摘要： 本文分析了混凝土桥梁产生裂缝的类型、原因，提出了对裂缝的处理方法和预防措施，并结合工程实例介绍了灌浆法和碳纤维布加固在裂缝处理中的运用。 关键词：混凝土桥梁，裂缝，预防，处理
Abstract：This paper discusses the types and the causes of the appearance of bridge cracks. The ways to control these cracks are also being giving. Through an example, the author presents the application of grouting and CFRP technology in the crack treatment.
Key words：concrete bridge, crack, control, treatment
中图分类号： TV543 文献标识码：A 文章编号：
桥梁施工过程中，很容易出现裂缝，而裂缝的出现不仅仅影响工程质量，甚至会导致桥梁垮塌。如果采取有效的施工措施，很多裂缝是可以克服和控制的。为了尽量避免工程中出现危害较大的裂缝、少出裂缝，本文尽可能对混凝土桥梁在施工过程中产生裂缝的原因作较全面的分析、总结，以方便施工中做出行之有效的控制办法，并结合工程实例介绍了灌浆法和碳纤维布加固在裂缝处理中的运用。
1 裂缝种类及成因
混凝土施工裂缝的成因复杂、繁多，有时多种因素相互影响，每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要因素。根据混凝土桥梁裂缝[1]的种类，就其产生的原因，大致可划分为以下几种。
1.1 荷载引起的裂缝
荷载裂缝产生的原因在于施工过程中，不加限制地堆放施工机具、材料；不了解预制结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装，不按设计图纸施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力模式；不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。
1.2 温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，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。在某些大跨径桥梁中，温度应力可以达到甚至超出活载应力。温度裂缝区别于其他裂缝的最主要特征是随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化的主要施工因素有：
（1）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，致使内部温度很高，内外温差太大，致使表面出现裂缝。施工中应根据实际情况，尽量选择水化热低的水泥品种，限制水泥单位用量，减少骨料人模温度，降低内外温差，并缓慢降温，必要时可采用循环冷却系统进行内部散热，或采用薄层连续浇筑以加快散热。
（2）蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，易出现裂缝。
1.3 收缩引起的裂缝
在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因。
塑性收缩。发生在施工过程中、混凝土浇筑后4～5h左右，此时水泥水化反应激烈，水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达1％左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。
缩水收缩（干缩）。混凝土结硬以后，随着表层水分逐渐蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）。因混凝土表层水分损失很快，内部损失慢，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，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。
1.4 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,混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面, 使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，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长约2～4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离, 沿钢筋纵向产生裂缝, 并有锈迹渗到混凝土表面。
2 裂缝的防治措施
钢筋混凝土结构的裂缝是不可避免的，但其有害程度是可以控制的，有害与无害的界限由结构使用功能所决定。裂缝防治的主要方法时通过设计、施工、材料等方面综合技术措施将裂缝控制在无害范围内。
2.1 材料的控制
施工工艺是保证混凝土构件质量的关键，除施工的施工操作应严格按照施工技术规范的有关规定进行，对原材料（钢筋、水泥、砂、碎石、水等）都应进行严格的抽样检验。对混凝土配合比应进行对比试验。在高温下或雨后施工对砂、碎石应进行含水量实验，及时调整施工配合比，确保混凝土的施工质量。
2.2 温度的控制
（1）改善骨料级配，采用干硬性混凝土、加添加剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；拌和混凝土时用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；规定合理的拆模时问，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度变化；施工中长期暴露的混凝土浇筑体表面或薄壁结构，在寒冷季节采用保温等措施。
（2）合理地分缝分块，避免基础过大起伏；合理地安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。另外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，防止表面干缩。保证混凝土的质量对防止裂缝十分重要，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防其贯穿性裂缝的发生为主。
2.3 非结构性裂缝防治措施
防治塑性沉降裂缝的措施有：对基础处理、支架搭设进行科学设计、严格施工，对支架进行全面积预压以消除非弹性变形；混凝土中加减水剂减少混凝土泌水，确保混凝土保护层厚度，混凝土施工时进行二次抹面。
防治塑性收缩裂缝的措施有：加强早期混凝土养护以降低混凝土中水份蒸发速率，方法是结构外露面覆盖麻袋、海绵等，浇水湿治养护。
防治干缩裂缝的措施有：设计部门布设足够的控制裂缝的分布筋，施工配合比设计时减小水灰比，尽量增加骨料用量、增大骨料粒径，施工完成后加强混凝土的湿治养护。
防治龟裂的措施有配合比设计时水泥用量不宜过多，振捣要密实而不过振，混凝土表面泌水及浮浆要及时清除并注意及时养护。
3 裂缝的处理及修补
以某桥梁的加固工程为实例，介绍灌浆法和碳纤维布加固在裂缝处理中的运用。该桥在一次桥梁检查时发现边板板底出现可见裂缝，边板侧面出现大量竖向裂缝，与板底横向裂缝连通，裂缝最大宽度达到1.3mm，裂缝间距比较均匀，同时板底出现纵向的长裂缝。
3.1 损伤原因
（1）边板受外界环境的影响较为明显。构件混凝土在初期干缩变形较大，在后期受温度变化和干湿交替的影响也较为明显。虽然此类因素所引起的应力相对而言数值不大，但由于温度变化和干湿交替是一种反复作用，仍然可以和其它影响因素一起引发结构损伤。
（2）边板挑出部分有较大的偏心荷载，因此边板截面有较为明显的扭矩产生。
（3）设计中未针对边板与其它梁板附加的扭矩和较为明显的环境影响而增配相应的钢筋，所以引起边板开裂。
3.2 加固方案
针对板边损伤现状和原因分析，进行加固设计，目的是对现有的裂缝进行修补封闭、粘合，提高结构整体性和耐久性，提高结构承载力，部分恢复结构变形。
3.3 加固效果
通过化学灌浆修补裂缝，一方面是靠粘结力将结构内部组织重新结合为整体，恢复应有的强度；另一方面，阻断空气和水分进入梁体，避免腐蚀钢筋，提高结构耐久性和抗渗性。
对裂缝灌浆后再在混凝土表面粘贴具有一定预应力的碳纤维布，可以在裂缝周边施加强压应力，保证混凝土不再开裂。而且碳纤维具有高比强度、高比模量，耐疲劳和耐腐蚀等一系列优良性能，在桥梁加固工程中运用广泛[3]。
按照上述方案进行加固后，该桥梁加固效果明显，实际恢复挠度达到10mm，裂缝闭合效果明显，构件刚度恢复明显。
4 结语
桥梁施工过程中，只要严格控制好材料质量、施工工艺、以及现场的施工管理，根据现场条件，材料特点，气温等多种因素，采取合理的措施，就能有效地控制裂缝的产生，确保工程质量。后期进行认真有效的修补，很多裂缝是可以克服和控制的。
参考文献：
[1] 周国钧．混凝土工程裂缝调查及外强加固技术规程[M]．北京：地震出版社，1992．
[2] 田安国，刘钊，吕志涛．预应力纤维布张拉锚固技术及其设计原理研究[J]．工业建筑，2005，35(10)：106-109.
[3] 王涛，左敬岩．碳纤维布(CFRP)加固技术应用与发展[J]．煤炭技术，2003，22(11)：72-74.
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