一、裂縫的成因及種類
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常規(guī)的靜、動荷載以及次應(yīng)力均會使
混凝土橋梁產(chǎn)生裂縫，我們就稱之后荷載裂縫，這種裂縫又分為次應(yīng)力裂縫及直接應(yīng)力裂縫兩種，所謂的次應(yīng)力裂縫指的是外荷載所引起次應(yīng)生而出現(xiàn)的裂縫；而直接應(yīng)力裂縫則是外荷載引起的直接應(yīng)力而出現(xiàn)的裂縫。在實際的工程項目中，比較常見的是次應(yīng)力裂縫，多數(shù)屬于張拉、剪切或者劈裂等性質(zhì)。
（二）溫度變化導(dǎo)致的裂縫
混凝土自身具有熱脹冷縮的性質(zhì)，如果外部或者內(nèi)部環(huán)境出現(xiàn)變化，混凝土就會產(chǎn)生變形，如果變形受到一定的約束，則其結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會產(chǎn)生應(yīng)力，一旦應(yīng)力超出了混凝土的抗拉強度，裂縫就隨之產(chǎn)生。在一些跨徑較大的橋梁中，溫度應(yīng)力甚至可以超出活載應(yīng)力。與
其它裂縫最大的不同是溫度裂縫會隨著溫度的變化而變化。導(dǎo)致溫度變化的主要原因包括日照、溫差、水化熱、驟然降溫或者冬季施工不當(dāng)?shù)鹊取?br />
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混凝土結(jié)構(gòu)最常見的裂縫問題多數(shù)是由于混凝土的收縮導(dǎo)致的，而在收縮的種類中，干縮及塑性收縮又是造成混凝土發(fā)生變形的主要因素。相關(guān)的研究結(jié)果證明，造成收縮裂縫最主要的原因包括水泥的品種、標(biāo)號和用量、混凝土中骨料的品種、外摻劑及水灰比、養(yǎng)護方式和振搗的方法、外界的環(huán)境等等。
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因為基礎(chǔ)會發(fā)生豎向不均勻沉降，或者水平方向產(chǎn)生位移，從而結(jié)構(gòu)中會出現(xiàn)附加應(yīng)力，這種附加應(yīng)力會超過混凝土的抗拉能力，從而造成結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。造成基礎(chǔ)不均勻沉降的主要因素包括前期地質(zhì)勘探精度不足和試驗資料不準(zhǔn)確；地基地質(zhì)的差異過大；結(jié)構(gòu)的荷載及基礎(chǔ)的類型差異過大；地基凍脹以及活動斷層、溶洞和滑坡體等不良地質(zhì)。
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因為在施工過程中，控制措施較差導(dǎo)致保護層的厚度不夠，混凝土的保護層就受到空氣中二氧化碳的侵蝕，造成鋼筋表面的碳化，從而降低鋼筋四周混凝土的堿度；或者由于介入了氯化物致使鋼筋四周含有較高的氯離子，從而破壞鋼筋表面的氧化膜，出現(xiàn)銹蝕，銹蝕的產(chǎn)物氫氧化鐵的體積呈數(shù)倍增長，出現(xiàn)膨脹應(yīng)力，最終造成混凝土的裂縫或者剝離，出現(xiàn)裂縫且銹跡會滲入到混凝土的表面。因為出現(xiàn)銹蝕，不但會減少鋼筋有效斷面的面積，削弱了鋼筋和混凝土的握裹力，降低結(jié)構(gòu)的承載力，而且還會誘發(fā)其它形式的裂縫，加快破壞結(jié)構(gòu)的速度。
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當(dāng)空氣中的溫度在零度以下，由于混凝土吸水飽和，所以會出來冰凍的現(xiàn)象，原本游離的水變成凍，體積發(fā)生膨脹，從而混凝土就會出現(xiàn)膨脹應(yīng)力。此外，混凝土凝膠孔中存在的過冷水，其結(jié)冰條件為-78度以下，在微觀結(jié)構(gòu)中會進(jìn)行重新分布或者遷移，造成滲透壓，導(dǎo)致混凝土的膨脹壓力增加，降低了混凝土的強度，最終出現(xiàn)裂縫。特別是在混凝土初凝階段，受凍最嚴(yán)重，在混凝土成齡后會有很大的強度損失。
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材料質(zhì)量導(dǎo)致的裂縫
通常混凝土的主要組成材料包括水泥、砂、拌和水、外加劑以及骨料和摻合料等等。如果材料質(zhì)量不合格，或者雜質(zhì)的含量多，都會造成混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。比如，水泥的安定性及強度達(dá)不到要求，或者受潮、過期、較高的含堿量等；砂石滑料的粒徑過細(xì)，級配不良，較大的空隙率等，會加大水泥與拌和水的用量，使得混凝土強度受到影響，加大收縮。如果砂石的含泥量大，也會使混凝土的強度、抗?jié)B性及抗凍性有所降低；其它一些輕物質(zhì)或者有機質(zhì)的含量過多，會使水泥的硬化過程放慢，從而降低混凝土的強度，尤其是早期強度；而砂石中的硫化物會和水泥中鋁酸三鈣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致體積膨脹。此外，如果拌和水和外加劑中的氯化物含量過高，則會對鋼筋銹蝕產(chǎn)生直接影響。
二、裂縫的處理措施
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某工程橋梁跨徑為20m、8孔的鋼筋混凝土T梁，因為該橋梁修建時間較長，無論是施工質(zhì)量還是技術(shù)措施均有一定的問題，加之日益增加的交通量，造成橋梁的承載力不足，尤其是產(chǎn)生裂縫后影響到了結(jié)構(gòu)的耐久性、強度、剛度以及外觀。通過對該橋梁進(jìn)行全面的病害檢查，做了相關(guān)的檢測研究，發(fā)現(xiàn)T梁底板處存在大量橫向裂縫，而腹板則出現(xiàn)斜裂及豎向裂縫等問題。底板的裂縫寬度約為0.2到 0.4mm，而且一些裂縫已經(jīng)貫通了底板。
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1、裂縫的主要成因分析
首先來看一下垂直裂縫的成因：由該橋出現(xiàn)垂直裂縫的部位來看，結(jié)構(gòu)截面中點是裂縫的最大值，不只是中部一處有裂縫，而且出現(xiàn)了數(shù)條有規(guī)律性的裂縫。這是由于中部出現(xiàn)第一條裂縫時，結(jié)構(gòu)就會為兩塊，每塊中部的最大應(yīng)力值均比混凝土的抗拉強度要大，因此又分裂為兩部分，直至中部的拉應(yīng)力小于混凝土抗拉強度為止。其次為產(chǎn)生橫向裂縫的原因：這是由于斷面的強度不夠，造成驗算裂縫時無法滿足實際的要求。有些斷面有尺寸不夠、混凝土標(biāo)號較低以及受力鋼筋不足等問題。如果截面的正應(yīng)力超出限定值，就會在正彎矩下緣和負(fù)彎矩上緣出現(xiàn)裂縫，這種裂縫的特點就是由一側(cè)向外延伸，直至貫通全截面，如果嚴(yán)重時會沿著腹板垂直上升，在集中彎矩附的分布。如果主拉應(yīng)力超出限度，裂縫會呈現(xiàn)出從腹板中部向上、下緣延伸的特點，并且大概為45°方向。第三，縱向裂縫的成因：出現(xiàn)這種問題主要是因為結(jié)構(gòu)的配筋不合量，構(gòu)造腹板的鋼筋密度不夠。
2、處理措施
第一，處理表面的裂縫時，先沿著裂縫的走向采用人工鑿出一條約3公分的坎口，采用高壓壓注環(huán)氧砂漿的方法，按照裂縫寬度的大小進(jìn)行膠液的灌注，在灌注過程中要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，按照自下往上的順序進(jìn)行施工。灌漿的基本流程如下：先對裂縫的表面進(jìn)行處理，然后把壓漿咀埋設(shè)好；封閉裂縫后要進(jìn)行仔細(xì)檢查，然后進(jìn)行壓漿液的配置，再進(jìn)行壓力灌漿，進(jìn)行封口后再進(jìn)行最后的外觀處理。
第二，一些細(xì)小的裂縫通過表面處理將其進(jìn)行封閉即可，表面處理的過程如下：先用鋼絲刷把混凝土表面做打毛處理，然后用水清洗干凈自然干燥，接下來在裂紋表面鋪貼上
環(huán)氧樹脂浸漬的玻璃布即可。
第三，一些寬度比較大但是在剔槽是不會對已施加的預(yù)應(yīng)力損失產(chǎn)生影響裂縫，可以通過充填的方法進(jìn)行處理。其處理過程如下：在混凝土的表面沿著裂縫的兩側(cè)挖鑿出兩條溝槽，將中間部分剔除，使其形成“V”形槽，并將其清理干凈，用水沖濕，接下來刷素水泥漿，再將膨脹砂漿填充進(jìn)去，在表面抹壓濕面進(jìn)行養(yǎng)護。
第四，在處理剝落或者露筋等部位時，可以采用梁底添置鋼筋的方法進(jìn)行加固，其過程如下：首先清除鋼筋的銹跡，鑿掉已經(jīng)松動的保護層，如果露出主筋則把原箍筋切斷拉直；接下來把需要補充的鋼筋纏上或者焊接在暴露的原有主筋之上；第三步進(jìn)行箍筋的恢復(fù)，即接長原箍筋并焊接成型。此外，如果損壞的面積不大，則利用環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補即可，如果損壞的面積過大，則采用高標(biāo)號的水泥砂漿進(jìn)行噴注。最后進(jìn)行混凝土保護層的澆筑，材料為環(huán)氧樹脂混凝土。
