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摘要：混凝土已成为桥梁工程建设中应用最广泛、用量最大的建筑材料之一，但是混凝土材料的缺点是容易产生裂缝，因此本文对混凝土桥梁裂缝产生的原因以及裂缝的修复方法进行了探讨。
关键词：混凝土；裂缝；修复
Abstract: the concrete bridge construction has become the most widely used and amount of the largest building materials, but one of the weaknesses of the concrete material is easy to generate crack, so in this paper, the causes of the cracks of the concrete bridge and crack repair methods are discussed.
Keywords: concrete; Crack; repair
中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
混凝土具有取材广泛、价格低廉、便于施工和浇筑成各种形状的构件，抗压强度高、耐火性好、不易风化、养护费用低等优点，已成为桥梁工程建设中应用最广泛、用量最大的建筑材料之一。但是混凝土材料也有自重较大，抗拉强度低，抗裂性差，容易产生裂缝的缺点。
一、混凝土桥梁裂缝产生的原因
混凝土桥梁上的裂缝，通常是由于混凝土内部应力或外部荷载的作用、温差、干缩变化等因素产生的。尽管混凝土桥梁产生裂缝的形态各异，但按照裂缝产生的原因不同，常见裂缝可分为：收缩裂缝、温度裂缝、钢筋锈蚀导致的裂缝、荷载引起的裂缝及冻胀引起的裂缝等几大类。
1、塑性收缩裂缝：主要发生混凝土浇筑完成1－3小时内，在初凝开始，进行养护之前。此时混凝土拌和物在刚成型后，固体颗粒下沉，水泥水化反应剧烈，表面产生泌水和水分急剧蒸发，而形成混凝土失水收缩。收缩时，表层受到深层混凝土以及模板、钢筋的制约，使由软变硬中的塑态混凝土产生拉应力，而此时的混凝土早期强度低，不能抵抗这种变形应力，从而形成裂缝。如果使用收缩率较大的水泥，水泥用量过大，使用过量的粉砂，或者混凝土水灰比过大，模板过于干燥，也会产生塑性收缩裂缝。塑性收缩裂缝一般出现在结构表面，形状很不规则，而且长短不一，互不连贯，类似干燥的泥浆面。
2、干燥收缩裂缝：多发生在混凝土浇筑完成后，在混凝土硬化前，此时混凝土在未饱和的空气中，由于表层水分散发快，内部散发慢，从而产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩。因为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，当表面混凝土受到的拉应力超过其抗拉强度时，就产生了干燥收缩裂缝。混凝土的干燥收缩裂缝通常为表面性裂缝，其宽度较小，大多数为0.05~0.20mm，其走向纵横交错、没有规律性，在较薄的梁、板类构件中，这种裂缝多半沿短方向分布，在整体结构中，这种裂缝多半发生在结构交截面处，平面裂缝多半延伸到交截面部位或块体边缘。在大体积混凝土平面部位，这种裂缝较为常见，但侧面也有。在预制构件中，这种裂缝多发生在箍筋位置。
3、温度裂缝：混凝土自身具有热胀冷缩的性质，当外部环境或结构内部温度发生变化时。混凝土将发生温度变形，一旦变形受阻，则会在结构内产生温度应力。当温度应力超过混凝土内外的约束力时，就会产生温度裂缝。与其它裂缝最大的不同是温度裂缝会随着温度的变化而扩张和合拢。导致温度变化的主要原因包括日照、温差、水化热、骤然降温或者冬季施工不当等等。
温度裂缝按深度的不同分为表面裂缝、深层裂缝及贯穿裂缝三种。表面裂缝，很多情况下是温差过大所引起的；深层裂缝或贯穿裂缝，多数情况下是由于结构性温差值过大，同时受到外界约束力的约束所致。表面裂缝的危害较小，主要影响混凝土工程的外观质量；而深层裂缝和贯穿裂缝则会引起表层脱落、破坏结构的整体性和稳定性、加速钢筋锈蚀、降低混凝土的抗冻性及耐久性等严重后果。
4、钢筋锈蚀导致的裂缝：硬化的混凝土，由于水泥水化，生成氢氧化钙，故显碱性，此时钢筋表面生成一层稳定、致密、钝化的保護膜，使钢筋不生锈。但是在施工过程中，由于控制措施较差导致混凝土质量较差或保护层厚度不足，使得二氧化碳侵入到混凝土中并与氢氧化钙反应，生成碳酸钙等物质，造成混凝土碳化，从而降低钢筋四周混凝土的碱度，破坏了钢筋的钝化膜，钢筋便开如锈蚀；或者由于介入了氯化物致使钢筋四周含有较高的氯离子，从而破坏钢筋表面的钝化膜，使钢筋失去钝化，在水和氧气的作用下钢筋出现锈蚀反应。锈蚀的产物氢氧化铁的体积比原来增长约2-4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离并沿钢筋纵向产生裂缝，而且有锈迹渗到混凝土表面。因为出现锈蚀，不但会减少钢筋有效断面的面积，削弱钢筋和混凝土的握裹力，降低结构的承载力，而且还会诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。
5、荷载引起的裂缝：混凝土桥梁在常规的静、动荷载及次应力下产生的裂缝，称之为荷载裂缝，主要有直接应力裂缝和次应力裂缝两种。所谓的直接应力裂缝是由外荷载引起的直接应力而出现的裂缝，主要是在使用阶段由超出设计荷载的重型车辆过桥，或受车辆接触、撞击，或发生大风、大雪、地震、爆炸等原因引起的；而次应力裂缝指的是由外荷载所引起的次生应力而出现的裂缝，次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因，在实际的工程项目中比较常见，多数属于张拉、剪切或者劈裂等性质的裂缝。
6、冻胀引起的裂缝：当空气中的温度在零度以下时，由于混凝土吸水饱和，所以会出现冰冻的现象，使原本游离的水变成冰，体积膨胀9％，使混凝土因膨胀而产生拉应力导致裂缝的出现，特别是在混凝土初凝阶段，受冻最严重，在混凝土成龄后会有很大的强度损失。冬季施工时，对预应力孔道灌浆后，若不采取保温措施，那么也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。因为温度低于0℃和混凝土吸水饱和，是发生冻胀破坏的必要条件。另外，当混凝土中骨料空隙多、吸水性强，骨料中含泥土等杂质过多；混凝土水灰比偏大、振捣不密实；养护不足使混凝土早期受冻等，均可能导致混凝土产生冻胀裂缝。
二、裂缝的修复方法
裂缝修复的方法主要有表面修补法、灌浆法、嵌缝法及结构加固法，通常根据裂缝对结构的不同影响，而采用不同的修复方法。
1、表面修补法：对于裂缝宽度小于0.3mm的表面裂缝及深层裂缝，常采用表面修补法对裂缝进行密封，从而防止水汽、空气及化学物质的侵入。因为表面修补法对混凝土的结构承载力影响很小，所以优势十分明显，是常用的裂缝修复方法。表面修补法就是在混凝土裂缝的表面涂抹一定量的水泥浆或环氧树脂浆液。当桥梁表面出现很多的裂缝时，一般是沿着裂缝的周边用钢丝刷反复刷干净，然后再用压力水枪进行清洗同时进行湿润，然后用水泥浆进行抹平或者等清洗的表面干燥后涂抹环氧树脂浆液。有些时候，表面修补完成后，往往由于应力的存在，使得混凝土裂缝继续开裂，此时可在裂缝的表面粘附玻璃纤维布，确保裂缝修补完整。
2、灌浆法：当裂缝宽度大于等于0.3mm且小于1mm时，并且裂缝对桥梁结构有严重的影响，或者桥梁对防渗有着一定的要求时，表面修补已不能满足相关要求，因此需要采用灌浆法来进行处理。灌浆法修补裂缝的原理就是先将结构物的裂缝或孔隙与外界封闭，仅留进出浆口及排气孔，然后采用真空压力设备，将较低粘度的浆液，以一定的压力压入裂缝中，并使其扩散将缝隙填补密实。随着时间的推移，浆液会逐渐硬化，硬化后的浆液与混凝土形成具有稳定结构的整体，消除了裂缝的存在，同时也具备了很好的密封效果。在实施灌浆法的过程中，一般通常采用水泥浆或者环氧树脂浆液灌注；对于裂缝比较严重的，可采用甲基丙烯酸酯以及聚氨酯来进行灌浆。
3、嵌缝法：当裂缝宽度大于1.0mm时，沿裂缝用钢钎凿成“V”型槽或“U”型槽，槽宽与槽深可根据裂缝深度和有利于封闭来确定。凿缝时先沿裂缝打开，再向两侧加宽，凿完后用钢丝刷和气泵将混凝土碎屑、粉尘清除干净并用水冲湿，然后在裂缝处刷涂一层素水泥浆，再用微膨胀水泥砂浆进行填充修补，最后在表面抹压湿面进行养护。这样既可对裂缝进行封堵，又利于裂缝外观的平整。
4、结构加固法：在很多桥梁工程中，有些裂缝的产生，会严重改变混凝土结构的性能，对桥梁寿命以及使用性能均产生严重影响。对于这样的桥梁混凝土裂缝，就必须采用结构加固法来对混凝土进行加固。常用的结构加固法一般包括增加混凝土结构的截面面积、预应力加固、支点加固以及混凝土补强加固。
混凝土桥梁出现裂缝是常见的问题，为此我们要掌握裂缝产生的原因，对于出现的裂缝要及时的修复，减少裂缝对桥梁结构的破坏，延长桥梁的使用寿命。
关键词：混凝土；裂缝；修复
Abstract: the concrete bridge construction has become the most widely used and amount of the largest building materials, but one of the weaknesses of the concrete material is easy to generate crack, so in this paper, the causes of the cracks of the concrete bridge and crack repair methods are discussed.
Keywords: concrete; Crack; repair
中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
混凝土具有取材广泛、价格低廉、便于施工和浇筑成各种形状的构件，抗压强度高、耐火性好、不易风化、养护费用低等优点，已成为桥梁工程建设中应用最广泛、用量最大的建筑材料之一。但是混凝土材料也有自重较大，抗拉强度低，抗裂性差，容易产生裂缝的缺点。
一、混凝土桥梁裂缝产生的原因
混凝土桥梁上的裂缝，通常是由于混凝土内部应力或外部荷载的作用、温差、干缩变化等因素产生的。尽管混凝土桥梁产生裂缝的形态各异，但按照裂缝产生的原因不同，常见裂缝可分为：收缩裂缝、温度裂缝、钢筋锈蚀导致的裂缝、荷载引起的裂缝及冻胀引起的裂缝等几大类。
1、塑性收缩裂缝：主要发生混凝土浇筑完成1－3小时内，在初凝开始，进行养护之前。此时混凝土拌和物在刚成型后，固体颗粒下沉，水泥水化反应剧烈，表面产生泌水和水分急剧蒸发，而形成混凝土失水收缩。收缩时，表层受到深层混凝土以及模板、钢筋的制约，使由软变硬中的塑态混凝土产生拉应力，而此时的混凝土早期强度低，不能抵抗这种变形应力，从而形成裂缝。如果使用收缩率较大的水泥，水泥用量过大，使用过量的粉砂，或者混凝土水灰比过大，模板过于干燥，也会产生塑性收缩裂缝。塑性收缩裂缝一般出现在结构表面，形状很不规则，而且长短不一，互不连贯，类似干燥的泥浆面。
2、干燥收缩裂缝：多发生在混凝土浇筑完成后，在混凝土硬化前，此时混凝土在未饱和的空气中，由于表层水分散发快，内部散发慢，从而产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩。因为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，当表面混凝土受到的拉应力超过其抗拉强度时，就产生了干燥收缩裂缝。混凝土的干燥收缩裂缝通常为表面性裂缝，其宽度较小，大多数为0.05~0.20mm，其走向纵横交错、没有规律性，在较薄的梁、板类构件中，这种裂缝多半沿短方向分布，在整体结构中，这种裂缝多半发生在结构交截面处，平面裂缝多半延伸到交截面部位或块体边缘。在大体积混凝土平面部位，这种裂缝较为常见，但侧面也有。在预制构件中，这种裂缝多发生在箍筋位置。
3、温度裂缝：混凝土自身具有热胀冷缩的性质，当外部环境或结构内部温度发生变化时。混凝土将发生温度变形，一旦变形受阻，则会在结构内产生温度应力。当温度应力超过混凝土内外的约束力时，就会产生温度裂缝。与其它裂缝最大的不同是温度裂缝会随着温度的变化而扩张和合拢。导致温度变化的主要原因包括日照、温差、水化热、骤然降温或者冬季施工不当等等。
温度裂缝按深度的不同分为表面裂缝、深层裂缝及贯穿裂缝三种。表面裂缝，很多情况下是温差过大所引起的；深层裂缝或贯穿裂缝，多数情况下是由于结构性温差值过大，同时受到外界约束力的约束所致。表面裂缝的危害较小，主要影响混凝土工程的外观质量；而深层裂缝和贯穿裂缝则会引起表层脱落、破坏结构的整体性和稳定性、加速钢筋锈蚀、降低混凝土的抗冻性及耐久性等严重后果。
4、钢筋锈蚀导致的裂缝：硬化的混凝土，由于水泥水化，生成氢氧化钙，故显碱性，此时钢筋表面生成一层稳定、致密、钝化的保護膜，使钢筋不生锈。但是在施工过程中，由于控制措施较差导致混凝土质量较差或保护层厚度不足，使得二氧化碳侵入到混凝土中并与氢氧化钙反应，生成碳酸钙等物质，造成混凝土碳化，从而降低钢筋四周混凝土的碱度，破坏了钢筋的钝化膜，钢筋便开如锈蚀；或者由于介入了氯化物致使钢筋四周含有较高的氯离子，从而破坏钢筋表面的钝化膜，使钢筋失去钝化，在水和氧气的作用下钢筋出现锈蚀反应。锈蚀的产物氢氧化铁的体积比原来增长约2-4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离并沿钢筋纵向产生裂缝，而且有锈迹渗到混凝土表面。因为出现锈蚀，不但会减少钢筋有效断面的面积，削弱钢筋和混凝土的握裹力，降低结构的承载力，而且还会诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。
5、荷载引起的裂缝：混凝土桥梁在常规的静、动荷载及次应力下产生的裂缝，称之为荷载裂缝，主要有直接应力裂缝和次应力裂缝两种。所谓的直接应力裂缝是由外荷载引起的直接应力而出现的裂缝，主要是在使用阶段由超出设计荷载的重型车辆过桥，或受车辆接触、撞击，或发生大风、大雪、地震、爆炸等原因引起的；而次应力裂缝指的是由外荷载所引起的次生应力而出现的裂缝，次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因，在实际的工程项目中比较常见，多数属于张拉、剪切或者劈裂等性质的裂缝。
6、冻胀引起的裂缝：当空气中的温度在零度以下时，由于混凝土吸水饱和，所以会出现冰冻的现象，使原本游离的水变成冰，体积膨胀9％，使混凝土因膨胀而产生拉应力导致裂缝的出现，特别是在混凝土初凝阶段，受冻最严重，在混凝土成龄后会有很大的强度损失。冬季施工时，对预应力孔道灌浆后，若不采取保温措施，那么也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。因为温度低于0℃和混凝土吸水饱和，是发生冻胀破坏的必要条件。另外，当混凝土中骨料空隙多、吸水性强，骨料中含泥土等杂质过多；混凝土水灰比偏大、振捣不密实；养护不足使混凝土早期受冻等，均可能导致混凝土产生冻胀裂缝。
二、裂缝的修复方法
裂缝修复的方法主要有表面修补法、灌浆法、嵌缝法及结构加固法，通常根据裂缝对结构的不同影响，而采用不同的修复方法。
1、表面修补法：对于裂缝宽度小于0.3mm的表面裂缝及深层裂缝，常采用表面修补法对裂缝进行密封，从而防止水汽、空气及化学物质的侵入。因为表面修补法对混凝土的结构承载力影响很小，所以优势十分明显，是常用的裂缝修复方法。表面修补法就是在混凝土裂缝的表面涂抹一定量的水泥浆或环氧树脂浆液。当桥梁表面出现很多的裂缝时，一般是沿着裂缝的周边用钢丝刷反复刷干净，然后再用压力水枪进行清洗同时进行湿润，然后用水泥浆进行抹平或者等清洗的表面干燥后涂抹环氧树脂浆液。有些时候，表面修补完成后，往往由于应力的存在，使得混凝土裂缝继续开裂，此时可在裂缝的表面粘附玻璃纤维布，确保裂缝修补完整。
2、灌浆法：当裂缝宽度大于等于0.3mm且小于1mm时，并且裂缝对桥梁结构有严重的影响，或者桥梁对防渗有着一定的要求时，表面修补已不能满足相关要求，因此需要采用灌浆法来进行处理。灌浆法修补裂缝的原理就是先将结构物的裂缝或孔隙与外界封闭，仅留进出浆口及排气孔，然后采用真空压力设备，将较低粘度的浆液，以一定的压力压入裂缝中，并使其扩散将缝隙填补密实。随着时间的推移，浆液会逐渐硬化，硬化后的浆液与混凝土形成具有稳定结构的整体，消除了裂缝的存在，同时也具备了很好的密封效果。在实施灌浆法的过程中，一般通常采用水泥浆或者环氧树脂浆液灌注；对于裂缝比较严重的，可采用甲基丙烯酸酯以及聚氨酯来进行灌浆。
3、嵌缝法：当裂缝宽度大于1.0mm时，沿裂缝用钢钎凿成“V”型槽或“U”型槽，槽宽与槽深可根据裂缝深度和有利于封闭来确定。凿缝时先沿裂缝打开，再向两侧加宽，凿完后用钢丝刷和气泵将混凝土碎屑、粉尘清除干净并用水冲湿，然后在裂缝处刷涂一层素水泥浆，再用微膨胀水泥砂浆进行填充修补，最后在表面抹压湿面进行养护。这样既可对裂缝进行封堵，又利于裂缝外观的平整。
4、结构加固法：在很多桥梁工程中，有些裂缝的产生，会严重改变混凝土结构的性能，对桥梁寿命以及使用性能均产生严重影响。对于这样的桥梁混凝土裂缝，就必须采用结构加固法来对混凝土进行加固。常用的结构加固法一般包括增加混凝土结构的截面面积、预应力加固、支点加固以及混凝土补强加固。
混凝土桥梁出现裂缝是常见的问题，为此我们要掌握裂缝产生的原因，对于出现的裂缝要及时的修复，减少裂缝对桥梁结构的破坏，延长桥梁的使用寿命。