混凝土裂缝原因及处理

2.对出现的问题的防治和预防措施；2.1混凝土表面出现裂缝：2.1.1裂缝出现的原因⑪荷载引起的裂缝的特征①弯曲裂缝弯曲裂缝一般为垂直裂缝，是混凝土构件在弯矩作用下产生的裂缝。

首先出现在弯矩最大截面的混凝土受拉区。

梁、板结构的正弯矩裂缝一般位于跨中，从底缘向上发展；负弯矩裂缝位于连续梁的支点或悬臂梁的根部上缘，自上而下发展。

弯曲裂缝的宽度、长度和数量均与荷载有关，开裂区域逐渐向两侧发展。

②剪切裂缝剪切裂缝又称斜裂缝。

首先发生在剪应力最大的部位。

一般发生在支点附近，由主拉应力引起，沿中性轴呈25°-45°开裂。

随着荷载的增大，裂缝长度不断向受压区发展，裂缝数量不断增加并分岔，裂缝区域也逐渐向跨中方向发展。

剪切裂缝一旦出现，应引起高度重视并注意观察。

如果裂缝长度不断发展或接近受压区，则不论其宽度如何都应及时采取加固措施。

③扭曲裂缝混凝土构件受扭转与弯曲共同作用面产生的裂缝称扭曲裂缝。

此类裂缝一般呈45°倾斜，并往往会有很多条同时出现。

裂缝出现后混凝土保护层会产生剥落现象。

因为扭曲产生的弯矩主要由钢筋承担，所以直到钢筋滑动时，则构件完全破坏。

④断开裂缝混凝土构件受拉时截面产生的裂缝称断开裂缝。

这类型缝是受拉构件在荷载作用下产生的，并沿正截面开展。

荷载较小时，混凝土和钢筋共同随拉应力，构件处于未开裂状态；随着荷载的逐渐增大，混凝土达到或超过抗拉极限强度而开裂，混凝土退出工作，全部拉力由钢筋承担，这是允许出现裂缝的工作状态；荷载继续增大，钢筋延伸率增大，钢筋应力达到流限，裂缝宽度超过允许值，这时构件处于接近破坏的状态。

⑤局部应力裂缝由局部应力引起的裂缝，主要出现在墩台、支座处受到较大局部应力的部位；构件往往因为受到突然的较大冲击荷载而产生开裂，如构件角隅处、预应力锚头或其它局部应力较大的部位。

⑫温度应力引起的裂缝混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部环境或结构内部温度发生变化时，混凝土将发生变形，若变形遇到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时，即产生温度裂缝。

引起温度裂缝的主要因素如下。

①年温差一年四季温度不断变化，但变化相对缓慢，对桥梁结构的影响主要是导致桥梁的纵向位移，一般可通过桥面伸缩缝、支座位移或设置柔性墩等构造措施加以解决，只有结构的位移受到限制时才会引起温差裂缝。

②日照温差对于桥面板、箱梁顶板或桥墩侧面在受到太阳曝晒后，温度明显高于其它部位，混凝土从表面到内部的温度变化梯度呈非线形分布。

尤其现在大多桥梁都采用桥面黑色化（沥青混凝土铺装），沥青材料大量吸收热量温度升高，更容易造成桥梁主体结构各部位较大的温差。

由于结构受到到自身的约束作用，导致局部结构应力增大，超过其极限抗拉强度时就会出现裂缝。

日照升温和骤然降温是导致结构温度裂缝的最常见原因。

③骤然降温突降大雨、冷空气袭击、日落等可导致结构外表温度突然下降，但因内部温度变化相对较慢而产生温差裂缝。

④水化热出现在施工过程中，大体积混凝土（厚度超过 2.0m）浇筑之后由于水泥水化放热集中，导致内部温度很高（可达70℃以上）而由于体积大散热缓慢，施工中采取的其它散热技术措施又不当，内外温差太大，致使表面出现裂缝。

⑤蒸气养护或冬季施工时措施不当采用蒸气养护或冬季施工时所采取的技术措施不当，升温降温速度太快，使混凝土骤冷骤热，结构内外温度不均，而出现裂缝。

⑥施工气候炎热实验研究表明，高温下的混凝土强度随温度的升高而明显降低，钢筋与混凝土的粘结力也随之下降。

由于受热，混凝土体内游离水大量蒸发也可产生急剧收缩而产生裂缝。

⑦构件较大而两端受到较大约束力或构件与底模摩擦力较大，由于周围环境温度变化产生附加温度应力而产生裂缝。

⑧新旧混凝土接缝处，沿接缝面中部的垂直方向开裂。

新混凝土由于硬化时的水化热与已经硬化并冷却的旧混凝土之间有温差；另外由于旧混凝土龄期较长，收缩大部分已经完成，而新浇混凝土的收缩又受到旧混凝土的约束而产生裂缝，这在浇筑桥面铺装混凝土时由于其厚度较小面积较大尤为明显。

⑨混凝土结构中预埋件焊接措施不当，使钢件附近混凝土产生过大温差，致使预埋件周围混凝土局部产生裂缝。

⑬收缩引起的裂缝混凝土是由气态、液态、固态三相组成的假固体（指浇筑过程到养护），其中尚有未水化的水泥颗粒，还需吸收周围水分。

液、固相间的胶凝体，因水分散失，体积会缩小，引起收缩裂缝。

混凝土收缩主要有塑性收缩、缩水收缩（干缩）和自身收缩及碳化收缩4种。

①塑性收缩塑性收缩发生在施工过程中，混凝土浇筑后约4-5h，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，而此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。

其产生量级很大，可达1%左右，而其大小与混凝土流态有很大关系，且仅发生在混凝土浇筑初期。

在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便会形成沿钢筋方向的裂缝。

②缩水收缩（干缩）混凝土硬结以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩。

因混凝土表层水分损失快，内部水分损失慢，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，当表面拉应力超过其抗拉极限强度时，便产生收缩裂缝。

混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。

如配筋率较大的构件（超过3%），钢筋对混凝土收缩的约束比较明显，混凝土表面容易出现龟裂裂纹。

缩水收缩产生量级可达0.02%左右。

③自身收缩自身收缩指混凝土在硬化过程中，水泥与水发生水化反应生成新的物质，导致自身体积缩小。

这种收缩与外界温度无关，且可以是正的（即收缩），也可以是负的（即膨胀）。

④碳化收缩大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学收缩变形。

其中有的在湿度50%左右才能发生，且随二氧化碳浓度增加而加快。

碳化收缩量级不大，一般可不予考虑。

将收缩裂缝作为引起裂缝的原因之一，一般来说与温差引起的裂缝相比作用小的多，特别是在非炎热的季节作用基本上可以忽略不计。

而在热而干燥环境中，构件面积大而厚度小（如桥面铺装混凝土），养护不及时，收缩就会引起新混凝土的开裂。

⑭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，使结构物中产生附加应力，超过结构物的抗拉能力，导致整个结构开裂。

其主要原因如下。

①地质勘查精度不够，试验资料不准。

在没有充分掌握地质资料的情况下就设计、施工，这是造成地基不均匀沉降的主要原因。

②地基地质差别太大建造在山区沟谷的桥梁，河沟处的地质与山坡处的相比变化较大，河沟中甚至存在软弱地基，地基土由于不同的压缩性能引起不同的沉降。

③结构荷载差异太大在地质情况较均匀的情况下，各部分基础荷载差异太大时，也可能引起不均匀沉降。

④结构基础类型差别大同一联桥梁中，使用不同基础类型，如扩大基础和桩基础，或同时采用桩基础但桩径或桩长差别较大时，或同时采用扩大基础但基底标高差异较大时，也可能引起不均匀沉降。

⑤分期建造的基础在原有桥梁附近新建桥梁时或者对于旧桥加固或加宽改造工程，新建桥梁荷载或基础处理时引起地基土重新固结，均有可能对原桥梁基础造成较大沉降。

⑥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，地基出现下沉。

⑦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。

⑧桥梁建成后原有地质条件发生变化。

大多数天然地基和人工地基浸水后，尤其是素黄土、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。

在软地地基中，因人工抽水或干旱季节导致地下水位下降，地基土重新固结下沉，同时对基础的上浮力减小，负摩阻力增加，使地基承受的荷载增大，最终造成基础产生不均匀沉降而出现裂缝。

⑮钢筋锈蚀引起的裂缝由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，二氧化碳侵蚀碳化到钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物浸入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增大2-4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层开裂、剥落，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。

另外由于锈蚀，使钢筋有效断面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，将会诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，甚至最终导致结构破坏。

⑯冻胀引起的裂缝大气温度低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀应力；同时混凝土胶孔中的过冷水（结冰温度在-78℃以下）在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土强度降低，并导致裂缝出现。

温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。

当混凝土中骨料空隙多、吸水性强，骨料中含泥土等杂质过多，水灰比偏大、振捣不密实，养护不良，使混凝土早期受冻等，均可导致混凝土产生冻胀裂缝。

⑰原材料质量不良引起的裂缝混凝土主要由水泥、砂、粗骨料、拌和水及外加剂组成。

混凝土所采用的原材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。

①水泥使用不合格的水泥出现早期不规则的裂缝。

②砂石材料砂石含泥量超过规定，不仅降低混凝土的强度和抗渗性，还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。

砂石的级配差，有的砂砾过细，用这种材料拌制的混凝土常造成侧面裂缝。

碱骨料反应骨料中含有酸性硅化物质与水泥中的碱性物质相遇，则发生水硅反应生成膨胀的胶质，吸水后造成局部膨胀和拉应力，构件就会产生爆裂状裂缝，在潮湿的地方较为多见。

③拌和水及外加剂拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。

采用海水或含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应也有影响。

⑱施工工艺质量引起的裂缝一座桥梁从施工到建成使用，牵涉到设计、施工、监理、运营等各个方面，那一方面不慎均可能使工程质量失控而出现裂缝。

因此，严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理，是保证结构安全耐用的前提和基础。

在运营管理中，进一步加强巡查和管理，及时发现和处理问题，也是相当重要的一个环节。

在构件或结构浇筑、起模、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，可能产生各种形式的裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现裂缝。

裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因不同而异，比较典型且常见的如下。

①保护层过厚或由于操作人员乱踩已经绑扎好的上层钢筋，使承受负弯矩的钢筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，降低结构抗弯承载能力，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。

此种裂缝是以属于严重的内部质量问题；②混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面或空洞，导致钢筋锈蚀或形成其它荷载裂缝的起源点；③混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低在硬化前因混凝土振捣不足，硬化后沉实过大，容易在浇筑数小时后发生裂缝，即塑性收缩裂缝；④混凝土搅拌、运输时间过长，水分蒸发过多，引起混凝土坍落度过低，使得混凝土表面出现不规则的收缩裂缝；⑤混凝土初期养护不好，致使其表面急剧干燥，使得混凝土与大气接触面上出现不规则的收缩裂缝；⑥用泵送混凝土施工时，为保证混凝土的流动性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，混凝土表面出现不规则裂缝；由于混凝土坍落度过大，表面出现水泥浮浆而产生龟裂；⑦混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不好，易在新、旧混凝土的施工缝之间出现裂缝；⑧混凝土早期受冻，使构件表面出现裂纹，或局部剥落，或脱模后出现空鼓现象；夏天高温季节施工未采取有效措施，导致结构产生裂缝；⑨施工时模板刚度不足，在浇筑混凝土时，因侧向压力的作用使得模板变形，产生与模板变形一致的裂缝；施工时拆模过早，混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝；⑩混凝土配合比不理想，设计时未充分考虑混凝土的收缩变形因素；2.1.2裂缝的防治措施⑪防止模板及支架沉陷己变形引起混凝土的早期裂缝；⑫注意各工序得衔接，新旧混凝土的结合面的龄期和温差，都可以改变受力状态或引起温度、收缩裂纹；大体积埋设降温管，避免混凝土出现温差裂缝；⑬注意混凝土的浇注、振捣质量；增加混凝土浇注时布料点，避免造成混凝土摊铺时离析；⑭降低混凝土的入模温度：①降低原材料进入搅拌机的温度如夏季在水箱内加冰块，降低水温；粗骨料遮阳防晒，并洒冷水降温；细骨料遮阳防晒；散装水泥提前储备，避免新出厂水泥温度过高。