许超深圳广铁土木工程有限公司
摘要：随着钢筋混凝土桥梁数量及规格的扩大，使用年限的增加以及车辆的超载等原因，裂缝成为桥梁的常见病害之一。本文分析了钢筋混凝土桥梁结构裂缝成因及对桥梁耐久性的影响，并提出相应的对策。
关键词：钢筋混凝土；桥梁施工；裂缝成因；耐久性
1 钢筋混凝土桥梁结构裂缝成因分析混凝土中裂缝产生的原因有很多，在混凝土制备期间，由于水灰比的不合理、运输过程中混凝土发生离析、浇筑阶段振捣不密实、各现浇层之间相隔时间过长等都会导致混凝土出现裂缝，养护不到位也会使混凝土产生裂缝。由于混凝土在硬化过程中会产生干缩现象，如果混凝土体积过大将导致使混凝土表层由于干缩的作用而产生裂缝。混凝土桥梁在使用阶段受到热胀冷缩和冻融作用也会使混凝土结构产生，影响结构的耐久性。混凝土中的裂缝会对混凝土的安全运营产生极大的影响。裂缝在钢筋混凝土结构中是不可避免的，主要取决于裂缝宽度的大小。当裂缝宽度非常小时，不会对结构造成影响，但是如果裂缝过宽将会严重影响结构的安全性和耐久性。因此我国《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2002）[1]对各种环境下结构的最小裂缝宽度进行了规定，如表1 所示。
表1 结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值
注：括号内的数值是用于年平均相对湿度小于60%的地区一类环境条件下的混凝土受弯结构。
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004）[2]中也对钢筋混凝土桥梁的裂缝宽度做了相关的规定：（1）钢筋混凝土构件处于Ⅰ类或Ⅱ类环境中时，裂缝宽度≤0.20mm；（2）钢筋混凝土构件处于Ⅲ类或Ⅳ类环境中时，裂缝宽度≤0.15mm。
2 裂缝对钢筋混凝土结构耐久性的影响由于钢筋的锈蚀会导致混凝土出现沿钢筋方向的裂缝，严重时会造成混凝土保护层剥落，这样就会使Cl—与CO2 更多地进入混凝土结构，加速混凝土碳化的进程和钢筋锈蚀程度，从而使钢筋混凝土桥梁的耐久性降低[3]。钢筋混凝土桥梁裂缝对于其耐久性的影响主要是裂缝的存在加快了混凝土的碳化程度，使得Cl-更快地进入钢筋混凝土内部，使得钢筋锈蚀的进程提前。
裂缝走向的不同对钢筋混凝土桥梁的影响也大有不同，当裂缝是按横桥向布置时，裂缝对于钢筋混凝土中钢筋的影响仅限于裂缝与钢筋的交汇处；当裂缝的走向与钢筋的走向一致时，裂缝对其走向范围内的钢筋都会产生影响。
2.1 横向裂缝一般在裂缝与钢筋的交汇处会对钢筋产生影响，但是影响比较有限，一般影响的范围为裂缝两侧2~5cm，并且当裂缝的宽度得到有效控制时，横向裂缝对于钢筋的影响会逐渐减弱。专门从事桥梁耐久性研究的耐久性研究协作组对全国桥梁的裂缝进行调查后可知，虽然我国许多桥梁存在耐久性的问题，但是因为横向裂缝而造成桥梁安全隐患的情况还没有出现。
由此可见横向裂缝对于桥梁耐久性影响的局限性。
2.2 纵向裂缝纵向裂缝对桥梁的危害比横向裂缝要大得多，纵向裂缝对钢筋的作用机理也比较复杂，一般分为以下两种情况。
（1）由于施工质量、混凝土干缩、冻融等影响使得结构先产生沿钢筋方向的纵向裂缝，然后纵向裂缝的存在导致钢筋沿裂缝的方向锈蚀。
（2）由于施工质量较差，混凝土保护层厚度不足或者混凝土的碳化，导致Cl—与CO2 等进入混凝土内部，使钢筋产生锈蚀。钢筋锈蚀后由于体积膨胀导致混凝土沿钢筋方向开裂，这样就使得钢筋更多地与外界接触，导致钢筋锈蚀的速度加快，由此陷入“锈蚀→开裂→再锈蚀”的循环，最终导致混凝土保护层的剥落，严重影响钢筋混凝土桥梁的耐久性。
随着纵向裂缝的不断扩展，会使混凝土对钢筋的握裹力大大减弱，严重时会导致混凝土保护层产生脱落，这样钢筋混凝土桥梁的承载力会大大降低，因此纵向裂缝的发展会对结构的安全性能造成影响，因此对桥梁纵向裂缝宽度的控制对于保证桥梁的耐久性和安全性具有重要的作用。
3 混凝土桥梁裂缝的防范对策3.1 混凝土裂缝的控制混凝土裂缝产生的原因有多种，其实质是由于混凝土受到的拉力大于其抗拉强度造成的[4]。裂缝的宽度是评价钢筋混凝土桥梁耐久性的重要指标。因此，要对混凝土的裂缝进行控制，改善桥梁的耐久性。
（1）设计措施：要保证混凝土的保护层厚度；保证混凝土的刚度；桥梁的结构形式合理；钢筋布置合理。
（2）施工措施：严格施工工艺；控制原材料质量；适当使用添加剂改善混凝土的性能。
（3）养护措施：充分湿养护；确定合理拆模时间。
3.2 施工缝的处理施工缝的产生是由于后来浇筑的混凝土的时间在前面浇筑的混凝土初凝之后完成的。施工缝并不是结构受力的要求，也不是构造要求，而是对混凝土浇筑进行施工组织时由于一次不能浇筑过大的混凝土体量而设置的。施工缝的处理要格外严格，否则会对混凝土桥梁的施工质量造成极大的影响。因此，为了保证结构的耐久性和使用寿命，必须对施工缝的质量进行严格控制。
（1）混凝土在强度增加的过程中会产生干缩的现象，先浇筑的混凝土与后浇筑的混凝土之间由于干缩状况的不同，所以在两者结合处也会产生干缩的差别。如果前后浇筑混凝土的时间间隔比较短，干缩的差别就会非常小，不会影响混凝土的浇筑质量。如果前后浇筑混凝土的时间间隔较长，前后浇筑的混凝土的接缝处就会产生裂缝。因此在混凝土浇筑的过程中尽量一次浇筑完毕，避免施工缝的产生。如果施工缝不可避免，要对施工缝进行相关的处理，保证施工缝的施工质量。
（2）在对施工缝进行处理时，一定要对前面浇筑的混凝土进行凿毛处理，这样才能保证前后浇筑的混凝土的黏结性。凿毛质量的好坏会直接影响施工缝施工质量的好坏，凿毛时间过早，会对前面浇筑的混凝土造成破坏，凿毛时间过晚又会很难施工，所以要对凿毛时间进行严格的控制。在进行施工缝的施工时一定要用模板，以保证施工缝的平整度。
（3）在对施工缝处的混凝土进行浇筑前一定要对接触面进行清洗，一方面使接触面保持干净，能够使新旧浇筑的混凝土黏结更牢靠；另一方面使先浇筑的混凝土充分吸收水分，而不影响新浇筑的混凝土的水分。同时，在浇筑混凝土时要保证模板的固定。
（4）在施工过程中如果对施工缝的处理不当，将会使接缝处骨料过于集中，导致混凝土变酥，从而使新旧混凝土之间的接缝非常明显，容易使施工缝处产生裂缝。因此，要对施工缝的质量进行严格控制，以保证混凝土的耐久性。
①施工缝表面凿毛法待混凝土达到终凝后，对接缝处进行凿毛处理，由于此时混凝土的强度较低，可以凿毛20~30mm，既容易施工又能达到凿毛效果。凿毛之后要对表面进行清洗，除去散落的骨料和混凝土碎屑，以保证黏结效果。为了更好地保证施工缝新旧混凝土之间的黏结效果，可在接缝处刷一层水泥浆。
②增加粗骨料法当混凝土的厚度过大时，会造成施工缝的厚度增大，在进行施工缝的处理时，新旧混凝土之间的黏结强度就很难保证，对施工缝表面凿毛清洗也不能达到理想的效果。这时，可以将一定级配的碎石放入浮浆中，然后将浮浆振捣密实，再浇筑混凝土，这样可以保证新旧混凝土之间的黏结力。
③清除浮浆法如果混凝土的体量过小，施工缝对于结构的影响是比较有限的，这时对施工缝进行简单的处理即可。在前面混凝土浇筑完成后用刷子将先浇筑的混凝土的表面清除干净，再进行新的混凝土的浇筑，这样就可以保证施工缝的施工质量。
④二次振捣法在新的混凝土浇筑之前，对原来浇筑的混凝土进行二次振捣，可使新旧混凝土之间的整体性得到很好的增强，这种方法对于改善施工缝的质量具有良好的效果。
4 结束语裂缝是影响钢筋混凝土桥梁耐久性的重要因素，它是评定钢筋混凝土桥梁耐久性的重要指标。本文分析了钢筋混凝土桥梁裂缝产生的主要原因，细致深入地分析了裂缝对钢筋混凝土桥梁耐久性的影响，并且结合我国的具体国情给出了裂缝的防治措施。
参考文献：[1]GB 50010—2002，混凝土结构设计规范[S].[2]JTG D62—2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].[3]钟万金.改善桥梁耐久性的措施研究[J].中国科技财富，2009（4）：36.[4]贾恒琼.混凝土抗渗防裂性能的试验研究[D].北京：铁道科学研究院，2007.
论文作者:许超
论文发表刊物:《基层建设》2015年5期供稿
论文发表时间:2015/9/25
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 桥梁论文; 耐久性论文; 钢筋混凝土论文; 钢筋论文; 锈蚀论文; 《基层建设》2015年5期供稿论文;