且橡胶掺量越高，初始开裂宽度越小。普通混凝土开裂后的裂缝宽度随龄期不断增加，在开裂后的3天内，裂缝宽度增加速率较快，3天后裂缝增加速率明显下降，但28天后仍保持增长趋势。橡胶混凝土开裂后的14天内，裂缝宽度增加速率较快，14天后裂缝宽度基本稳定不再增长。由于混凝土的抗裂性能与砂桨或净浆的抗裂性能密切相关，因此同样可得出，在硬化阶段，橡胶混凝土的抗裂性明显好于普通混凝土，且橡胶掺量越高混凝土的抗裂性越好。
橡胶混凝土抗裂性的机理。硬化混凝土，由于水分的蒸发，在混凝土内部产生收缩应力。普通混凝土由于其集料的弹性模量大变形性小很容易产生开裂，而橡胶粉具有很低的弹性模量，发生体积形变并吸收混凝土内部的收缩应力.从而有效抑制了混凝土的干缩开裂。 六、橡胶粉对混凝土塑性开裂的影响
由经试验橡胶混凝土的塑性开裂时时略短，裂缝数量、长度略长，裂缝宽度和平均开裂面积与普通混凝土差不大。不同掺量的橡胶混凝土其塑性开裂指标也无明显差异。在塑性阶段，混凝土在高温、低湿和大风速条件下，橡胶混凝土与普通混凝土的抗裂性相当，橡胶粉没有对棍凝土塑性开裂起到明显的抑制作用。橡胶对混凝土塑性开裂没有起到明显抑制作用，因为用橡胶粉替代部分集料，但是橡胶粉与水泥的结合性也并不高。在早期，水泥水化不充分没有形成足够的凝胶保证混凝土的整体勃结性，因此在水分过分蒸发和水泥水化引起的化学收缩条件下，在形成毛细管负压的作用下。引起橡胶混凝土的塑性开裂。
七、橡胶粉对混凝土温度裂缝的影响
动弹性模量反映的是混凝土内部微裂缝开展情况，质量损失率则反映混凝土表面剥落破坏的情况，当剥落达到一定程度时，会造成骨料或其它组成材料暴露。因此，可用这两个指标反映混凝土内部与表而受到损伤的程度。经试验相同冻融循环条件下，橡胶粉掺量由10%增加到30%时，混凝土相对动弹性模量、相对耐久性指数增加，这是由于橡胶粉有效吸收混凝土冻融循环过程中产生的各种内应力，缓减了混凝土内部裂纹的扩展。
由于防撞墻结构的特殊性，做好质量管理应做好质量预控，对容易产生质量缺陷的地方提前给予足够重视。首先，在塑性阶段，在高温、低湿和大风速条件下、由于水泥水化刚刚开始没有生成足够的凝胶维持混凝土的整体黏结性，并且橡胶粉与水泥的黏合性不高，因此橡胶混凝土也容易出现开裂，橡胶馄凝土同样必需加强早期养护以减少甚至消除塑性开裂。其次，在硬化阶段，由于橡胶粉的弹性模量较低，很容易发生体积变形而吸收掉混凝土内部的收缩应力，因此橡胶混凝土的抗开裂性能优于普通混凝土，不同掺量对抗裂性能的影响不同，掺量越高其抗裂性能越好，但混凝土强度随之，所以需根据实际情况添加橡胶粉。
参考文献：
[1] I. B. Topc.u. The properties of rubberized concretes [J]. Cem Concr Res ，1995 ，25 （2） ：304 - 310.
[2 ]N. Segre ， I. Joekes. Use of tire rubber particles as addition to cement paste[J]. Cem Concr Res ，2000 ，30 （9） ：1421 - 1425.
[3] Zaher K. Khatib ，Fouad M. Bayomy ，Member. Rubberized Portland cement concrete[J]. Journal of Materials In Civil Engineering ，1999 （8） ： 206 - 210.
[4]宋少民，刘娟红，金树新.橡胶粉改性高韧性混凝土研究[J].混凝土与水泥制品，1997（1）：10-11.
【关键词】 橡胶粉；裂缝；混凝土
随着城市中大量互通立交桥、高架桥的兴建，桥梁成了城市风景的有机组成部分吗，人们不仅要求其具有安全、快捷的功能，也对其美学提出了较高的要求。防撞墙使用功能来说，主要体现在两方面：一是承受车辆荷载的水平撞击，二是美化桥梁外观。
桥梁钢筋混凝土防撞墙出现裂缝是目前桥粱建设的通病，随着时间的推移几乎所有的防撞墙均存在不同程度开裂现象（主要指0.05mm以上的宏观裂缝〕，有十几米长度才产生一条的，也有2至3米就产生一条的。
一、裂缝性质及危害程度
大部分混凝土结构构件都是带缝工作的，微裂缝对结构的承重、防渗等其它使用功能不会造成太大影响。但构件在受到荷载、温差等影响后会逐渐延伸扩大，发展成为肉眼可见的宏观裂缝。当裂缝发展较深时（特别是贯穿裂缝），会影响结构的抗渗性能，导致水分及有害物质渗入，诱发钢筋锈蚀或加速混凝土的自然老化，降低其力学性能，失去应有受力性能，防渗性能也会降低，从而影响到防撞墙的使用寿命和耐久性，外观也会大打折扣。
二、裂缝的类型
防撞墙裂缝的类型可根据开裂深度、表面形状、产生时间、产生原囚以及稳定情况进行分类：
1、裂缝就其开裂深度可分为：表面的、贯穿的；
2、裂缝就其表面形状可分为：网状裂缝、不规则裂缝、竖向、横向裂缝、斜裂缝等；
3、裂缝就其产生时间可分为：混凝上硬化之前产生的塑性裂缝和硬化后产生的裂缝；
4、裂缝就其产生原因可分为：荷载裂缝和变形裂缝（变形缝是由不均匀沉降、温度变化、膨胀、收缩、徐变等变形因素引起的）。
5、裂缝就其稳定情况可分为：稳定的或不稳定的、能愈合的或不能愈合的；
三、裂缝产生的原因
裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝（如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等），有外载引起的裂缝，有养护环境不当和化学作用引起的裂缝，概括来说，主要有内因和外因两方面。
外因主要由于混凝土构件超负荷承载所产生的塑性变形和徐变，以及一些酸、鹽类作用，碳化、氯化物侵蚀，碱骨料反应等对钢筋混凝十的侵害造成的。
内因方面问题很多如：钢管护栏与混凝土构件的膨胀系数不同，温度变形会给混凝土一个附加应力；设计单位对气温条件、施工环境了解不够，伸缩缝没有按照寒早地区考虑设计；设计方面往往没考虑桥面变形的差异，尤其跨中及支座变形缺少考虑等。
四、裂缝产生的原因
1、干缩裂缝
干缩裂缝通常出现较晚，一般在浇筑后一周或养护结束后的一段时问。因为混凝土中水化反应所剩多余水分蒸发，体积随温度变化而产生的收缩是不可避免的。混凝土结构内外水分蒸发程度不同，表面游离水分较体积收缩大，而内部小，表面收缩变形受到混凝土结构内部的限制与约束，会产生较大的拉应力。而普通混凝土抗拉强度比较低，何况还未形成设计强度，开裂是很容易的。在结构的变截面处、箍筋处较多，一般为平行线状或网状浅细裂纹，宽度为0.05rnm～0.2mm，并随温度和湿度的变化而发展；
2、塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝是指在混凝土凝结以前，由于表面失水较快而产生的裂缝。因为混凝土终凝前强度很小，受高温或较大风力的影响，混凝土表面水分丧失过快，造成毛细管中产生较大负压而使普通混凝土体积总剧收缩，其强度不能抵抗其本身收缩而产生的龟裂。塑性裂缝一般在干热或大风天气出现，是比较多见的混凝土隐患。大多为，中间粗两端细且长短不一，互不连贯状态。20cr～30cm长的多见，也有2m～3m的。
3、温度裂缝
在混凝土浇筑后，水泥水化产生大量的水化热，并积聚在混凝土内部不易散发，而混凝土表面散热较快，形成内外较大的温差，造成内外的热胀冷缩程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力而使混凝土裂缝产生。这种温度裂缝走向无一定规律，象长度较大的结构构件裂继多平行于短边，随长边分段出现，中间较密。大面积构件裂缝常纵横交错。宽度大小不一，一般在0.5mrn以下。
4、化学反应引起的裂缝
碱骨料反应裂缝和钢筋诱蚀引起的裂缝是工程中较为常见的化学反应引起的裂缝。混凝土拌和后会产生一些碱性离子，这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境水分而体积膨胀，造成混凝土酥松、膨胀开裂：
五、橡胶粉对混凝土干缩开裂的影响
圆环开裂可以综合评价硬化混凝土的抗干缩开裂能力，圆环开裂的基本工作原理是混凝土拆除外模，试件受到内模的均匀径向约束，在混凝土因水泥水化产生的自收缩和水分蒸发产生的干燥收缩。当各种收缩产生的拉应力超过混凝土自身的抗拉强度时，即出现开裂。
经试验，橡胶粉显著减小和延缓了混凝土的干缩开裂，且掺量越高其混凝土开裂时间越晚裂缝宽度也越窄。橡胶混凝土的初始开裂宽度明显小于普通混凝土，且橡胶掺量越高，初始开裂宽度越小。普通混凝土开裂后的裂缝宽度随龄期不断增加，在开裂后的3天内，裂缝宽度增加速率较快，3天后裂缝增加速率明显下降，但28天后仍保持增长趋势。橡胶混凝土开裂后的14天内，裂缝宽度增加速率较快，14天后裂缝宽度基本稳定不再增长。由于混凝土的抗裂性能与砂桨或净浆的抗裂性能密切相关，因此同样可得出，在硬化阶段，橡胶混凝土的抗裂性明显好于普通混凝土，且橡胶掺量越高混凝土的抗裂性越好。
橡胶混凝土抗裂性的机理。硬化混凝土，由于水分的蒸发，在混凝土内部产生收缩应力。普通混凝土由于其集料的弹性模量大变形性小很容易产生开裂，而橡胶粉具有很低的弹性模量，发生体积形变并吸收混凝土内部的收缩应力.从而有效抑制了混凝土的干缩开裂。 六、橡胶粉对混凝土塑性开裂的影响
由经试验橡胶混凝土的塑性开裂时时略短，裂缝数量、长度略长，裂缝宽度和平均开裂面积与普通混凝土差不大。不同掺量的橡胶混凝土其塑性开裂指标也无明显差异。在塑性阶段，混凝土在高温、低湿和大风速条件下，橡胶混凝土与普通混凝土的抗裂性相当，橡胶粉没有对棍凝土塑性开裂起到明显的抑制作用。橡胶对混凝土塑性开裂没有起到明显抑制作用，因为用橡胶粉替代部分集料，但是橡胶粉与水泥的结合性也并不高。在早期，水泥水化不充分没有形成足够的凝胶保证混凝土的整体勃结性，因此在水分过分蒸发和水泥水化引起的化学收缩条件下，在形成毛细管负压的作用下。引起橡胶混凝土的塑性开裂。
七、橡胶粉对混凝土温度裂缝的影响
动弹性模量反映的是混凝土内部微裂缝开展情况，质量损失率则反映混凝土表面剥落破坏的情况，当剥落达到一定程度时，会造成骨料或其它组成材料暴露。因此，可用这两个指标反映混凝土内部与表而受到损伤的程度。经试验相同冻融循环条件下，橡胶粉掺量由10%增加到30%时，混凝土相对动弹性模量、相对耐久性指数增加，这是由于橡胶粉有效吸收混凝土冻融循环过程中产生的各种内应力，缓减了混凝土内部裂纹的扩展。
由于防撞墻结构的特殊性，做好质量管理应做好质量预控，对容易产生质量缺陷的地方提前给予足够重视。首先，在塑性阶段，在高温、低湿和大风速条件下、由于水泥水化刚刚开始没有生成足够的凝胶维持混凝土的整体黏结性，并且橡胶粉与水泥的黏合性不高，因此橡胶混凝土也容易出现开裂，橡胶馄凝土同样必需加强早期养护以减少甚至消除塑性开裂。其次，在硬化阶段，由于橡胶粉的弹性模量较低，很容易发生体积变形而吸收掉混凝土内部的收缩应力，因此橡胶混凝土的抗开裂性能优于普通混凝土，不同掺量对抗裂性能的影响不同，掺量越高其抗裂性能越好，但混凝土强度随之，所以需根据实际情况添加橡胶粉。
参考文献：
[1] I. B. Topc.u. The properties of rubberized concretes [J]. Cem Concr Res ，1995 ，25 （2） ：304 - 310.
[2 ]N. Segre ， I. Joekes. Use of tire rubber particles as addition to cement paste[J]. Cem Concr Res ，2000 ，30 （9） ：1421 - 1425.
[3] Zaher K. Khatib ，Fouad M. Bayomy ，Member. Rubberized Portland cement concrete[J]. Journal of Materials In Civil Engineering ，1999 （8） ： 206 - 210.
[4]宋少民，刘娟红，金树新.橡胶粉改性高韧性混凝土研究[J].混凝土与水泥制品，1997（1）：10-11.