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摘要：混凝土结构的裂缝问题，是混凝土工程建设中带有普遍性的技术问题。本文针对钢筋混凝土结构中出现的裂缝问题，浅析其产生的原因及有效防治措施。
关键词：路桥施工；混凝土结构；裂缝；原因；防治
Abstract: the problem of cracks of concrete structure, is the concrete engineering construction with universal technical problems. This article in view of the reinforced concrete structure of cracks problems, analyses the reasons and effective prevention and control measures.
Keywords: road &bridge construction; Concrete structure; Crack; Reason; Prevention and control
中圖分类号： U445 文献标识码：A文章编号：
随着我国市政交通建设的迅猛发展，各类桥梁建筑层出不穷。而在各种形式的施工过程中，混凝土的应用越来越广泛，混凝土结构在现代桥梁工程建设中已经占据了非常重要的地位。因为该种结构形式的桥梁具有价廉物美，施工方便，承载力大，可装饰性强的特点。然而在混凝土施工使用的同时，由于对混凝土性能的了解不深，往往会在工程完工后的几周或者更长一段时间内，混凝土结构出现了裂缝或者其他的不良反应，给人们的心中造成了担忧和害怕，尽管我们在施工过程中会采取各种措施，但裂缝仍然时有出现，有些还造成了很大的损失。本文针对钢筋混凝土结构中出现的裂缝问题，浅析其产生的原因及有效防治措施。
一、钢筋混凝土结构的裂缝概述
1、裂缝的种类和成因
结构裂缝的成因复杂而繁多，比如：温湿度的变化，混凝土的不均匀性，结构不合理，原材料不符合要求，水灰比过大，基础不均匀沉降和模板变形，养护不及时等。混凝土结构裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下几类：
2、 荷载引起的裂缝
荷载裂缝是指混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝，主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。
（1）直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝，其产生原因：1）设计方面，计算模型不合理；内力与配筋计算错误；设计断面或结构刚度不足等。2）施工方面，对设计意图理解不清，改变结构受力模式；预制构件起吊、运输、安装等不规范。3）使用阶段，超出设计载荷的重型车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生大风、大雪、地震、爆炸等。
（3）由外荷载引起的次生应力产生裂缝被称为次应力裂缝，其产生原因：1）在设计外荷载作用下，由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。2）桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等，在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算，一般根据经验设置受力钢筋。若处理不当，在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。
3、环境因素引起的裂缝
主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等。混凝土构件多次受冰冻——溶解循环作用，使混凝土中产生内应力，促进已有裂缝发展，结构疏松，表面龟裂，表层剥落或整体崩溃。已有裂缝发展，结构疏松，表面龟裂，表层剥落或整体崩溃。
4、收缩引起的裂缝
收缩裂缝是混凝土因收缩而发生的体积变化，它主要包括塑性收缩裂缝和干缩裂缝。塑性收缩裂缝主要发生在初凝开始，进行养护之前。此时水泥水化反应剧烈，会出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩。收缩时，表层受到深层混凝土以及模板、钢筋的制约，使由软变硬的塑态混凝土产生拉应力，从而形成微裂缝。而干缩裂缝则多发生在混凝土硬化前后．此时混凝土表层水分散发快，内部散发慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩。表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土受到的拉应力超过其抗拉强度时，就会产生收缩裂缝。
5、地基础变形引起的裂缝
由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有：1）地基地质差异太大，地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降。2）结构荷载差异太大。在不改变条件地质情况下，各部分基础荷载差异太大时，有可能引起不均匀沉降。3）结构基础类型差别大，也可能引起地基不均匀沉降。4）地基冻胀。在低于零度的条件下含水率较高的地基土因冰冻膨胀；一旦温度回升，冻土融化，地基下沉。因此地基的冰冻或融化均可造成不均匀沉降。5）桥梁基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，可能造成不均匀沉降。6）拱桥等产生水平推力的结构物，对地质情况掌握不够、设计不合理和施工时破坏了原有地质条件是产生水平位移，导致结构开裂。
二、公路桥梁施工中防治混凝土裂缝的技术措施
1、加强混凝土施工的质量控制
一是选择合适的水泥和严格控制好水泥用量。优先采用525R,425R 普通水泥等高标号水泥, 减少水泥用量; 选用低热水泥,减少水化热, 并尽量选用后期强度大的水泥, 并延缓峰值。二是严格控制骨料级配和含泥量。选用10mm～40mm的连续级配碎石,细度模数为2.80～3.00 的中砂,砂、石的含泥量控制在1 ％以内, 不得混和有机质等杂物, 杜绝使用海砂。三是选择适当的外加剂和合适的配合比。在混凝土中掺加一定用量的外加剂, 如防水剂、膨胀剂、减水剂、缓凝剂等, 起到缓凝、增加和易性、改善塑性的作用。四是增加适当的预埋件。在混凝土易开裂部位埋设应力应变传感片, 直接测试拉应力, 以便更直接的控制混凝土,保证混凝土不产生裂缝; 在基础面筋上可加设铁丝网或小直径的钢筋网, 用于提高混凝土的表面抗裂性。五是改进施工技术, 加强技术管理。在施工前应加强原材料的检验、试验工作, 施工中严格按照方案及交底的要求指导施工, 明确分工, 责任到人, 加强计量监测工作, 定时检查并做好详细记录, 认真对待浇筑过程中可能出现的冷缝, 并采取措施加以杜绝, 在实施的过程中, 必须严格根据施工方案落实到位。
2、加强混凝土施工的温度控制
一是拌合混凝土时用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度。二是夏天浇筑混凝土时减少浇筑厚度, 利用浇筑层面散热。三是在混凝士中埋设水管, 通入冷水进行内部降温。四是严格控制混凝土的入模温度。桥梁的大体积混凝土浇筑最宜选在春秋节施工, 如果必须在夏季施工应采取有效措施降低入模温度, 同时浇筑混凝土时最好不要让混凝土在太阳下直接爆晒。五是控制好拆模时间, 气温骤降时进行表面保温, 避免混凝土表面产生急剧的温度梯度。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间, 以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑的混凝土如早期拆模, 在表面会引起很大的拉应力, 出现“温度冲击”现象, 与水化热应力迭加后再加上混凝土的干缩, 表面的拉应力会达到很大的数值, 有导致裂缝产生的危险。如果需要早期拆模, 则在拆除模板后应及时在表面覆盖一层轻型保温材料, 这些对于防止混凝土表面产生过大的拉应力有着显著的效果。
3、加强混凝土的早期养护
混凝士的保温对防止表面早期裂缝尤为重要。从温度应力观点出发, 保温应达到下述要求: 一是防止混凝土内外温度差及混凝土表面产生梯度。二是防止混凝土超冷, 应尽量设法使混凝土施工期间的最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。三是防止老混凝土面的过冷, 以减少新老混凝土问的约束。从保温的角度, 就牵涉到混凝土的早期养护问题。混凝土的早期养扩, 主要目的在于保持适宜的温湿条件,以达到两个方面的效果, 一方面使混凝土免受不利温度、湿度变形的侵袭, 防止有害的冷缩和干缩, 另一方面使水泥水化作用顺利进行, 以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相互关联的,混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。从理论上分析, 新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求并且有余, 但由于蒸发等原因常常会引起水分损失, 从而推迟或妨碍水泥的水化, 其中表面混凝土是最容易而且最直接的遭受到这种不利影响, 因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期, 对于混凝土的早期养护在施工中应切实引起重视。
三、结束语
桥梁施工中防治混凝土裂缝是一项非常重要、非常复杂的工作。选择合格的材料, 改进现浇混凝土的施工工艺, 根据混凝土主要技术指标及现场条件, 选择合适的水泥和集料, 严格控制水灰比, 是保证结构安全耐用的前提和基础。只要在具体的施工实施过程中多观察、多比较, 严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理, 出现问题后多分析、多总结, 结合多种预防及处理应对措施, 混凝土的裂缝是完全可以控制在允许的范围之内。
参考文献：
[1] 韩素芳，耿维恕.钢筋混凝土结构裂缝控制指南[M].北京：化学工业出版社，2006．
[2] 陈海英.混凝土裂缝的原因分析与预防措施[J].山西建筑，2008.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：路桥施工；混凝土结构；裂缝；原因；防治
Abstract: the problem of cracks of concrete structure, is the concrete engineering construction with universal technical problems. This article in view of the reinforced concrete structure of cracks problems, analyses the reasons and effective prevention and control measures.
Keywords: road &bridge construction; Concrete structure; Crack; Reason; Prevention and control
中圖分类号： U445 文献标识码：A文章编号：
随着我国市政交通建设的迅猛发展，各类桥梁建筑层出不穷。而在各种形式的施工过程中，混凝土的应用越来越广泛，混凝土结构在现代桥梁工程建设中已经占据了非常重要的地位。因为该种结构形式的桥梁具有价廉物美，施工方便，承载力大，可装饰性强的特点。然而在混凝土施工使用的同时，由于对混凝土性能的了解不深，往往会在工程完工后的几周或者更长一段时间内，混凝土结构出现了裂缝或者其他的不良反应，给人们的心中造成了担忧和害怕，尽管我们在施工过程中会采取各种措施，但裂缝仍然时有出现，有些还造成了很大的损失。本文针对钢筋混凝土结构中出现的裂缝问题，浅析其产生的原因及有效防治措施。
一、钢筋混凝土结构的裂缝概述
1、裂缝的种类和成因
结构裂缝的成因复杂而繁多，比如：温湿度的变化，混凝土的不均匀性，结构不合理，原材料不符合要求，水灰比过大，基础不均匀沉降和模板变形，养护不及时等。混凝土结构裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下几类：
2、 荷载引起的裂缝
荷载裂缝是指混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝，主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。
（1）直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝，其产生原因：1）设计方面，计算模型不合理；内力与配筋计算错误；设计断面或结构刚度不足等。2）施工方面，对设计意图理解不清，改变结构受力模式；预制构件起吊、运输、安装等不规范。3）使用阶段，超出设计载荷的重型车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生大风、大雪、地震、爆炸等。
（3）由外荷载引起的次生应力产生裂缝被称为次应力裂缝，其产生原因：1）在设计外荷载作用下，由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。2）桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等，在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算，一般根据经验设置受力钢筋。若处理不当，在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。
3、环境因素引起的裂缝
主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等。混凝土构件多次受冰冻——溶解循环作用，使混凝土中产生内应力，促进已有裂缝发展，结构疏松，表面龟裂，表层剥落或整体崩溃。已有裂缝发展，结构疏松，表面龟裂，表层剥落或整体崩溃。
4、收缩引起的裂缝
收缩裂缝是混凝土因收缩而发生的体积变化，它主要包括塑性收缩裂缝和干缩裂缝。塑性收缩裂缝主要发生在初凝开始，进行养护之前。此时水泥水化反应剧烈，会出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩。收缩时，表层受到深层混凝土以及模板、钢筋的制约，使由软变硬的塑态混凝土产生拉应力，从而形成微裂缝。而干缩裂缝则多发生在混凝土硬化前后．此时混凝土表层水分散发快，内部散发慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩。表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土受到的拉应力超过其抗拉强度时，就会产生收缩裂缝。
5、地基础变形引起的裂缝
由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有：1）地基地质差异太大，地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降。2）结构荷载差异太大。在不改变条件地质情况下，各部分基础荷载差异太大时，有可能引起不均匀沉降。3）结构基础类型差别大，也可能引起地基不均匀沉降。4）地基冻胀。在低于零度的条件下含水率较高的地基土因冰冻膨胀；一旦温度回升，冻土融化，地基下沉。因此地基的冰冻或融化均可造成不均匀沉降。5）桥梁基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，可能造成不均匀沉降。6）拱桥等产生水平推力的结构物，对地质情况掌握不够、设计不合理和施工时破坏了原有地质条件是产生水平位移，导致结构开裂。
二、公路桥梁施工中防治混凝土裂缝的技术措施
1、加强混凝土施工的质量控制
一是选择合适的水泥和严格控制好水泥用量。优先采用525R,425R 普通水泥等高标号水泥, 减少水泥用量; 选用低热水泥,减少水化热, 并尽量选用后期强度大的水泥, 并延缓峰值。二是严格控制骨料级配和含泥量。选用10mm～40mm的连续级配碎石,细度模数为2.80～3.00 的中砂,砂、石的含泥量控制在1 ％以内, 不得混和有机质等杂物, 杜绝使用海砂。三是选择适当的外加剂和合适的配合比。在混凝土中掺加一定用量的外加剂, 如防水剂、膨胀剂、减水剂、缓凝剂等, 起到缓凝、增加和易性、改善塑性的作用。四是增加适当的预埋件。在混凝土易开裂部位埋设应力应变传感片, 直接测试拉应力, 以便更直接的控制混凝土,保证混凝土不产生裂缝; 在基础面筋上可加设铁丝网或小直径的钢筋网, 用于提高混凝土的表面抗裂性。五是改进施工技术, 加强技术管理。在施工前应加强原材料的检验、试验工作, 施工中严格按照方案及交底的要求指导施工, 明确分工, 责任到人, 加强计量监测工作, 定时检查并做好详细记录, 认真对待浇筑过程中可能出现的冷缝, 并采取措施加以杜绝, 在实施的过程中, 必须严格根据施工方案落实到位。
2、加强混凝土施工的温度控制
一是拌合混凝土时用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度。二是夏天浇筑混凝土时减少浇筑厚度, 利用浇筑层面散热。三是在混凝士中埋设水管, 通入冷水进行内部降温。四是严格控制混凝土的入模温度。桥梁的大体积混凝土浇筑最宜选在春秋节施工, 如果必须在夏季施工应采取有效措施降低入模温度, 同时浇筑混凝土时最好不要让混凝土在太阳下直接爆晒。五是控制好拆模时间, 气温骤降时进行表面保温, 避免混凝土表面产生急剧的温度梯度。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间, 以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑的混凝土如早期拆模, 在表面会引起很大的拉应力, 出现“温度冲击”现象, 与水化热应力迭加后再加上混凝土的干缩, 表面的拉应力会达到很大的数值, 有导致裂缝产生的危险。如果需要早期拆模, 则在拆除模板后应及时在表面覆盖一层轻型保温材料, 这些对于防止混凝土表面产生过大的拉应力有着显著的效果。
3、加强混凝土的早期养护
混凝士的保温对防止表面早期裂缝尤为重要。从温度应力观点出发, 保温应达到下述要求: 一是防止混凝土内外温度差及混凝土表面产生梯度。二是防止混凝土超冷, 应尽量设法使混凝土施工期间的最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。三是防止老混凝土面的过冷, 以减少新老混凝土问的约束。从保温的角度, 就牵涉到混凝土的早期养护问题。混凝土的早期养扩, 主要目的在于保持适宜的温湿条件,以达到两个方面的效果, 一方面使混凝土免受不利温度、湿度变形的侵袭, 防止有害的冷缩和干缩, 另一方面使水泥水化作用顺利进行, 以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相互关联的,混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。从理论上分析, 新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求并且有余, 但由于蒸发等原因常常会引起水分损失, 从而推迟或妨碍水泥的水化, 其中表面混凝土是最容易而且最直接的遭受到这种不利影响, 因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期, 对于混凝土的早期养护在施工中应切实引起重视。
三、结束语
桥梁施工中防治混凝土裂缝是一项非常重要、非常复杂的工作。选择合格的材料, 改进现浇混凝土的施工工艺, 根据混凝土主要技术指标及现场条件, 选择合适的水泥和集料, 严格控制水灰比, 是保证结构安全耐用的前提和基础。只要在具体的施工实施过程中多观察、多比较, 严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理, 出现问题后多分析、多总结, 结合多种预防及处理应对措施, 混凝土的裂缝是完全可以控制在允许的范围之内。
参考文献：
[1] 韩素芳，耿维恕.钢筋混凝土结构裂缝控制指南[M].北京：化学工业出版社，2006．
[2] 陈海英.混凝土裂缝的原因分析与预防措施[J].山西建筑，2008.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。