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摘 要： 混凝土桥梁开裂是工程中比较常见的病害。本文结合工程实际，对混凝土桥梁裂缝种类、成因及防治做了较全面的分析，以便采取相应的设计、施工措施，尽量控制裂缝的出现，避免桥梁混凝土裂缝对结构造成影响和危害。
关键词： 桥梁 混凝土裂缝 原因 防治
中图分类号：K928.78 文献标识码：K 文章编号：1009-914X（2012）10- 0152–01
随着我国交通基础建设的迅猛发展，混凝土桥梁的应用也越来越广泛，而随之而来的混凝土桥梁裂缝也是施工中的“常见病”和“多发病”，且经常出现但又难以杜绝.为了加强对混凝土桥梁裂缝的认识，尽可能地避免其在工程中造成大的危害。
一、桥梁混凝土裂缝种类、成因
混凝土结构裂缝的成因复杂、繁多，有时多种因素互相影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要因素。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、荷载引起的裂缝
混凝土桥梁在静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，主要有直接裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝；次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。
2、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。
3、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。
4、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；桥梁基礎基于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，可能造成不均匀沉降。
5、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；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。
6、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。
7、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。
8、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。
二、桥梁混凝土裂缝防治措施
针对以上提及的几种原因，应该采取以下几种措施来控制与预防桥梁混凝土裂缝的产生。
1、设计措施
（1）采取合理的结构形式和合理的分块。混凝土工程施工中如果允许设置水平施工缝，应根据温度裂缝的要求进行分块，且设置必要的连接方式。
（2）合理布置分布钢筋：尽量采用小直径、密间距布筋，结构边缘处或变截面处需要加强分布筋，表面可以设置钢筋网片。
（3）为防止钢筋产生锈蚀裂缝，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。
（4）合理地进行建筑物在使用阶段的沉降计算，以控制由于地基不均匀沉降产生的宽裂缝。
2、优选混凝土原材料
优选混凝土原材料、优化混凝土配合比的目的是使混凝土具有较大的抗裂能力。
（1）采用低水化热的水泥。由于矿物成分及掺加混合材料数量不同，水泥的水化热差异较大。铝酸三钙和硅酸三钙含量高的，水化热较高；混合材料掺量多的水泥水化热较低。为减小水泥水化热，降低混凝土绝热温升和混凝土内部温度，从而减小内外温差，应选用低水化热的水泥产品。
（2）掺粉煤灰。可以用适量粉煤灰取代一部分水泥以削减水化热产生的高温峰值。
（3）骨料的选用。应优先选用热膨胀系数小、含泥量低的骨料，并强调骨料的连续级配，条件许可时，应尽可能使用粒径大的骨料。
（4）优化混凝土配合比。认真进行混凝土配合比设计，通过试验确定施工中采用的配合比。
3、地基处理
（1）尽可能以桩柱式（坐于岩盘上的重力式基础除外）基础及下部的形式加宽，避免下部产生不均匀沉陷。
（2）对基底采取夯实、换填夯实等，使沉降均匀，基底的埋深要考虑冻土的影响；对刚性扩大基础，建议对下部结构联成一体，并尽量对基底进行技术处理，尽可能减少不均匀的沉陷。
（3）新建基础的承载能力要比原有基础适当提高；加强横向连接，降低沉降对新旧接缝处受力的影响。
（4）增加桥面水泥混凝土铺装的刚度，这是提高桥梁上部结构整体性的重要措施；
（5）在做桥梁上部结构设计时，把基础不均匀沉降作为荷载适当加以考虑。
4、采取合适的施工措施
合适的施工方法不仅能降低混凝土内的最高温度，还能减小混凝土的内外温差，有效地降低温度裂缝的产生，达到控制裂缝的目的。
（1）浇筑方案。在混凝土施工过程中，为了有效降低混凝土的内外温差，常采用分块浇筑。分块浇筑又可分为分层浇筑法和分段跳仓浇筑法两种。
（2）振捣工艺。采用二次振捣技术，即是浇灌后的混凝土，在振动界限以前，给予二次振捣，改善混凝土强度，提高抗裂性，能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和孔隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，以减小内部微裂，增加混凝土密实度，从而可使混凝土抗压强度提高10-20%左右。
（3）降低混凝土浇筑温度的措施。混凝土因为水化热引起体积变化，以及因为环境温度的周期变化均会引起开裂，如果把混凝土的初始温度降低到一定程度，使之产生的温差较小，从而产生的拉应力小于混凝土抗拉强度，可以避免混凝土开裂。降低浇筑温度的具体措施包括：①浇筑前预冷混凝土；②降低原材料温度，如做好水泥散热、骨料浇水冷却和预冷等；③采用冷却拌和水与加冰拌和；④减少运输途中的热量倒灌，包括减小运输距离，采用特制的保温罐车，用保温材料包裹混凝土泵送管道等。
5、混凝土养护
刚浇筑的混凝土、强度低、抵抗变形能力小，如遇到不利的温湿度条件，其表面容易发生有害的冷缩和干缩裂缝。保温的目的是减小混凝土表面与内部温差及表面混凝土温度梯度，防止表面裂缝的发生。
三、结语
综上所述，虽然桥梁混凝土很容易产生裂缝，但是大量的科学研究以及成功的工程实例都表明：只要我们在设计、施工工艺、材料选择以及后期的养护过程中能够充分考虑的各种因素的影响，还是完全可以避免危害结构的裂缝的产生。
参考文献：
[1]黄军生.钢筋混凝土桥梁裂缝成因综述，世界桥梁，2002.
[2]湛润水.公路旧桥加固技术与实例，人民交通出版社，2002.
关键词： 桥梁 混凝土裂缝 原因 防治
中图分类号：K928.78 文献标识码：K 文章编号：1009-914X（2012）10- 0152–01
随着我国交通基础建设的迅猛发展，混凝土桥梁的应用也越来越广泛，而随之而来的混凝土桥梁裂缝也是施工中的“常见病”和“多发病”，且经常出现但又难以杜绝.为了加强对混凝土桥梁裂缝的认识，尽可能地避免其在工程中造成大的危害。
一、桥梁混凝土裂缝种类、成因
混凝土结构裂缝的成因复杂、繁多，有时多种因素互相影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要因素。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、荷载引起的裂缝
混凝土桥梁在静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，主要有直接裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝；次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。
2、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。
3、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。
4、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；桥梁基礎基于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，可能造成不均匀沉降。
5、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；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。
6、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。
7、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。
8、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。
二、桥梁混凝土裂缝防治措施
针对以上提及的几种原因，应该采取以下几种措施来控制与预防桥梁混凝土裂缝的产生。
1、设计措施
（1）采取合理的结构形式和合理的分块。混凝土工程施工中如果允许设置水平施工缝，应根据温度裂缝的要求进行分块，且设置必要的连接方式。
（2）合理布置分布钢筋：尽量采用小直径、密间距布筋，结构边缘处或变截面处需要加强分布筋，表面可以设置钢筋网片。
（3）为防止钢筋产生锈蚀裂缝，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。
（4）合理地进行建筑物在使用阶段的沉降计算，以控制由于地基不均匀沉降产生的宽裂缝。
2、优选混凝土原材料
优选混凝土原材料、优化混凝土配合比的目的是使混凝土具有较大的抗裂能力。
（1）采用低水化热的水泥。由于矿物成分及掺加混合材料数量不同，水泥的水化热差异较大。铝酸三钙和硅酸三钙含量高的，水化热较高；混合材料掺量多的水泥水化热较低。为减小水泥水化热，降低混凝土绝热温升和混凝土内部温度，从而减小内外温差，应选用低水化热的水泥产品。
（2）掺粉煤灰。可以用适量粉煤灰取代一部分水泥以削减水化热产生的高温峰值。
（3）骨料的选用。应优先选用热膨胀系数小、含泥量低的骨料，并强调骨料的连续级配，条件许可时，应尽可能使用粒径大的骨料。
（4）优化混凝土配合比。认真进行混凝土配合比设计，通过试验确定施工中采用的配合比。
3、地基处理
（1）尽可能以桩柱式（坐于岩盘上的重力式基础除外）基础及下部的形式加宽，避免下部产生不均匀沉陷。
（2）对基底采取夯实、换填夯实等，使沉降均匀，基底的埋深要考虑冻土的影响；对刚性扩大基础，建议对下部结构联成一体，并尽量对基底进行技术处理，尽可能减少不均匀的沉陷。
（3）新建基础的承载能力要比原有基础适当提高；加强横向连接，降低沉降对新旧接缝处受力的影响。
（4）增加桥面水泥混凝土铺装的刚度，这是提高桥梁上部结构整体性的重要措施；
（5）在做桥梁上部结构设计时，把基础不均匀沉降作为荷载适当加以考虑。
4、采取合适的施工措施
合适的施工方法不仅能降低混凝土内的最高温度，还能减小混凝土的内外温差，有效地降低温度裂缝的产生，达到控制裂缝的目的。
（1）浇筑方案。在混凝土施工过程中，为了有效降低混凝土的内外温差，常采用分块浇筑。分块浇筑又可分为分层浇筑法和分段跳仓浇筑法两种。
（2）振捣工艺。采用二次振捣技术，即是浇灌后的混凝土，在振动界限以前，给予二次振捣，改善混凝土强度，提高抗裂性，能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和孔隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，以减小内部微裂，增加混凝土密实度，从而可使混凝土抗压强度提高10-20%左右。
（3）降低混凝土浇筑温度的措施。混凝土因为水化热引起体积变化，以及因为环境温度的周期变化均会引起开裂，如果把混凝土的初始温度降低到一定程度，使之产生的温差较小，从而产生的拉应力小于混凝土抗拉强度，可以避免混凝土开裂。降低浇筑温度的具体措施包括：①浇筑前预冷混凝土；②降低原材料温度，如做好水泥散热、骨料浇水冷却和预冷等；③采用冷却拌和水与加冰拌和；④减少运输途中的热量倒灌，包括减小运输距离，采用特制的保温罐车，用保温材料包裹混凝土泵送管道等。
5、混凝土养护
刚浇筑的混凝土、强度低、抵抗变形能力小，如遇到不利的温湿度条件，其表面容易发生有害的冷缩和干缩裂缝。保温的目的是减小混凝土表面与内部温差及表面混凝土温度梯度，防止表面裂缝的发生。
三、结语
综上所述，虽然桥梁混凝土很容易产生裂缝，但是大量的科学研究以及成功的工程实例都表明：只要我们在设计、施工工艺、材料选择以及后期的养护过程中能够充分考虑的各种因素的影响，还是完全可以避免危害结构的裂缝的产生。
参考文献：
[1]黄军生.钢筋混凝土桥梁裂缝成因综述，世界桥梁，2002.
[2]湛润水.公路旧桥加固技术与实例，人民交通出版社，2002.