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橋梁在建造和使用過程中，會受到環境影響、有害化學物質的侵蝕，并承受車輛、風、雨雪、地震、人為因素等外力作用，同時由于采用的材料的自身性能也會不斷退化，從而導致結構各部分不同程度地損傷和劣化。更要指出的是，有些橋梁在設計時存在一些構造上的缺陷，以及施工中的質量問題，加速了這些病害的形成和發展，病害的主要體現之一就是混凝土裂縫的發生與發展。

混凝土裂縫的產生

裂縫是鋼筋混凝土橋梁及污工拱橋中普遍存在的一種缺陷和主要的病害。一般裂縫有兩種類型，一種是由于橋梁結構的承載力或剛度不足，在荷載作用下產生的裂縫。通常有縱向裂縫和橫向裂縫兩種。另—種是施工時由于質量缺陷而出現的裂縫，這類裂縫通常產生在鋼筋混凝土橋梁中及石拱橋的灰縫部位[1]。由于裂縫是橋梁上的重大病害之一，因此不管是哪一種裂縫，只要裂縫的寬度和數量超出規范允許的范圍和限度，都會導致結構惡化，影響到橋梁的承載能力和使用壽命，應該引起高度的重視，及時進行修補。

1、原材料引起的裂縫

水泥用量過大或水泥品質有問題，將在混凝土澆注后產生不規則裂縫（龜裂）。如圖l所示。

圖1水泥質量問題引起的裂縫圖 2骨料問題引起的裂縫

當骨料含泥量過大時，將隨著混凝土干燥、收縮，出現不規則花紋狀裂縫。當骨料是堿骨料或風化骨料時，在混凝土硬化后將出現裂縫，裂縫往往以骨料為中心，在骨料周圍出現，有時也有帶圓錐形剝離的。如圖2所示。

2、施工質量問題

• 混凝土攪拌時間過長，運輸時間過長，將會使混凝土凝固速度加快，在整個結構上產生細裂縫。

• 模板移動或鼓出，將會使混凝土在澆筑后不久產生與模板移動方向平行的裂縫。

• 支架下沉、脫模過早、不均勻下沉，也將會使混凝土在澆筑后不久產生裂縫。

• 接頭部位處理得不好，將造成預制混凝土構件裝配時的施工接縫和現澆混凝土時的新舊混凝土施工縫變為成型縫。由于安裝時支座設置工作粗糙，使支點處與橋軸垂直方向上形成傾斜扭裂。

• 養生不好，塑性收縮狀態將會在混凝土表面發生方向不定的收縮縫。這類型經常出現在混凝土剛澆筑之后，裂縫深度較淺，約為鋼筋保護層厚度，特別是在風大的天氣，空氣干燥時澆筑的混凝土更容易產生。

• 在振搗不充分，或析水多的混凝土，斷面高度急變的部位，以及鋼筋、導管等的保護層小的時候，常因混凝土的沉降，導致在混凝土剛澆筑之后產生深度較淺的裂縫，通常裂縫沿鋼筋或導管方向產生。由于鋼筋沉降小，周圍混凝土沉降大，所以在鋼筋下面形成空隙。

• 大體積混凝土、使用了早強水泥的混凝土，由于技術措施不當，常因混凝土的水化熱作用，在澆筑后2—3天導致混凝土結構中產生裂縫，裂縫經常以直線等間距出現。在新舊混凝土接頭等處，沿著與接縫面的垂直方向產生裂縫。即使按垂直方向，作平面接頭面時，也同樣產生裂縫。

• 水灰比大的混凝土，由于干燥收縮，在齡期2—3個月內容易產生裂縫，大體積混凝土也有在6—8個月內產生。這類裂縫往往在開口、角網等部位容易產生，特別是當澆筑斷面很薄，硬化后經過較長一段時間，更容易產生由于約束引起的收縮裂縫。對鋼架結構等，如受梁約束之后澆筑橋面板，也容易產生水平方向的裂縫。收縮裂縫多為貫通裂縫。

3、設計原因導致的裂縫

當設計的混凝土抗壓強度不夠時，在承壓應力大的部位，由于出現局部拉應力，常常導致產生裂縫。

當外力(包括沖擊力)超過設計要求時，由于受拉區域布筋不夠，“裂縫在粱和板等的受拉邊，垂直地向中性軸發展；或者由于主拉應力方向鋼筋不足，在梁兩端(剪切)、支座等處容易產生裂縫。

4、外界環境的變化

• 由于混凝土表面溫度變化，常常導致構件在垂直于受彎方向產生裂縫，或在懸臂梁最大負彎矩處產生裂縫。

• 火災常常導致混凝土表面產生細裂縫和質量惡化。

• 鋼筋銹蝕將沿鋼筋方向產生裂縫。

• 鹽或化學作用，使混凝土表面產生細裂紋和質量惡化，或表面砂漿脫落。

• 基礎不均勻下沉，將使結構產生向下沉方向傾斜方向的裂縫。

• 出于通行超過設計荷載的重型車輛，在梁的受拉邊產生裂縫。

混凝土的裂縫控制

混凝土裂縫是不可避免的，但是可以控制的。控制裂縫，主要從設計、原材料的選擇、混凝土配合比和施工工藝等方面入手。

1、結構設計措施

• 結構的主要作用在于支承荷載，并把它傳遞到地基。因此，結構設計的主要任務之一就是考慮如何使傳力路徑盡可能短，越是簡捷，效率越高，混凝土材料盡可能受壓，同時應盡量避免結構斷面突變帶來的應力集中，可最大限度避免裂縫的產生。

• 要充分考慮足夠的保護層厚度以保護鋼筋，但是因種種原因受到限制又不能滿足保護層厚度時，可以通過涂刷防碳化涂料來彌補保護層的不足，但選材是一定要注意涂層本身一定要抗堿和紫外線。

• 對地處北方地區的橋梁應有完善的防凍設計。寒冷地區冬季處于十分惡劣的凍融環境，雪后融雪使用鹽水，形成鹽凍融更為嚴重。所以設計必須對防凍設計提出嚴格的要求，施工時對混凝土的配比設計嚴格控制，應采用引氣工藝混凝土，達到防凍要求。

• 結構的外形構造要盡量避免雨水、水汽和有害物質在混凝土表面上的積聚直接侵襲主體結構。過去的橋梁設計對此考慮的不周，雨水通過欄桿外側流向邊梁，所以邊梁外側病害最嚴重。

• 要有良好的防排水系統。橋面防水非常重要，但最關鍵的是雨水泄水口，伸縮縫，伸縮縫處的梁端部位以及帽梁頂面，下部結構水位浮動處等，都要特殊處理。收水口的設計必須保證不但能排橋面水，而且能排瀝青鋪裝的層間水。

• 采取預防性的保護措施。一些重要結構，一旦發生損傷，檢測、維修、加固將變得非常困難，而在設計時考慮預防性的保護，在施工階段進行，將是最經濟有效的辦法。比如斜拉橋的橋塔，借助施工期間的腳手架進行保護十分容易，而一旦投入使用，再進行修補幾乎不可能。再如，伸縮縫下的蓋梁，一旦伸縮縫防水失效（幾乎無縫不漏），將處于非常惡劣的環境，凍融、鹽腐蝕、結晶腐蝕都要發生，此時若要治理，難上加難，而設計之處就應考慮。

2、施工工藝與養護的控制

混凝土在運輸過程中，嚴禁添加計量外用水，當有必要調整混凝土的塌落度時，必須在專職技術人員指導下，在卸料前加入外加劑，加入后快速攪拌，外加劑加入量與攪拌時間應經試驗確定。在澆筑前，混凝土的溫度應維持10℃至30℃之間，澆筑混凝土前，應針對工程特點、施工環境條件與施工條件事先設計澆筑方案，包括澆筑起點、澆筑進展方向和澆筑厚度等；混凝土澆筑過程中，不得無故更改事先確定的澆筑方案。混凝土的澆筑應連續進行，如因故必須間斷，間斷時間應小于前層混凝土的初凝時間或能重塑的時間。混凝土的運輸、澆筑及間歇的全部時間不得超過120 min。所有混凝土，一經澆筑應立即進行全面的搗實，使之形成密實、均勻的整體，對引氣混凝土，振搗棒脈沖的頻率應不大于6000Hz。

內容來源：中國公路學會

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