钢筋混凝土裂缝之钢筋混凝土裂缝的成因及施工控制
【摘要】随着城市建设进程的不断加快，公路、铁路、桥梁的建设也在快速发展，钢筋混凝土在道路桥建设中的地位非常重要，关系着整个工作的质量，钢筋混凝土裂缝给桥梁的使用带来了质量与安全隐患，分析裂缝形成的原因，不断创新裂缝施工控制方法对城镇化建设有着不可替代的作用。
【关健词】桥梁建设；筋混凝土；裂缝；成因；控制
1裂缝的种类及成因
混凝土裂缝一般分受力裂缝和变形裂缝两大类，本文仅探讨变形裂缝的成因。
1.1塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝是新拌混凝土在凝结过程中因表面水分蒸发而引起的裂缝。当新浇筑混凝土表面水分蒸发大于混凝土内部从下而上的泌水速度，表面就会失水收缩，这种收缩受到表面下部混凝土的约束而形成开裂。塑性收缩裂缝通常短而浅，多呈无序龟裂状。水泥用量大、水泥细度过大、用水量大的混凝土易产生塑性裂缝，一般混凝土的塑性收缩为1%，坍落度大的混凝土（大流动性混凝土）的塑性收缩量可大于2%。气温高、湿度低和有风的环境下，混凝土表面水分蒸发快，也容易出现塑性裂缝。
1.2塑性沉降裂缝
新拌混凝土的骨料颗粒悬浮在一定稠度的胶结材浆体中，由于普通混凝土的浆体密度低于骨料，因而骨料在浆体中有下沉趋势。而浆体中水泥颗粒密度又大于粉煤灰并远大于水，从而使浆体中的粉煤灰与水向上漂移而产生沉降与离析、泌水现象。当下沉的固体颗粒遇到水平钢筋或受到侧面模板的摩擦阻力时，就会与周围的混凝土形成沉降差，在混凝土顶部表面形成塑性沉降裂缝。混凝土的坍落度越大，越易产生塑性沉降裂缝。
1.3水化收缩及自生干燥裂缝
积，就能引起水泥石产生收缩，称为水化收缩，也称化学收缩。水化收缩能使混凝土内部产生细微裂缝。在水泥继续水化过程中不断消耗水分，导致毛细孔中自由水减少，湿度降低，在外部供水不充分的情况下，混凝土内部产生自干燥现象。由自干燥作用导致毛细孔内产生负压，引起混凝土内自干燥。在无外界水源的情况下，随着水泥水化的发展，毛细孔系统中凹液面出现，在水泥浆体中产生了拉应力，从而造成收缩。这种收缩即为混凝土的自生收缩或称自生干燥收缩，混凝土因此产生的裂缝即为自生干燥裂缝。当有外界水源与毛细孔相通，毛细孔中不会产生凹液面，就不会产生拉应力，也就不会产生自生干燥裂缝。
1.4温差胀缩裂缝
混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，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差裂缝。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。温差裂缝区别其它裂缝最主要特征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，水化热等。
1.5基础变形引起的裂缝
桥梁建成以后，原有地基条件发生变化。大多数天然地基和人工地基浸水后，尤其是素填土、黄土、膨胀土等特殊地基土，土体强度遇水下降，压缩变形加大。在软土地基中，因人工抽水或干旱季节导致地下水位下降，地基土层重新固结下沉，同时对基础的上浮力减小，负摩阻力增加，基础受荷加大。有些桥梁基础埋置过浅，受洪水冲刷、淘挖，基础可能位移。地面荷载条件的变化，如桥梁附近因塌方、山体滑坡等原因堆置大量废方、砂石等，桥址范围土层可能受压缩再次变形。因此，使用期间原有地基条件变化均可能造成不均匀沉降。不均匀沉降就可能引起钢筋混凝土结构产生裂缝。
1.6施工工艺质量引起的裂缝
在桥梁混凝土结构浇筑、构件制作、拆模、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、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。滑模工艺不当，可能将混凝土拉裂。振捣不足部位混凝土构造比较疏松，拆模后易出现蜂窝、麻面，过振部位则粗骨料下沉，表面泌浆、泌水，中间砂浆富集，易由表及里发生塑性裂缝和干缩裂缝。有时工地为减少拆、装泵管次数，将混凝土拌合物集中卸下，用振动棒赶料，使大量浆体被赶走，粗骨料留在原处，导致混凝土结构失匀，浆体多的部位易出现塑性收缩裂缝和干缩裂缝。
1.7施工荷载裂缝
混凝土浇注后，在强度和弹性模量均不是很高的情况下，过早地施加超过混凝土承载能力的施工荷载，或在混凝土强度未达到设计要求时就过早拆除支撑底模，使混凝土结构过早承受荷载，导致混凝土在受拉区出现不能愈合的裂缝。
2裂缝的控制原则和基本理念
约束引起的应力或变形，用“放”的方法解决。以“放”来减少约束，设变形缝释放约束应力，创造条件给结构以变形的机会减少约束，通过变形或位移释放能量。提高混凝土的抗拉强度或极限拉伸，用“抗”的方法解决。用混凝土的拉伸变形吸收能量（提高极限拉伸比提高抗拉强度更为重要，因为结构首先要求变形条件）。设计上经常采用“抗放兼施，以抗为主，或者以放为主”的方法。
3钢筋混凝土裂缝的施工控制
3.1控制塑性裂缝的措施
要防止塑性裂缝，可采取降低混凝土表面游离水的蒸发速度，减小混凝土的面层干缩，增大混凝土面层早期抗裂强度等措施：（1）选用干缩较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。（2）振捣密实，减少混凝土的收缩量。（3）大面积混凝土宜浇完一段，养护一段。在气温高、风速大、干燥的天气施工时加挡风设施。桥墩在拆模完成后及时包裹塑料薄膜，并在桥墩上面放置水桶进行养护。
3.2控制干缩裂缝的措施
（1）正确选择水泥的品种和用量。一般来说，水泥的需水量越大，混凝土的干燥收缩就越大，从减少收缩的角度来看，应采用中低热水泥和粉煤灰水泥。
（2）混凝土的干缩受用水量影响很大，在同一水泥用量条件下，混凝土的干燥收缩和用水量成正比。综合水泥用量和用水量来考虑，水灰比越大，干燥收缩越大。
（3）矿渣、火山灰等粉状混合料，掺加到混凝土中，一般都会增大混凝土的干缩值，但是质量好，含有大量球形颗粒的一级粉煤灰，由于内比表面积小，需水量少，故能降低混凝土干缩值。
（4）掺加减水剂，特别是同时掺加粉煤灰的双掺技术不会增大干缩值，但是对于某些减水剂，尤其是具有引气作用时，有增大混凝土干缩的趋势。因此，要选用干燥收缩小的外加剂。
3.3控制温度裂缝的措施
（1）对于大体积混凝土，混凝土结构尺寸越大，温度应力也越大，最有效的措施就是控制混凝土内部和表面的温度差，条件允许可在结构内部布置冷却水管。
（2）应考虑选择粉煤灰水泥、矿渣水泥、火山灰水泥或复合水泥，对于体积较大的结构，应优先选择中、低热水泥。
（3）应充分利用混凝土后期强度以减少水泥用量。大量试验研究和工程实践表明，每立方混凝土的水泥用量增减10kg，其水化热将使混凝土的温度相应升高或降低l℃。如果充分利用混凝土的后期强度，则可使每立方混凝土的水泥用量减少40kg～70kg左右，混凝土温度相应降低4℃～7℃。如果强度允许，可采用掺加粉煤灰来调整。活性掺合料对水泥的替代率越大，降低混凝土温升的效果越好。
（4）在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、引气的外加剂，可以改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性。由于其减水作用和分散作用，在降低用水量和提高强度的同时还可以降低水化热，推迟放热峰的出现时间，因而减少温度裂缝。
（5）加强养护，对混凝土表面及时进行覆盖，测温跟踪，保证混凝土内外温差不超过25℃。
4钢筋混凝土裂缝的修复
4.1修补处理
（1）表面处理。表面处理适用于细微裂缝（一般宽度小于0.2mm），主要用来提高结构的防水性和耐久性。这种方法的缺点是无法深入到裂缝内部，以及延伸裂缝难于追踪变化。大面积处理时应注意防止空鼓、起皮。
（2）压力灌浆。压力灌浆是将环氧树脂或其他低粘度粘结类材料在一定压力下注入到裂缝内部。压力灌浆分为低压注入和高压注入两种方式。低压注入适合宽度较细，深度较浅的建筑物裂缝。在这种情况下，注入可以控制，裂缝不会因压力过大而变宽，粘结材料易于渗入裂缝内部；高压注入适用于宽度较宽，深度较深的裂缝。在这种情况下，低压注入无法将粘结材料压入较长的裂缝深处，因此只能采用高压注入的方式。压力灌浆使用的材料以环氧树脂为主。
（3）填充法。填充法适用于修补比较宽的裂缝（一般宽度大于0.5mm），具体做法是沿裂缝处凿开混凝土，并在该处填充修补材料。当钢筋已经腐蚀时，应先将钢筋除锈并做防锈处理后再填充。
4.2加固处理
（1）粘贴钢板法。粘贴钢板法是将钢板作为补强材料通过结构胶粘贴在混凝土表面，主要是粘贴在受拉侧的表面，使其与被加固混凝土结构形成一体共同受力，从而提高结构的承载力。
（2）粘贴碳纤维布法。粘贴碳纤维布法是使用碳纤维配套树脂将碳纤维布作为补强材料粘贴在混凝土结构表面，共同受力以提高承载力的加固方法。粘贴碳纤维布法与粘贴钢板法加固机理基本相似，相对粘贴钢板法粘贴碳纤维布具有以下优点：高效高强，施工便捷，施工效率高，没有湿作业，不需大型施工机具，无需现场固定设施，施工占地少，具有极佳的耐腐蚀性能及耐久性能，材料质量轻且薄，加固修补后，基本不增加原结构自重及原构件尺寸。
5结语
钢筋混凝土裂缝在桥梁钢筋混凝土中是不可避免的。桥梁钢筋混凝土裂缝的成因多种多样，处理的方法也不尽相同。有关桥梁结构裂缝的成因及防治对策是很复杂的，有待进一步研究。只有搞清楚裂缝的机理，才能有针对性地提出预防修补措施。
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