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[摘 要]近年来，我国交通基础建设得到迅猛发展，各地兴建了大量的混凝土桥梁。在桥梁建造和使用过程中有关因出现裂缝而影响工程质量甚至桥梁垮塌的报道屡见不鲜。所以必须对混凝土桥梁的裂缝原因和种类进行分析，从而来采取相应的预防措施。
[关键词]桥梁；裂缝；成因；处理方法；控制措施
中图分类号：U445.71 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0229-01
混凝土因其取材广泛、价格低廉，抗压强度高、可浇注成各种形状，并且耐火性好、不易风化、养护费用低，成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料。但混凝土最主要的缺点是：抗拉能力差，容易开裂。混凝土裂缝不可避免，但它的有害程度是可以控制的，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，使混凝土的强度和剐度受到削弱，耐久性降低，危害结构的正常使用，必须加以控制。
一、桥梁裂缝的种类及其成因
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 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。？？
1.2 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荷载应力。温度裂缝区别其他裂缝最主要特性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 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。
1.4 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；地基冻胀；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。
1.5 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（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。
1.6 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。
1.7 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。
1.8 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、混凝土裂缝处理方法分析
2.1 表面处理法
包括表面涂抹和表面贴补法，表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的裂缝，不伸缩的裂缝以及不在活动的裂缝。
2.2 填充法
用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝（0.3mm），作业简单，费用低。宽度小于0.3mm，深度较浅的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采用取开V型槽，然后作填充处理。
2.3 灌浆法
此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。
2.4 结构补强法
因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成裂缝等影响结构强度可采取结构补强法、锚固补强法、预应力法等。
2.5 混凝土裂缝处理效果的检查
包括修补材料试验；钻芯取样试验；压水试验；压气试验等。
三、预防桥梁混凝土裂缝的措施
3.1 設计方面
加强设计的合理性和安全系数以及施工的合理性。同时，在构件设计时，应注意避免结构突变或断面突变，当不能避免时，应做局部处理，如转角处做圆角（倒角），同时加强构造配筋，转角处增配斜向钢筋，对于较大孔洞，有条件时可在周边设置护边角钢。
3.2 原材料质量和配合比设计方面
1）根据结构的要求和混凝土强度等级选择合适的水泥品种、等级，在保证混凝土设计强度等级和保持混凝土良好工作性的前提下，适当降低水灰比，减少水泥用量；
2）选用级配优良的砂、石原材料，含泥量应符合规范要求（1～1.5%以下），有条件的项目可对砂石料进行水洗，降低骨料含泥量；
3）积极采用掺合料和混凝土外加剂，尤其是大体积混凝土施工时，可在拌合混凝土时可掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度应力；
4）配合比设计人员应结合工程实际，合理选择好混凝土的设计坍落度，并针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整施工配合比。
3.3 施工控制方面
1）要做好模板、支架及各支撑处基础和地基处理，确保其不发生沉降、移位，对现浇梁板的支架应严格按照设计和规范要求的荷载、时间进行预压，检验支架、模板的强度和稳定性；
2）夏季高温季节应尽量选择早晨或晚上的时间施工，避开高温时段，实在无法避开时，可采取在沙石料场搭设简易遮阳装置、在水平及垂直泵管上加盖湿草袋、对模板外露面喷水降温等措施降低混凝土入模温度，增加环境湿度，减少裂缝；
3）采用两次振捣技术，可有效消除因塑性沉降引起的内分层，提高混凝土密实度，改善骨料的界面结构，提高混凝土强度；
4）在尽可能的情况下，桥梁墩台（尤其是高墩）混凝土应一气浇筑，不设施工缝，对墩身不可避免的施工缝要按技术规范要求，凿毛该混凝土表面，用水冲洗干净，在混凝土浇注前，对水平缝铺一层2cm～3cm的1：2水泥砂浆后再继续浇筑混凝土；
5）蒸汽养护或冬季施工时应严格控制好升降温速度；
6）要加强混凝土的养护，及时覆盖草袋、麻袋，洒水养生，寒冷季节可采取保温措施，保护好混凝土表面，对薄壁结构可延长拆模时间，延缓降温，以防急剧降温引发构件开裂；
7）U形桥台要控制其填料的抗压强度，并做好台背的防水排水设施，防止填土过湿或排水不良，由于压实不足或冻胀产生裂缝。
结语
综上所述，桥梁工程技术人员要进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识，制定相应的质量预防措施，尽量避免工程中出现危害较大的裂缝。在充分了解混凝土裂缝产生的种种原因基础上，适当采取科学、合理、切实有效的防治措施，把混凝土裂缝控制在建筑规范容许的范围内。
[关键词]桥梁；裂缝；成因；处理方法；控制措施
中图分类号：U445.71 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0229-01
混凝土因其取材广泛、价格低廉，抗压强度高、可浇注成各种形状，并且耐火性好、不易风化、养护费用低，成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料。但混凝土最主要的缺点是：抗拉能力差，容易开裂。混凝土裂缝不可避免，但它的有害程度是可以控制的，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，使混凝土的强度和剐度受到削弱，耐久性降低，危害结构的正常使用，必须加以控制。
一、桥梁裂缝的种类及其成因
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 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。？？
1.2 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荷载应力。温度裂缝区别其他裂缝最主要特性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 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。
1.4 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；地基冻胀；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。
1.5 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（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。
1.6 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。
1.7 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。
1.8 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、混凝土裂缝处理方法分析
2.1 表面处理法
包括表面涂抹和表面贴补法，表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的裂缝，不伸缩的裂缝以及不在活动的裂缝。
2.2 填充法
用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝（0.3mm），作业简单，费用低。宽度小于0.3mm，深度较浅的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采用取开V型槽，然后作填充处理。
2.3 灌浆法
此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。
2.4 结构补强法
因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成裂缝等影响结构强度可采取结构补强法、锚固补强法、预应力法等。
2.5 混凝土裂缝处理效果的检查
包括修补材料试验；钻芯取样试验；压水试验；压气试验等。
三、预防桥梁混凝土裂缝的措施
3.1 設计方面
加强设计的合理性和安全系数以及施工的合理性。同时，在构件设计时，应注意避免结构突变或断面突变，当不能避免时，应做局部处理，如转角处做圆角（倒角），同时加强构造配筋，转角处增配斜向钢筋，对于较大孔洞，有条件时可在周边设置护边角钢。
3.2 原材料质量和配合比设计方面
1）根据结构的要求和混凝土强度等级选择合适的水泥品种、等级，在保证混凝土设计强度等级和保持混凝土良好工作性的前提下，适当降低水灰比，减少水泥用量；
2）选用级配优良的砂、石原材料，含泥量应符合规范要求（1～1.5%以下），有条件的项目可对砂石料进行水洗，降低骨料含泥量；
3）积极采用掺合料和混凝土外加剂，尤其是大体积混凝土施工时，可在拌合混凝土时可掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度应力；
4）配合比设计人员应结合工程实际，合理选择好混凝土的设计坍落度，并针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整施工配合比。
3.3 施工控制方面
1）要做好模板、支架及各支撑处基础和地基处理，确保其不发生沉降、移位，对现浇梁板的支架应严格按照设计和规范要求的荷载、时间进行预压，检验支架、模板的强度和稳定性；
2）夏季高温季节应尽量选择早晨或晚上的时间施工，避开高温时段，实在无法避开时，可采取在沙石料场搭设简易遮阳装置、在水平及垂直泵管上加盖湿草袋、对模板外露面喷水降温等措施降低混凝土入模温度，增加环境湿度，减少裂缝；
3）采用两次振捣技术，可有效消除因塑性沉降引起的内分层，提高混凝土密实度，改善骨料的界面结构，提高混凝土强度；
4）在尽可能的情况下，桥梁墩台（尤其是高墩）混凝土应一气浇筑，不设施工缝，对墩身不可避免的施工缝要按技术规范要求，凿毛该混凝土表面，用水冲洗干净，在混凝土浇注前，对水平缝铺一层2cm～3cm的1：2水泥砂浆后再继续浇筑混凝土；
5）蒸汽养护或冬季施工时应严格控制好升降温速度；
6）要加强混凝土的养护，及时覆盖草袋、麻袋，洒水养生，寒冷季节可采取保温措施，保护好混凝土表面，对薄壁结构可延长拆模时间，延缓降温，以防急剧降温引发构件开裂；
7）U形桥台要控制其填料的抗压强度，并做好台背的防水排水设施，防止填土过湿或排水不良，由于压实不足或冻胀产生裂缝。
结语
综上所述，桥梁工程技术人员要进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识，制定相应的质量预防措施，尽量避免工程中出现危害较大的裂缝。在充分了解混凝土裂缝产生的种种原因基础上，适当采取科学、合理、切实有效的防治措施，把混凝土裂缝控制在建筑规范容许的范围内。