談道路橋梁施工中橋梁裂縫的成因

沈網

摘要：道路橋梁是我國基礎設施建設工程，近些年來，道路橋梁建設需求不斷增加，由于橋梁裂縫對道路橋梁的質量影響非常大，因此本文探討分析了道路橋梁施工中橋梁裂縫產生的原因。

關鍵詞：道路橋梁；橋梁裂縫；成因

中圖分類號：U448文獻標識碼： A

引言

隨著我國國民經濟的飛速發展，道路橋梁工程取得了顯著的成效。而混凝土是道路橋梁施工中重要的、必不可少的材料。它具有耐壓程度高和不容易被自然環境破壞的優點，所以在道路橋梁中得到了大量使用。但是，在道路橋梁工程中仍然會出現混凝土裂縫問題，這嚴重的影響了道路橋梁的質量和正常的使用，同時也給人們的日常生活帶來了麻煩，對人們的日常工作生活中的出行安全造成極大的威脅。因此，對橋梁施工中的裂縫產生原因的研究勢在必行。道路橋梁工程施工中裂縫形成的主要原因如下。

1、混凝土原材料質量引起的裂縫

混凝土的組成主要包括：水泥、骨料以及外加劑和摻合料等組成，這些組成的材料的質量如果不符合要求，達不到標準，就會引發道路橋梁工程施工的過程中混凝土裂縫的形成。在混凝土的組成部分中如果骨料的質量不合格，那么，混凝土的強度會受到直接的影響，在攪拌的時候水量會增加或減少，最終會破壞混凝土的收縮性，導致道路橋梁工程施工的過程中混凝土出現裂縫。另外，我們還要想到，在混凝土的組成中，還有外加劑和摻合料的類別選擇和質量選擇，要預防它們和水或是骨料將結合后發生化學反應，進而發生混凝土裂縫現象。

2、荷載引起的裂縫

荷載引起的裂縫，這種裂縫又分為直接應力裂縫和次應力裂縫。

2.1外荷載直接應力引起

直接應力引起形成主要是因為在該工程的設計階段有荷載漏預算或不完全預算的現象發生，所以形成了荷載預算不足，另外，在施工的時候，施工材料的堆積，形成了荷載超標從而引發混凝土裂縫的形成。

橋梁工程在施工建設過程中，時常會因為許多原因而導致橋梁裂縫的產生。裂縫的產生給橋梁的工程質量帶來了嚴重的質量和安全隱患，不僅會影響橋梁的順利施工，還會直接影響到橋梁的使用安全，在嚴重的情況下，可能導致橋梁的坍塌。而由于外荷載引起的橋梁施工裂縫，是常見的一種，也是危害極大的一種。通常對混凝土構建的橋梁由于常規的靜荷載和動荷載引起的橋梁裂縫，以及外荷載次應力下產生的裂縫統稱為荷載裂縫。外荷載裂縫的一種形式是直接應力裂縫，是指外荷載引起的直接應力產生的裂縫，對橋梁施工而言，它直接關系到橋梁的質量和安全。

直接應力裂縫產生的原因，首先，在橋梁工程的施工設計階段，由于設計上的失誤導致，同時，在內力與配筋計算上產生誤差，造成兩者調配不當，影響橋梁的實際質量，還有對結構安全系數把握不足，直接影響橋梁的質量，導致橋梁受外荷載力時產生裂縫。其次，在施工階段，由于施工單位安全意識不夠，對橋梁施工過程中可能造成裂縫的因素估計不足，或者是橋梁的現場施工人員素質不高，對施工過程中可能導致裂縫的各種情況沒有了解，比如不加限制地在施工中的橋梁上，堆放各種重量過大的施工機械和各種施工材料。同時可能有部分現場施工人員，不按投資方與施工單位簽訂合同時所定下的設計圖紙進行施工，為求速度或經濟利益而更改結構施工順序或者改變結構受力模式;在施工過程中沒有注意物理現象，不對結構做施工機器運轉而產生的振動下的疲勞強度的驗算等。此外，由于施工現場人員操作不當而導致施工車輛的碰撞，以及自然因素如發生暴風雨雪及冰雹和地震、意外爆炸等也可能導致橋梁施工裂縫的產生。

2.2外荷載次應力引起

外荷載次應力引起的形成主要是因為在該工程的施工設計階段沒有合理的進行預算，忽視了在工程施工的過程中由于受到開洞、鑿槽等原因，這些原因就會引起荷載變化，從而導致混凝土裂縫的產生。實際的橋梁工程施工過程中，次應力裂縫已經是產生荷載裂縫的常見原因之一。一般來說次應力裂縫多屬于剪切、張拉、劈裂性質。在現代橋梁施工技術中，次應力裂縫被認為是由荷載引起，但是在目前的許多橋梁施工中，按行業的常規一般不做嚴格的計算，不過隨著高科技在橋梁施工中的運用，現代計測手段的不斷發展和完善，次應力裂縫的計算已經被各施工單位所重視，而且要對次應力裂縫進行科學合理的驗算已經是可以實現的了。比如現在在橋梁的施工中對徐變和預應力等產生的二次應力的情況，通過平面桿系有限元程序均可正確的計算，這就減少了對二次應力產生的應力裂縫的問題有了一個好的應對方案。同時，在橋梁的設計上，必須注意結構突變或斷面突變的情況出現，但是有些情況是不能預測或者避免的，不過這并不是就任由危險存在，而是在不能回避的時候，及時的根據相關原理和實際情況，在不危害大局的情況下，做局部的處理，如在轉角處做圓角，突變處做成漸變過渡，同時加強構造配筋，轉角處增配斜向鋼筋，對于較大孔洞應當及時的在周邊設置護邊角鋼，以防止裂變的危險。

3、溫度變化引起的裂縫

當混凝土與環境之間的溫度出現較大的差距時，就會使混凝土出現硬化的現象。在混凝土發生硬化的過程中，極其容易出現不均勻的收縮而產生溫差裂縫。在混凝土澆筑前期，因為模板等隔離了混凝土構件，而水泥在液化過程中所生成的熱量被緊緊地包裹其中，難以向外界傳遞，因此，在混凝土澆筑之初的24小時內，混凝土構件的溫度會急劇升高。幾天之后，混凝土中的熱量漸漸地散發出去，混凝土也隨著慢慢地冷卻下來。在這個溫度發生變化的過程中，混凝土將出現收縮的現象?；炷猎谑湛s時將遇到來自構件內部鋼筋牽拉和外部模板阻擋的影響，從而導致混凝土出現開裂現象。在冬季進行混凝土施工時，由于混凝土表面的熱量散發的速度較快，而內部受外界影響較小，熱量散發得較慢，也容易出現溫差裂縫。

4、收縮引起的裂縫

在混凝土裂縫的原因中，收縮和凍脹是常見的一種形成混凝土裂縫的因素，前者出現的裂縫主要是因為大體積的混凝土發生了變形?；炷猎谟不倪^程中，由于水泥和水及其他物質，會發生化學反應，由此會產生許多新的化學物質，在這過程中，就有可能產生一些易揮發的物質，在接觸空氣比如水泥中的氫氧化鈣會和空氣中的二氧化碳直接發生化學反應，生成碳酸鈣，而碳酸鈣的體積卻比氫氧化鈣的體積小，因而可能產生收縮，或者在太陽的暴曬之下揮發，導致自身質量及體積的縮水，由此導致混凝土局部張力失衡，而產生裂變。同時，因為混凝土在硬化的整個過程中，只有很少的分水分參與化學反應，大部分的水會因為蒸發而消失，這就導致橋梁混凝土的體積發生了干縮變形，在水泥漿形成水泥石后，它的極限干縮將會達到3000微應變左右，這樣造成的干縮效應，就會使不同程度的拉應力在混凝土的內部產生。而在混凝土的硬化初期，其抗拉強度小，在產生干縮拉應力超過其抗拉強度時，橋梁裂縫的情況就有可能會發生。

5、 橋梁其他因素引起的開裂

1) 基礎變形引起的開裂

基礎變形一般為基礎空間不均勻沉降或水平方向位移，發生基礎變形后，結構物中產生附加壓力，超過結構物的抗拉強度時即產生裂縫，基礎不均勻沉降的原因有，地質試驗資料不準、地質差異大、荷載差別大、分期建造等。

2) 鋼筋銹蝕引起的裂縫

當構件中鋼筋的混凝土保護層不足，或混凝土質量較差時，二氧化碳侵蝕鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土的堿度降低，鋼筋表面容易被混凝土中的氧氣和水銹蝕，使周圍混凝土產生膨脹壓力，使混凝土保護層開裂、剝落，沿鋼筋縱向產生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕，使混凝土有效面積減少，鋼筋與混凝土的握裹力削弱，結構承載力下降，并誘發其他形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導致結構破壞，鋼筋銹蝕是最后造成結構破壞的主要因素。

3) 凍脹引起的裂縫

溫度低于零度時，混凝土出同冰凍，游離的水變成冰，體積膨脹9%，因而混凝土產生膨脹應力，并導致裂縫出現。當混凝土中骨料空隙多、吸水性強、骨料中含有雜質過多、水灰比偏大均導致混凝土凍脹裂縫。溫度低于零度和混凝土吸水飽和是發生凍脹破壞的必要條件。

4) 施工材料質量引起的裂縫

混凝土的材料合成為水泥、砂、骨料、拌合水以及外加劑，配制混凝土材料不合格，從而導致裂縫出現。砂石含量超標使混凝土干燥時產生不規則的網狀裂縫，砂石的級配差常造成側面裂縫，拌合水以及外加劑中雜質含中過高會對鋼筋銹蝕產生影響等。當施工質量低，工藝不合格同樣也會產生各種形式裂縫。

6、結語

綜上所述，道路橋梁施工中產生裂縫的原因有很多，也比較復雜，但是只要對它們深入研究和調查，結合橋梁施工中出現的實際情況，根據橋梁自身的結構以及構造和建筑材料，是可以做出合理有效的防范措施的，在危險發生之后，也可以做出相應的對策。預防并控制橋梁施工裂縫的產生，是工程施工中必須要注意的重要問題，這直接影響到橋梁的質量和安全，不容馬虎。因此，施工各方，應該在運用高科技支持的情況下，嚴格按照國家有關規定和技術標準進行施工，保證橋梁工程施工的合理科學合法，以此防止橋梁裂縫事件的出現。

參考文獻：

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顧利軍

【摘 要】本文在分析橋梁裂縫產生的機理和原因的基礎上，從設計和施工兩個方面提出了橋梁裂縫的具體控制措施，并給出了橋梁裂縫的處理對策，對實際工程具有一定的指導意義。

【關鍵詞】橋梁裂縫 混凝土

中圖分類號：TV331文獻標識碼： A

1、橋梁自身因素形成的裂縫

1.1 溫度變化引起的裂縫

當混凝土結構外部環境和內部溫度發生變化時，將發生變形，由于其約束，結構內部將產生應力，當應力超過其抗壓強度時將產生裂縫。

1.2 收縮引起的裂縫

混凝土的干燥過程是由表面逐漸擴展到內部的，在混凝土內部呈現含水梯度，因此產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮，導致表面混凝土承受拉力，內部混凝土承受壓力。當表面的混凝土所受的拉力超過其抗拉強度時，便產生收縮裂縫?；炷潦湛s主要有以下3種。

（1）塑性收縮。主要發生在混凝土澆筑初期。施工時，混凝土澆筑后，此時水泥水化反應激烈，分子鏈逐漸形成，出現泌水和水分急劇蒸發，混凝土失水收縮，同時骨料因自重下沉，此時收縮為塑收縮。在骨料下沉過程中受到鋼筋阻擋，即形成沿鋼筋方向裂縫。

（2）干縮?；炷两Y硬后，隨著表面水分逐步蒸發，溫度逐漸降低，混凝土體積縮小，稱為干縮。因混凝土表面水分損失快，內部損失慢，表面收縮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。

（3）自生收縮。自生收縮是混凝土在硬化過程中，水泥與水發生水化反應生成新的物質而導致自身體積縮小。

2、道路橋梁裂縫的成因

現代道路橋梁主要采用鋼筋混凝土建造，所出現的裂縫可以分為結構性裂縫與非結構性裂縫。從這兩種分類中可以對其產生原因有所了解，下面將從荷載、 溫度以及施工質量三個方面對道路橋梁出現裂縫的原因進行分析。

2.1 荷載造成的裂縫

荷載所造成的裂縫屬于結構性裂縫。其產生的主要原因是在施工的過程中， 因為施工人員不根據道路橋梁的實際情況，將龐大的施工機具、施工材料進行隨意堆放，導致對還未修建好的道路橋梁承受了外界的壓力；或是對于道路橋梁的預制結構受力的特點不了解，從而對道路橋梁的部位進行隨意擾動、隨意起吊或安裝。這種不按照設計圖紙進行施工的方法，不僅會對道路橋梁結構施工的順序造成影響，還會對道路橋梁的結構受力模式造成影響。

2.2 溫度造成的裂縫

現階段道路橋梁所使用的材料為鋼筋混凝土材料，而混凝土在構建的過程中，會因為溫度的變化而熱脹冷縮，引起變形，進而在道路橋梁的結構內部產生一定的拉力。當道路橋梁中的拉力值超過了道路橋梁混凝土本身所具有的抗拉強度時， 就會導致道路橋梁產生裂縫。由于溫度原因所導致的道路橋梁裂縫，區別于其他裂縫最為主要的一個特征是其會因為溫度的高低進行擴張或合并。導致溫度產生變化的原因主要包括以下兩個方面。

（1） 水熱化

在進行道路橋梁的施工時，混凝土澆筑厚度超過了2.0m時，因為混凝土中水泥在澆筑的過程中會進行水化放熱，其內部溫度就會升高，而外部溫度遠遠低于內部，這就造成了內外溫度差，從而導致道路橋梁的表面因溫度應力差出現裂縫。

（2） 蒸汽養護

一般該種養護方式適用于道路橋梁冬季養護。在進行蒸汽養護時，由于混凝土在蒸汽養護時溫度非常高，而一旦蒸汽養護停止了一段時間，冬天寒冷的空氣就會導致混凝土溫度驟然下降，從而容易造成裂縫。

2.3 施工工藝質量引起的裂縫

在對道路橋梁進行施工時，施工工藝質量也是產生混凝土裂縫的一個非常主要的原因。在道路橋梁施工的混凝土結構中，施工方法不正確，會使鋼筋混凝土在各個方向上都出現裂縫，且其裂縫的寬度還會受到鋼筋的不同走向以及不同因素的影響。例如道路橋梁混凝土的保護層超過了一定的厚度時，在該種情況下就會導致橋梁各個方向的鋼筋保護層厚度不均，因此就會促使整個橋梁的構件混凝土構造不均勻， 那么就會導致構件表面出現裂縫。 如果在對混凝土進行振搗時， 振搗的工藝操作不合格， 那么就會出現荷載裂縫。 再加上混凝土本身流動性比較差，在硬化前如果不對其進行充足的攪拌和沉實， 那么在混凝土硬化之后就會因為沉實得不夠均勻， 從而引起裂縫。

3、道路橋梁裂縫預防與控制措施

針對道路橋梁施工中產生的裂縫，找出其原因，在施工前可以對其進行預防， 在施工中可以對其進行控制，保證施工后道路橋梁的安全與美觀。

3.1 預防對策

如前所述，道路橋梁在施工中出現裂縫主要有荷載、溫度以及施工工藝等方面的原因。那么在施工前就首先應從設計階段入手，針對不同原因產生的裂縫進行預防，主要包括以下方面。

（1）荷載原因產生的裂縫

為了避免出現因為荷載而產生裂縫的情況，那么就需要多在結構方面進行考慮，盡量避免結構出現突變或是斷面出現突變的情況。

（2）溫度原因產生的裂縫

如果在客觀條件的限制下，結構突變沒有辦法避免，那么就需要對道路橋梁的細節部分進行設計，將結構突變的部位改為漸變的形式，并同時對構造配筋與斜向鋼筋進行加強，通過該種方式提高混凝土的抗裂性，防止混凝土出現由溫度變化而產生裂縫的現象。

（3）施工工藝產生的裂縫

在施工中會因為多種施工工藝的原因導致道路橋梁出現裂縫，只有嚴格按照設計規范進行控制與實施，才能夠在最大程度上避免施工工藝造成的裂縫。

3.2 控制措施

在施工中一旦出現了道路橋梁裂縫的情況，那么就需要采取適當的措施進行控制，盡量將危害降到最小，甚至沒有。

（1）內部灌漿修補

內部灌漿法修補道路橋梁裂縫是一種比較普遍的方法，大小裂縫都能夠采用該種方法進行補救，并且采用該種方法進行修補后的效果比較明顯。在內部灌漿進行修補控制時，為了能夠加強修補的效果，還可以邊修補，邊結合灌漿、嵌縫以及修堵。一旦橋面出現裂縫，那么可以首先進行注漿，在裂縫填補后采用涂抹的方式將裂縫口封閉。

（2）針對道路橋梁中比較細小的裂縫，一般的漿材比較難進行填補，因此出現該種情況時，首先需要對其表面進行處理，之后采用混凝土對其表面進行貼補，達到防水堵漏的目的。

（3）由于荷載導致道路橋梁出現裂縫時，如果不對其進行處理將會降低道路橋梁的耐久性，并且在外界因素的影響下，還會影響道路橋梁的整體強度。針對該種情況，首先需要對其結構進行加固，加固的方法有錨固補充法、預應力法， 可以采用壓水或是壓氣的方式測試處理效果，從而保證道路橋梁修補后的效果。

4、在構造設計上對橋梁裂縫采取防裂措施

（1）設計合理的結構形式，可以減少工程數量，減低水化熱。如可根據懸索橋錨碇受力特點，設計挖空非關鍵受力部分混凝土體積，利用土方壓重方案，來減少混凝土結構體積。

（2）充分利用混凝土在基坑有側限條件，在混凝土中摻加微膨脹劑，使其在基坑約束下形成一定的預壓力，補償混凝土內部溫度，收縮產生的拉應力，從而有效的避免混凝土裂縫的產生。

（3）大體積混凝土體積龐大，施工周期一般較長，依據結構受力情況可合理地確定混凝土評定驗收齡期，打破正常標準28d的評定驗收齡期，改為60d或更多天，評定驗收齡期充分考慮混凝土的后期強度，從而減低設計標號，達到減少混凝土水泥用量減低水化熱的目的。

（4）由于邊界存在約束才會產生溫度應力，采用改善邊界約束的構造設計，如遇有約束強的巖石類地基、較厚的混凝土墊層等時，可在接觸面上設滑動層來減少溫度應力，在外約束的接觸面上全部設滑動層，則可大大減弱外約束。

（5）還應重視合理有益作用，可采取增配構造鋼筋，配筋應盡可能采用小直徑、小間距，全截面含筋率控制在0.3%～0.5%之間，在混凝土表面增設金屬擴張網等有效措施，有效地提高混凝土抗裂性能。

5、結語

在對道路橋梁進行修建時，會出現各種各樣的問題，而道路橋梁裂縫是一個比較顯著的問題，其不僅會影響道路橋梁修建后的美觀，還會影響道路橋梁的安全性。本文主要針對道路橋梁出現裂縫的不同類型、原因進行分析，引起道路橋梁出現裂縫的原因主要有荷載、 溫度以及施工工藝等方面， 可以通過預防與事后修補進行控制，從而將造成的損失降到最低。

參考文獻：

[1]楊彥中. 混凝土橋梁裂縫成因[J].黑龍江科技信息，2003，（9）.

[2]蔡開明.施工階段鋼筋混凝土裂縫的控制[J].陜西建筑，2000，（3）.

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