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一、道桥工程产生裂缝的原因
1.地基引发的裂缝
地基下沉或者水平方向位移，引发结构产生的附加应力超出混凝土结构的抗拉能力范围，导致道桥结构开裂。道桥工程考察前期，对地质勘察不够仔细，考察资料不准确，没有充分掌握地区地质特点等原因都会发起地基变形。冻土也会影响地基沉降或水平位移，道桥工程使用阶段，外部荷载力也会引发地基变形。
2.水分收缩引起的裂缝
现实情况下，混凝土裂缝多是由水分蒸发或者保湿不当引起的，有塑性收缩、缩水收缩、自生收缩和炭化收缩。施工过程中，在混凝土浇筑大约四小时后，水泥水发生激烈的化学反应，水分急剧蒸发，混凝土会发生的失水收缩成为塑性收缩。混凝土硬结后，表层水分慢慢蒸发，内部湿度降低，引发混凝土体积减小，引起的混凝土收缩成为缩水收缩。自生收缩的发生与外界湿度没有关联，它是混凝土结硬过程中，水泥与水发生了化学反应。炭化收缩是由于空气中的二氧化碳与水泥中的成分发生化学反应而引起的混凝土收缩。炭化收缩发生量比较小，只有湿度在50%的情况下才会发生。
3.温度引发的裂缝
混凝土同其它材料一样，具有热胀冷缩的性质。在没有约束时混凝土会随温度的升高而膨胀，随温度的下降而收缩，不会产生裂缝。但是，结构混凝土是有约束的，体积的膨胀或收缩受到限制而产生温度应力。由于混凝土的抗拉强度很低，容易被较大温差引起的温度应力而破坏，产生温度裂缝。水泥水化过程中产生大量的热量，每克水泥可释放出50.2J的热量，从而使混凝土内部温度升高。通常可以在浇筑温度的基础上升高35℃左右。特别是优质的硅酸盐水泥和普通水泥，其中C3A，C3S含量较高，比表面积较大，水化快，早期水化热更高。如果在夏季施工，不采取降温措施，混凝土内部温度可达到60～70℃，大体积混凝土内部温度会更高。水泥水化热在1～3 d可放出热量的50%，由于热量的传递、积存，混凝土内部最高温度大约发生在浇筑后的3～5d。由于混凝土内部和表面散热条件不同，所以混凝土中心温度高，形成温度梯度，产生温度变形和温度应力。温度越高，温差越大，温度应力也越大。当温度应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生温度裂缝。这种裂缝的特征是裂缝出现在混凝土浇筑后的3～5d，最初裂缝很细，呈裂纹状，随着时间的延长而不断扩展，甚至达到贯穿裂缝。
2.1荷载引起的裂缝
外荷载引起的裂缝可以分为两种：直接应力裂缝和次应力裂缝。
直接应力裂缝产生原因有：道桥设计计算阶段，设计员计算结构时漏掉部分或者计算模型不合理，荷载漏算，结构尺寸选择不当；施工阶段，施工人员在没有了解预制结构受力情况，随意堆放施工设备等，或没有按照设计图纸施工；道桥投入使用阶段时，过桥车辆超出设计载荷。当然恶劣的天气环境，例如暴雨、地震、海啸等也会引起桥梁裂缝。
次应力裂缝产生原因有：道桥结构物的实际工作状态与常规公式计算的结果有出入，在设计外载荷作用下，引起了道桥某些结构开裂；桥梁工程结构体需要开洞、设置牛腿等，实际受力情况与设计图纸中的模拟计算结果也有出入，易引起裂缝出现。
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2.5施工工艺引起的裂缝
施工质量问题、施工工艺不合理，易使得混凝土结构产生不同走向上的裂缝，特别容易产生细长薄壁结构。出现裂缝的部位，裂缝的走向与宽度的产生原因各不相同，主要有以下几种：
保护层过厚或上层钢筋绑扎不合理都会导致受力筋的保护层加厚，造成构件的有效高度降低，在受力钢筋的垂直方向产生裂缝；在捣实过程中，受力不均匀导致混凝土出现蜂窝、麻面以及空洞的问题，容易产生荷载裂缝；混凝土硬化前沉实不足、硬化后沉实过大，易产生塑性收缩缝；在混凝土分层、分段过程中，因接头部位处理不合理易在混凝土施工缝间产生裂缝；拆模时因混凝土强度不够，导致构件在施工荷载或自重作用下产生裂缝。
三、裂缝防治措施
道桥裂缝在产生后，经过数次的温度升降循环，结构中的温度应力会逐渐变小，裂缝的长度与宽度不会继续变大，但在后续二期，铺设沥青混凝土铺装层的施工中以及桥梁通车后，要密切观察，掌握道桥裂缝变化情况，以下几点是对道桥裂缝的处理措施：
1.控制水分引发裂缝的多种措施
针对之前提到的多种混凝土收缩裂缝产生的原因，我们可以采取以下几种措施控制收缩裂缝：1)钢筋材料选择方面，在满足受力要求的情况下，设计员可以尽量采用直径短点的受力钢筋。2)水泥材料选择方面，工程可以尽量采用普通水泥或者火山灰水泥等收缩性能比较差的水泥，从根本上减少混凝土的收缩力度。3)骨料选择。桥梁工程应尽量选择粒径大、吸水性小的骨料。因为骨料品种与级配也是影响混凝土收缩裂缝的主要因素之一。4)混凝土保养方面。工期结束后，仍需要加强混凝土养护工作，需要定时浇水，延长混凝土材料寿命。
2.采用二次振捣和多次抹面工艺。二次振捣有效地防止水分聚集在石子的界面上，使硬化后界面过度层结构致密，黏结力增大，提高混凝土抗拉、抗压强度，减少内部裂缝，提高混凝土的抗裂性。多次抹面可使混凝土表面的塑性沉降裂缝和表面收缩裂缝及时得到愈合。特别是泵送混凝土，掺用缓凝型减水剂时，一般混凝土初凝都在10 h以上，如不采取上述措施，混凝土表面很容易出现裂缝。
3.控制温度引发裂缝的方法
我们在道桥工程前期，认真考察当地气象资料，并做好相关分析。解决水化热引起的裂缝，我们可以尽量选择水化热低的水泥品种，减少骨料入模板温度，以便于减低混凝土内外温差。日照和骤然降温属于天气正常变化，超出了人类控制范围内。所以我们只能尽量通过采取相关措施，降低天气引发的温差，例如，在经过夏日高温度日照后，定时喷水防护混凝土等。 4.控制工程工艺不当引发裂缝的措施
控制施工裂缝，我们可以采取以下措施：1)严格要求模板和支架的刚度、强度达到设计要求。它们不可以存在质量问题。2)需要严格控制混凝土运输时间、运输距离、搅拌时间。3)加强对施工人员相关技术培训。4)只有混凝土强度达到设计要求的情况下，才可以拆模，并且拆模作业要规范，将混凝土受到的外界力降低至最低化。同时保证混凝土受力均匀。5)混凝土结构件在运输、过程中，各件之间应设有垫木，减少运输振动产生的碰撞力、颠覆力。尽量避免混凝土结构件在安装前破损或者产生更多更大的裂缝。
5.控制地基引发裂缝的方法
首先，我们需要加强地质勘查工作，多设置几个地质勘查点。勘查点不能局限在一个范围，需要具有一定的代表性。勘查深度也需要满足设计要求。其次，地基桩基础的选择需要根据实际地质情况而定，需要把基础不均匀沉降列入荷载考虑范围内。
论文作者:刘威
论文发表刊物:《基层建设》2016年14期
论文发表时间:2016/10/19
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