混凝土桥梁结构裂缝产生原因及防治措施

下面是鲁班乐标给大家带来关于混凝土桥梁结构裂缝产生原因及防治措施，以供参考。

桥梁的装饰大多数都是将混凝土直接裸露在外，形成的直接的装饰效果，有的则直接在桥梁的上面涂装了一层防水涂料，但经过岁月以及风雨的洗礼之后，大多数的桥梁都经不住岁月的考验，出现了裂缝、污渍以及由于长期的荷载量使桥身形成了一些问题，当桥梁出现这些问题之后，如果不及时的去处理，则会在未来埋下安全隐患，新建的桥梁我们建议，如果您的桥身表面直接以混凝土的形式进行装饰，那么请在新桥建成之后，涂装混凝土保护剂进行必要的保护，这样可以延长混凝土建筑的使用寿命，有效的降低岁月以及风雨对混凝土表面的洗礼。根据多年的混凝土修补经验，以及多年的混凝土保护剂施工以及产品开发生产经验，今天通过对国内众多混凝土桥梁的一些问题进行总结，并给出必要的修补保护措施。

被碳化的桥梁混凝土表面

雨渍对混凝土的污染以及裂缝的形成与水有着直接的关系

一、裂缝的成因及种类

（一）荷载导致的裂缝

常规的静、动荷载以及次应力均会使混凝土桥梁产生裂缝，我们就称之后荷载裂缝，这种裂缝又分为次应力裂缝及直接应力裂缝两种，所谓的次应力裂缝指的是外荷载所引起次应生而出现的裂缝；而直接应力裂缝则是外荷载引起的直接应力而出现的裂缝。在实际的工程项目中，比较常见的是次应力裂缝，多数属于张拉、剪切或者劈裂等性质。

压力导致的桥梁混凝土裂缝

（二）温度变化导致的裂缝

混凝土自身具有热胀冷缩的性质，如果外部或者内部环境出现变化，混凝土就会产生变形，如果变形受到一定的约束，则其结构内部就会产生应力，一旦应力超出了混凝土的抗拉强度，裂缝就随之产生。在一些跨径较大的桥梁中，温度应力甚至可以超出活载应力。与其它裂缝最大的不同是温度裂缝会随着温度的变化而变化。导致温度变化的主要原因包括日照、温差、水化热、骤然降温或者冬季施工不当等等。

热涨冷缩导致的混凝土裂缝

（三）收缩而导致的裂缝

混凝土结构最常见的裂缝问题多数是由于混凝土的收缩导致的，而在收缩的种类中，干缩及塑性收缩又是造成混凝土发生变形的主要因素。相关的研究结果证明，造成收缩裂缝最主要的原因包括水泥的品种、标号和用量、混凝土中骨料的品种、外掺剂及水灰比、养护方式和振捣的方法、外界的环境等等。

混凝土桥梁产生的裂缝

（四）地基变形导致的裂缝

因为基础会发生竖向不均匀沉降，或者水平方向产生位移，从而结构中会出现附加应力，这种附加应力会超过混凝土的抗拉能力，从而造成结构裂缝的产生。造成基础不均匀沉降的主要因素包括前期地质勘探精度不足和试验资料不准确；地基地质的差异过大；结构的荷载及基础的类型差异过大；地基冻胀以及活动断层、溶洞和滑坡体等不良地质。

（五）钢筋锈蚀导致的裂缝

因为在施工过程中，控制措施较差导致保护层的厚度不够，混凝土的保护层就受到空气中二氧化碳的侵蚀，造成钢筋表面的碳化，从而降低钢筋四周混凝土的碱度；或者由于介入了氯化物致使钢筋四周含有较高的氯离子，从而破坏钢筋表面的氧化膜，出现锈蚀，锈蚀的产物氢氧化铁的体积呈数倍增长，出现膨胀应力，最终造成混凝土的裂缝或者剥离，出现裂缝且锈迹会渗入到混凝土的表面。因为出现锈蚀，不但会减少钢筋有效断面的面积，削弱了钢筋和混凝土的握裹力，降低结构的承载力，而且还会诱发其它形式的裂缝，加快破坏结构的速度。

（六）冻胀导致的裂缝

当空气中的温度在零度以下，由于混凝土吸水饱和，所以会出来冰冻的现象，原本游离的水变成冻，体积发生膨胀，从而混凝土就会出现膨胀应力。此外，混凝土凝胶孔中存在的过冷水，其结冰条件为-78度以下，在微观结构中会进行重新分布或者迁移，造成渗透压，导致混凝土的膨胀压力增加，降低了混凝土的强度，最终出现裂缝。特别是在混凝土初凝阶段，受冻最严重，在混凝土成龄后会有很大的强度损失。

（七）施工材料质量导致的裂缝

通常混凝土的主要组成材料包括水泥、砂、拌和水、外加剂以及骨料和掺合料等等。如果材料质量不合格，或者杂质的含量多，都会造成混凝土结构产生裂缝。比如，水泥的安定性及强度达不到要求，或者受潮、过期、较高的含碱量等；砂石滑料的粒径过细，级配不良，较大的空隙率等，会加大水泥与拌和水的用量，使得混凝土强度受到影响，加大收缩。如果砂石的含泥量大，也会使混凝土的强度、抗渗性及抗冻性有所降低；其它一些轻物质或者有机质的含量过多，会使水泥的硬化过程放慢，从而降低混凝土的强度，尤其是早期强度；而砂石中的硫化物会和水泥中铝酸三钙产生化学反应，导致体积膨胀。此外，如果拌和水和外加剂中的氯化物含量过高，则会对钢筋锈蚀产生直接影响。

二、裂缝的处理措施

（一）工程概况

某工程桥梁跨径为20m、8孔的钢筋混凝土T梁，因为该桥梁修建时间较长，无论是施工质量还是技术措施均有一定的问题，加之日益增加的交通量，造成桥梁的承载力不足，尤其是产生裂缝后影响到了结构的耐久性、强度、刚度以及外观。通过对该桥梁进行全面的病害检查，做了相关的检测研究，发现T梁底板处存在大量横向裂缝，而腹板则出现斜裂及竖向裂缝等问题。底板的裂缝宽度约为0.2到0.4mm，而且一些裂缝已经贯通了底板。

（二）问题分析及处理策施

1、裂缝的主要成因分析

首先来看一下垂直裂缝的成因：由该桥出现垂直裂缝的部位来看，结构截面中点是裂缝的最大值，不只是中部一处有裂缝，而且出现了数条有规律性的裂缝。这是由于中部出现第一条裂缝时，结构就会为两块，每块中部的最大应力值均比混凝土的抗拉强度要大，因此又分裂为两部分，直至中部的拉应力小于混凝土抗拉强度为止。其次为产生横向裂缝的原因：这是由于断面的强度不够，造成验算裂缝时无法满足实际的要求。有些断面有尺寸不够、混凝土标号较低以及受力钢筋不足等问题。如果截面的正应力超出限定值，就会在正弯矩下缘和负弯矩上缘出现裂缝，这种裂缝的特点就是由一侧向外延伸，直至贯通全截面，如果严重时会沿着腹板垂直上升，在集中弯矩附的分布。如果主拉应力超出限度，裂缝会呈现出从腹板中部向上、下缘延伸的特点，并且大概为45°方向。第三，纵向裂缝的成因：出现这种问题主要是因为结构的配筋不合量，构造腹板的钢筋密度不够。

2、处理措施

第一，处理表面的裂缝时，先沿着裂缝的走向采用人工凿出一条约3公分的坎口，采用高压压注环氧砂浆的方法，按照裂缝宽度的大小进行胶液的灌注，在灌注过程中要进行适当的调整，按照自下往上的顺序进行施工。灌浆的基本流程如下：先对裂缝的表面进行处理，然后把压浆咀埋设好；封闭裂缝后要进行仔细检查，然后进行压浆液的配置，再进行压力灌浆，进行封口后再进行最后的外观处理。

桥梁混凝土修补

第二，一些细小的裂缝通过表面处理将其进行封闭即可，表面处理的过程如下：先用钢丝刷把混凝土表面做打毛处理，然后用水清洗干净自然干燥，接下来在裂纹表面铺涂装清水混凝土保护剂底漆即可。

第三，一些宽度比较大但是在剔槽是不会对已施加的预应力损失产生影响裂缝，可以通过充填的方法进行处理。其处理过程如下：在混凝土的表面沿着裂缝的两侧挖凿出两条沟槽，将中间部分剔除，使其形成“V”形槽，并将其清理干净，用水冲湿，接下来刷素水泥浆，再将膨胀砂浆填充进去，在表面抹压湿面进行养护。

第四，在处理剥落或者露筋等部位时，可以采用梁底添置钢筋的方法进行加固，其过程如下：首先清除钢筋的锈迹，凿掉已经松动的保护层，如果露出主筋则把原箍筋切断拉直；接下来把需要补充的钢筋缠上或者焊接在暴露的原有主筋之上；第三步进行箍筋的恢复，即接长原箍筋并焊接成型。此外，如果损坏的面积不大，则利用环氧砂浆进行修补即可，如果损坏的面积过大，则采用高标号的水泥砂浆进行喷注。最后进行混凝土保护层的浇筑，材料为环氧树脂混凝土。

桥梁在成桥运营中，由于自然环境和使用环境的变化，结构不可避免会产生损伤和性能指标的退化，导致桥梁结构产生病害、出现缺陷，严重影响桥梁正常使用。为了保证交通畅通，就需要对桥梁进行维修、加固和改造。

混凝土桥梁的病害表现在外观特征上有：混凝土破损、梁体裂缝、柱墩裂缝、钢筋锈蚀、基础冲刷、支座病害、桥面铺装破损、伸缩缝损坏及防撞护栏破损等。

一、钢筋混凝土T型桥病害处理的重要性

随着我国经济实力的增强，人民收入的不断提高，人们对生活质量的要求也是愈来愈高，车辆已成为人类在生活中所追求的消费品之一，越来越多的人通过各种各样的消费方式拥有了自己的私家车，也就因此使得我国公路的交通量在不断的增大，伴随着这种发展现状，车辆的荷载度是越来越高，对公路及桥梁的损坏也是越来越严重，使得公路及桥梁的使用寿命达不到预期的使用寿命。为了给社会人们群众提供优质和高效的通行和通车环境，保障通行通车的畅通性，我们必须对受损的公路及桥梁进行及时性的修复，以保证人民日常生活的正常秩序不被打破。一旦公路桥梁出现病害，就极有可能出现交通堵塞和交通事故的发生，不仅会给人民的日常生活造成影响，威胁到人民生命及财产的安全，同时也会对国家经济的发展造成一定的阻碍。因此，对公路桥梁的病害进行及时性的处理是非常重要的，不仅是人民生活正常进行的需要，同时也是国家经济发展的需要。而对于钢筋混凝土T型桥梁，由于其结构的特殊性，更是众多类型桥梁中较为容易出现病害的桥梁之一，因此，加强对钢筋混凝土T型桥病害的及时性处理更是公路桥梁病害修复工作中的重中之重。

二、钢筋混凝土T型桥常见的病害

以福安溪潭桥为例，该桥梁的具体状况如下：福安的溪潭桥修建于一九六五年，所处的位置为S302线K30256处，其上部结构为8×11.3米的钢筋混凝土T型桥，桥面宽为62×0.25米，桥长为90.5米，下部结构为U型桥台、柱式墩、扩大基础。该桥梁的原设计荷载为：汽—13，拖—60。随着我国经济的发展和人民生活的改善，我国桥梁的通车量是越来越大，同时，也因为福安的溪潭桥的建设时间的缘故，导致该桥存在着许许多多的病害，具体表现为以下几个方面：

2.1混凝土剥落

在溪潭桥中，混凝土剥落主要表现为：T梁的底板、腹板及翼缘板等位置的混凝土结构，其表面出现了剥落、破损及麻面现象，如图1所示。处于大气环境下的T型桥梁，导致桥梁的混凝土剥落的原因主要是因为：用于保护钢筋的混凝土保护层，在空气中被碳化，降低了混凝土的碱性，致使混凝土结构出现了裂缝，而空气中的水分和氧气透过保护层深入到混凝土结构里的钢筋表面，与钢筋产生化学反应，加大了混凝土结构里的钢筋的体积，继而使的混凝土表面的裂缝因体积的膨胀而加大，最终就导致了混凝土剥落。

2.2钢筋锈蚀

在溪潭桥中，钢筋锈蚀主要表现为：T梁底板、腹板等位置，由于混凝土的剥落，导致钢筋外露，最终使得钢筋发生锈蚀，如图2所示。钢筋发生锈蚀属于电化学的过程，钢筋之所以会发生锈蚀除了跟钢筋自身的性能有关之外，同时也

与外界的环境及混凝土的性能的好坏是分不开的。监理检测网微信公众号提醒你在大气中，当混凝土结构的裂缝等于或大于0.3毫米时，空气中的分水和空气就会进入到混凝土结构里，与钢筋发生化学反应，使其锈蚀。锈蚀了的钢筋，其有效截面会变小，而与水分及空气产生化学反应所形成的氧化铁，其体积则会增大到原先体积的几倍以上，使得用于保护钢筋的混凝土出现开裂现象，如此一来，处于外界的有害物质将更容易进入到混凝土结构的内部，进而加速了钢筋锈蚀。而因混凝土的剥落而处于外露情况下的钢筋，其锈蚀的速度更是不言而喻了。

出现露筋的混凝土表面

2.3T梁出现裂缝

T梁底板的L型、U型裂缝和腹板的侧面所产生的竖向裂缝都属于T梁的裂缝。T梁的底板之所以会出现L型、U型裂缝主要是因为：T梁因外在及内在的原因受弯，导致地面的混凝土结构所承受的拉应力增大，超过了混凝土最大的抗拉强度，致使裂缝的出现，裂缝自底向上延伸，形成了L型、U型裂缝。L型、U型裂缝的特点为底部宽、上端窄，自底向上逐渐变小，最后消失。而导致腹板的侧面产生竖向裂缝的原因主要是因为：混凝土的收缩作用及温差作用共同造成的结果，属于非结构性裂缝。腹板的侧面所产生的竖向裂缝，其特点为：下端窄、上端宽，消失于受压区，而形成该特点的裂缝是由于T梁的下缘配筋量大于上缘的配筋量的缘故。

2.4裂缝渗水

在溪潭桥中，由于T梁板缝渗水，引起翼缘板两侧发生腐蚀。虽说混凝土结构的抗渗性能较好，但由于多方面的原因，如施工条件恶劣、施工质量控制不好及养护不及时等，使得混凝土结构或多或少的都会存在着细微的裂缝和空隙，而这些裂缝和空隙，则刚好成为有害物质侵入混凝土结构里的途径，这些有害物质进入混凝土结构之后与钢筋发生反应，造成腐蚀。

渗水后的混凝土表面出现了白碱，这对桥染本身危害很大

三、钢筋混凝土T型桥病害处理

对于钢筋混凝土T型桥所出现的病害，应给予及时性的处理，以保证桥梁通行通车的畅通性，确保人民日常生活的正常秩序得以维持，为国家的经济得以持续、快速、稳定地发展提供保障。以福安溪潭桥为例，针对福安溪潭桥存在的病害，

对钢筋混凝土T型桥病害进行处理的方法如下：

3.1混凝土剥落处理

对于混凝土剥落这一常见的T型桥梁病害，对其处理的方法有许多，在对其进行处理时，应剔除松动的混凝土，采用适当的混凝土或砂浆补强，侵蚀严重的应考虑增大原来结构的尺寸，降低混凝土表面的拉应力，抑制裂缝的发生，增强结构的承载能力。在对福安溪潭桥的混凝土剥落这一病害的处理工作中，其所采用的处理方法如下：使用B2500桥隧专业超高压水射流对混凝土破损基面进行清除，对外露钢筋喷砂除锈处理，涂刷蓝宝全效混凝土保护剂，其特点为：有着卓越的粘合力，粘合面潮湿也没有关系（但流水，积水降低粘合力），涂抹后充裕的施工时间。最后使用蓝宝集佳全效路桥混凝土修补砂浆对破损面修补，并在其表面涂装全效路桥混凝土保护剂，对其整体进行有效的保护。

延河大桥桥身混凝土保护施工现场

3.2钢筋锈蚀处理

对于侵蚀轻微的钢筋混凝土结构，在混凝土基面涂刷阻锈剂，通过渗透进入混凝土中，同时不妨碍混凝土的透气性及水分散发，保护混凝土中的钢筋，防止其进一步锈蚀。监理检测网微信公众号提醒你阻锈剂的掺入量与有害物质的渗入总量有关，使结构在设计使用寿命内不会因钢筋锈蚀而发生破坏。对于侵蚀严重的钢筋混凝土结构，应该在剔除松动的混凝土后，检查钢筋的锈蚀情况，如钢筋只是表面锈蚀，应作除锈处理后，在钢筋表面涂刷阻锈剂，如果钢筋的有效面积明显减小，应该采用同型号的钢筋进行绑焊。在混凝土补强后，在结构表面再喷涂阻锈剂。

3.3裂缝处理

裂缝病害的处理应包括改善结构材料的防水性能和提高密实度两个方面。对于既有结构混凝土的裂缝，可以通过埋设注浆嘴进行高压注浆的方法进行填塞封堵；对于贯通的毛细孔，可以采用新型的渗透结晶型材料通过毛细孔进人混凝土内部，与混凝土本身的某些物质发生反应，生成凝胶，堵塞毛细孔，提高混凝土的密实度，增加抗渗性，从而提高混凝土的抗侵蚀能力和使用寿命。在对福安溪潭桥的裂缝这一病害的处理工作中，其所采用的处理方法如下：使用DD低粘度裂缝补强胶贴布进行处理，其特点为：极强的渗透力；粘度很低，能注入细微裂缝；防水、耐化学界质性能质好；粘接力学强度高、韧性及抗冲击性好。

3.4桥梁表面防盐害处理

对于桥梁表面的防盐害处理可采用渗透结晶型混凝土防水材料，其具有遇湿固化能力，不仅可以在混凝土表面形成一道防水屏障，而且其对混凝土的渗透性强，渗入混凝土中后，其活性物质可与混凝土中的物质进一步反应生成凝胶，堵塞已存在于混凝土中的空隙、裂缝及毛细孔，以增加基层混凝土的密实度，阻止了水和各种侵蚀性介质的渗入，最终起到防水防盐害的作用。监理检测网微信公众号提醒你在福安溪潭桥中，对其表面进行防盐害处理主要是使用了混凝土保护剂进行处理，全效混凝土保护剂有着较强的附着力，以及渗透性，直接渗透到混凝土内部对其进行有效的保护，且有着优秀的耐药品性、盐害抵抗性和中性化抵抗性，同时因为其采用了柔性树脂，因此它也有着较强的裂缝抵抗性。

延河大桥施工现场

现根据以上混凝土缺陷分别制定如下处理修补方案：

1、麻面：在麻面部分充分浇水湿润后，用同混凝土标号的砂浆，将麻面抹平压光，是颜色一致。修补完后，应用草帘或草袋进行保湿养护。

2、漏筋：对表面漏筋冲洗干净后，用1：2的水泥砂浆将漏筋部位抹平压实，如漏筋较深，应将薄弱混凝土和突出的颗粒凿去，洗刷干净后，永专用灌浆料填塞严实，并认真养护。

3、蜂窝：对小蜂窝，冲洗干净后，用1：2的水泥砂浆压实抹平，较大蜂窝，先凿去松动石子冲洗干净，用专用灌浆料填塞严实，并认真养护。

4、孔洞：一般孔洞处理方法是将周围的松散混凝土和软弱浆膜凿除，用压力水冲洗，支设带托盒的模板，洒水湿润后，用比结构砼高一强度等级的细石混凝土仔细分层浇筑，强力捣实，并养护。突出结构面的混凝土，待强度达到50%后再凿去，表面用1：2水泥砂浆抹平。

5、烂根：将烂根处松散混凝土和软弱颗粒凿去，洗刷干净后，支模，永专用灌浆料填塞严实，并捣实。

6、酥松脱落：较浅的酥松脱落，可将酥松部分凿去，冲洗干净湿润后，用1：2水泥砂浆抹平压实。较深的酥松脱落，可将酥松和突出颗粒凿去，刷洗干净后支模，用比结构砼高一强度等级的细石混凝土浇筑，强力捣实，并加强养护。

7、缝隙、夹层：若不深，可将松散混凝土凿去，洗刷干净后，用1：2水泥砂浆强力填塞密实。较深时，应清除松散部分和内部夹杂物，用压力水冲洗干净后支模，强力灌细石混凝土捣实，或将表面封闭后进行压浆处理。

8、缺棱掉角：较小缺棱掉角，可将该处松散石子凿除，用钢丝刷刷干净，清水冲洗后并充分湿润，用水泥砂浆抹补齐整。较大缺棱掉角，冲洗剔凿清理后，重新支模用高一强度等级的细石混凝土填灌捣实，并养护。

9、松顶：将松顶部分砂浆层凿去，冲洗干净并充分湿润后，用高一强度等级的细石混凝土灌注密实，并养护。

10、表面不平整：使用角磨机(金刚磨盘)在混凝土表面打磨。

11、剪力墙位移倾斜：位移倾斜不影响结构质量的，只需进行少量局部剔凿和修补处理，一般用1：2水泥砂浆或比原混凝土高一强度等级的细石混凝土进行修补。

12、凹凸、鼓胀：凹凸、鼓胀不影响结构质量时，可用剔凿补抹的方法。凡影响结构受力性能时，应会同有关部门研究处理方案后，再进行处理。

13、混凝土表面缺陷的修补注意事项:

①调配颜色

多数修补工作的失败是由于未能使用同周围混凝土表面相同配合比的材料而造成的。既使是使用了与原混凝土相同的配合比，也很难保证修整部分的颜色与原混凝土颜色一致。为了弥补这一缺陷，推出了全效路桥混凝土保护剂润色漆，可以有效的针对混凝土的表面色彩进行调配，灵活性强，并且具有一定的渗透性，深入保护到混凝土的内部，让混凝土正常吸引的情况下，过滤那些有害的物质。

②控制吸水

用水泥材料进行修补时，不能在干燥的混凝土表面上进行，这是因为干面会吸取用于修补的沙浆中的水份，从而将降低新材料与原混凝土表面的粘结，也会降低修补材料的质量和耐久性。修整的表面首先要浸湿，最好的做法是充分湿润表面，在表面还有点潮湿的时候进行修补效果较佳。

③打磨

对于漏浆造成的挂帘和模板安装不稳造成的失准(混凝土表面凸起)，可以直接使用角磨机(金刚磨盘)在混凝土表面打磨。

④破碎边角的修整

对于因意外碰撞或拆模不小心造成的边角破碎，在修补时应先把边角修整成四边形，洒水湿润后使用沙浆进行修补。在修补前应调试混合料的颜色，争取修补后的混凝土与原混凝土颜色一致。

⑤蜂窝麻面的修饰

把松散的混凝土清除，直到露出坚硬的混凝土；把四周修整成四方形，凿除的深度大致一样；把需要修补的部分洒水使其充分湿润；根据凿除的深度决定使用沙浆或细石混凝土，将沙浆(或细石混凝土)压入；洒水养护。

整个工程修补完成之后，应该对桥梁混凝土做全面的保护施工，让整个桥梁都能有效的防水憎水，这样可很好的延长桥梁的使用寿命。（素材来源蓝宝集佳）

备注：此内容来源于监理检测网。