關鍵詞: 行車道板裂縫 分析 檢查 預防措施
一、前言：
混凝土因其取材廣泛、價格低廉、抗壓性能高、可施工性好、耐火性好、抗風化等優點，成為建筑結構中應用最廣泛的材料，但混凝土最大缺點是抗拉性能差、容易開裂。大量的工程實踐和理論分析表明，幾乎所有的混凝土構件均帶裂縫工作，只不過有些裂縫很細，甚至用肉眼看不見（裂縫寬度小于0.05mm），對結構的使用無太大的危害，可允許存在；但是有些裂縫在使用荷載下或外界環境作用下不斷產生和擴展，引起混凝土開裂脫落、鋼筋銹蝕。使構件的整體強度和剛度受到削弱而影響正常使用，耐久性能降低，此類裂縫就是我們分析和日常檢查的重點。
二、裂縫種類及產生原因分析
混凝土結構裂縫的成因復雜而繁多，但每一條裂縫均有其產生的一種或幾種主要原因，就其產生的原因大致分為以下幾種：
1.荷載裂縫
混凝土橋梁在常規靜、動荷載及應力作用下產生的裂縫成為荷載裂縫。這類裂縫產生的原因有①設計階段：結構計算時有漏算或計算模式不合理，以及忽略了在設計年限內交通運輸車輛的更新而增加的行車荷載。②施工階段：不加限制地堆放施工機具、材料，預制構件底模強度不足引起不均勻沉降；吊裝繩索之間夾角過大造成附加破壞；運輸預制構件支承點不適當等。③使用階段：超出設計荷載的重型車輛以及受一些自然災害和人為損壞。
荷載裂縫的特征依據荷載不同而顯現不同的特點，這類裂縫多出現在受拉區、受剪區和振動嚴重的部位，但應注意如果受壓區出現起皮或受壓方向的短裂縫，往往是結構達到了承載極限的標志，是結構破壞的前兆，其原因往往是截面尺寸偏小。根據結構不同的受力方向，裂縫產生的特征如下：
〈1〉中心受拉：裂縫垂直于受力方向且貫穿于構件的底表面，裂縫間距大體相等。
〈2〉中心受壓：沿構件出現平行于受力方向的短而密的平行裂縫。
〈3〉受彎：彎矩最大截面附近從受拉區邊沿開始出現與受拉方向相垂直的裂縫，并逐漸向中性軸方向發展。當結構配筋較少時，裂縫少而寬，構件容易發生脆性破壞。
〈4〉受剪：沿梁端腹部出現大于45o方向的斜裂縫，或梁端中下部出現約45o方向相平行的斜裂縫。
〈5〉受扭構件一側腹部先出現多條約45o方向斜裂縫，并相鄰面以螺旋形式展開。
〈6〉局部受壓：在局部受壓區出現與壓力方向大致平行的多條短裂縫。
2.溫度變化引起裂縫
混凝土具有熱脹冷縮性質，當外部環境或結構內部的溫度發生變化，混凝土將發生變形，若變形遭到約束，則將在結構內產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。溫度裂縫區別于其它裂縫的最主要的特征是：它將隨溫度的變化而擴張或合擾。產生這種裂縫的主要的原因有： （1）年溫差
一年四季溫度不斷變化，但變化相對緩慢，對橋梁結構的影響主要是導致橋梁縱向位移，一般可通過橋梁伸縮縫、支座位移或其它的構造措施予以消除，只有結構的位移受到約束時才會引起溫度裂縫。
（2）日照
橋面板或橋墩側面受到太陽暴曬后，溫度明顯高于其它部位，溫度梯度呈非線性分布。由于自身的約束作用，導致局部拉應力較大，出現裂縫。此類原因和驟然降溫是引起溫度裂縫的主要原因。
（3）驟然降溫
突降大雨或冷空氣的突然侵襲可導致結構外部表溫度突然下降，但因內部溫度變化相對較緩，而產生溫度梯度，引起結構產生裂縫。
（4）施工過程引起的裂縫
在施工過程中，由于外界氣溫較高，所以施工時會增加混凝土的坍落度，從而混凝土中離析水含量會過多，因此混凝土在澆注過程中就會發生離析現象，當振搗成型后，構件某一部位的粗骨料就比較多，而在某一部位的粗骨料就比較少，由于混凝土在發生復雜的物理和化學反應時，粗骨料較少的部位由于漿級比較大，因此水化熱就比較大，再加上外界的氣溫比較高，混凝土在收縮硬化時而產生了裂縫。
3.收縮引起的裂縫
在實際工程中，混凝土因收縮引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮是混凝土體積變化的主要原因。
塑性收縮發生在施工過程中，混凝土澆筑4-5小時左右，此時水泥水化反應劇烈，分子鏈逐漸形成，出現泌水和水分積聚蒸發，混凝土失水收縮，同時骨料因自重下沉，而此時混凝土尚未完全硬化，這時發生的體積變形稱為塑性變形。
縮水收縮是混凝土結硬后，隨著表面水分逐步降低，混凝土體積減小，這稱為縮水收縮。
4.地基基礎變形引起的裂縫
由于基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結構中產生附加應力，超出混凝土結構抗拉能力，導致結構的開裂。
5.鋼筋銹蝕引起的裂縫
由于混凝土質量較差或保護層不足，當空氣溫度過大時，混凝土保護層受二氧化碳侵蝕炭化致鋼筋表面時，使鋼筋周圍混凝土堿度降低或由于氧化物介入，鋼筋周圍的氯離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入混凝土中的氧氣和水分發生電化腐蝕反應，發生反應的化合物體積增大2-4倍，對周圍混凝土產生膨脹應力，導致混凝土保護層的開裂、剝離，鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結構承載力下降并誘發其它形式的裂縫，從而形成惡性循環，加劇了鋼筋的銹蝕，導致構造物的破壞。
三、裂縫位置及程度
鋼筋混凝土簡支梁橋在農村公路橋梁中應用較廣，但橋梁裂縫現象，仍有不同程度地存在，
現將橋梁裂縫情況歸納如下：
1.彎拉裂縫
主要是梁（板）受荷載作用產生彎曲拉應力超出混凝土極限抗拉強度引起的彎曲裂縫。這類裂縫一般在梁（板）跨中L/4-3L/4附近產生，在梁（板）側面，往往在受拉區邊緣，沿大致與主鋼筋垂直的方向豎直延伸，一般在兩條延伸較長的裂縫間有數根延伸較短的裂縫。其裂縫寬度一般在0.03-0.2mm范圍內，裂縫間距最小一般為0.05-0.2m
一般認為，只要這類裂縫在梁（板）側面的延伸長度達不到設計計算的截面中性軸位置，這類裂縫寬度在車輛荷載作用下變化不大，因此比較穩定，所以在一般情況下，只要最大裂縫寬度不超過設計規范規定限制時，即認為此種裂縫無大防礙。
2.梁腹板斜裂縫（主拉應力裂縫）
這類裂縫產生原因是在車輛荷載作用下，在靠近支點部位，剪力大而彎矩小，由于產生的主拉應力超過混凝土抗拉強度，在梁腹板中出現腹剪裂縫。這類裂縫常見于跨度大于10m的鋼筋混凝土T型梁中。一般在支點附近至1/4跨度范圍內發生，在梁的腹板側面上，裂縫延伸方向與梁縱向成45o-60o夾角，裂縫寬度一般在0.1-0.3m范圍內。斜裂縫通常有數條，并大致平行，裂縫間距約為0.5-1.0m。 這類裂縫在較大荷載作用下，寬度會有所增大，但只要在斜裂縫的限定寬度之內，裂縫上下延伸長度不會有較大變化。
3.梁腹板1/2梁高處的表面裂縫
這類裂縫是梁體混凝土不均勻收縮和車輛荷載作用的裂縫，以混凝土不均勻收縮為主。這類裂縫多見于鋼筋混凝土型梁腹板側面上，裂縫位于腹板1/2梁高處，裂縫下端往往達不到梁的受拉區邊緣，裂縫在腹板半梁高附近寬度較大，一般為0.2-0.6mm左右，裂縫間距無一定規律。
4.梁（板）在主筋部位的水平縱向裂縫
此類裂縫引起原因是施工不良，保護層薄及鋼筋銹蝕脹裂混凝土等。這類裂縫往往在主筋位置附近并順著主筋延伸的方向，其長度有長有短，此類裂縫對鋼筋混凝土梁（板）的危害較大，它破壞了鋼筋與混凝土的粘結作用，可使鋼筋應力驟增，以致突然破壞。
5.梁腹板側面上網狀裂縫
這類裂縫由于梁體混凝土內外收縮不均勻引起的，是非荷載作用產生的裂縫。此類裂縫寬度一般很小（0.01-0.05mm）分布與梁腹板表面上似一片片短網，沒有一定規律。
6.梁體在鋼板支座處的裂縫
這類裂縫一般由于橋墩不均勻沉降或歪斜、以及混凝土局部承壓能力不夠，支座側斜或行車道板滑動不能自如造成。裂縫由支座上墊板與混凝土交界處發生并斜向上發展，往往只有一條，最大寬度可達2mm，當行車道板滑動受到限制時將導致構件斷角。
四、預防混凝土行車道板裂縫的措施
1.在設計階段，給行車道板增加一個儲備強度
在設計過程中，所采用的荷截標準應當適宜橋梁構造物使用年限期間運輸車輛的發展需要，并充分考慮車輛嚴重超載的現實情況，給設計荷載增加一個增長系數。其次，在荷載效應不利組合的設計值并不一定能充分反映行車道板在實際使用過程中所承受的最大荷載，因為自然現實具有不可預見性，即使對各種荷載引入了荷載安全系數，而當可變荷載和偶然荷載作用時，結構物的破壞是短暫而嚴重的，因此，應當為混凝土行車道板的抗力附加一個儲備應力。從而確保行車道板的抗力滿足，由于運輸車輛噸位增加引起的行車荷載的增長。如果在設計時給行車道板一個儲備強度，那么，橋梁的行車道板的裂縫將會減少。
2.協調混凝土與抗拉鋼筋的應變值
在鋼筋混凝土構件中，由于混凝土的極限拉應變很小，其應變值在0.10-0.15mm/米范圍內，當應力增加，應變超過0.15mm時，混凝土就出現裂縫，而鋼筋作為塑性材料，應變值比較大，因此在混凝土行車道板構件中，當混凝土到達極限應變狀態時，而鋼筋只處于彈性變形階段，由于鋼筋彈性模量相對小于混凝土的彈性模量，因此，鋼筋的應變值大于混凝土的應變值，由此，在相同的外力作用下混凝土首先產生裂縫。
3.減小行車道板的自重，采用輕型薄壁結構
充分利用混凝土的抗壓性能和鋼筋的抗拉性能，架設輕型大跨徑的橋梁是橋梁建設發展的必然趨勢，通過采用輕型薄壁結構，不但減少行車道板的自重，節省建筑原材料和吊裝設備，而且改善了行車道板的性能，減少構件的裂縫。在不改變行車道板承載力的前提下，采用輕型薄壁結構可以大大降低結構的自重，減少裂縫的發生。
4.在混凝土中加入鋼制纖維，提高混凝土的強度
鋼制纖維主要用碳鋼加工制成的纖維，其幾何特征通常用長徑比表示，一般纖維的直徑為0.25-0.75mm，長度約為20-60mm，長細比為40-100，鋼纖維的摻加量常以體積率表示，通常加量為0.5%-2%。鋼制纖維與混凝土拌和制成的復合材料，可以增強混凝土行車道板的抗彎拉強度和抗裂強度，當混凝土強度增加時，鋼制纖維體積率和長細比也逐漸增加。通過加入鋼制纖維可以增強混凝土和鋼筋的粘結力，其抗拉強度與普通混凝土比較，其抗拉強度提高1.2-2倍，伸長率提高2倍，從而極大改善混凝土與鋼筋應變的差距，因此大大降低混凝土行車道板的裂縫。
5.改善新拌和混凝土的工作性能
在施工階段，由于受自然條件-溫度和風速的影響，新拌和混凝土的水分蒸發引起混凝土坍落度的降低，為滿足混凝土施工性能需要而增加坍落度，將會引起游離態的水分過多，引起混凝土離析，在澆筑成型混凝土的強度硬化過程中，在構件中就會出現某些部位粗骨料過多和水泥漿細集料過多，從而造成由于水化熱過大而引起應力集中造成收縮產生龜裂現象。而在粗骨料過多的部位產生粒子干涉引起混凝土構件孔隙率較大降低混凝土與鋼筋的嚙合力。因此，改善新拌和混凝土性能也是減少行車道板裂縫的有效措施。首先，嚴把混凝土材料的質量，合理的碎石級配，增加混凝土的密實度，嚴格控制集漿比、水灰比、沙率等種種措施。其次在混凝土中加入緩凝劑，通過延緩混凝土的凝結時間，使混凝土工作性能保持一定的時間，延長放熱時間，從而調整混凝土強度的增長速度，消除由于混凝土硬化過程中由于收縮和徐變引起的應力集中，確保減少混凝土行車道板的裂縫。
五、混凝土行車道板裂縫的處理
在混凝土構件中，雖然裂縫小于0.05mm不影響其使用性能和構件剛度，然而由于大于0.1mm的裂縫的出現，受空氣濕度和降雨等自然條件的影響，引起混凝土構件抗拉主鋼筋發生了銹蝕，由于鋼筋銹蝕產生體積膨脹導致構件的破壞，同時減小了的主抗拉鋼筋的橫截面面積，從而降低構件的剛度，影響了行車道板的使用壽命。目前裂縫的處理方法一般多采用環氧樹脂材料。近年來，已開始采用炭纖維方法對橋梁裂縫進行處理。以環氧樹脂處理梁板裂縫為例，材料有環氧樹脂、水泥、砂。通過抗壓試件抗壓強度的數據表明，其抗壓強度滿足行車道板的使用性能。
施工方法，用鋼刷對行車道板裂縫左右10厘米的區域進行刷麻，處理完畢后用特制的鋼纖將裂縫內的塵灰鑿除，然后用毛刷清掃裂縫刷麻部分，涂刷丙酮以粘結混凝土與環氧樹脂膠泥。將人工拌制的環氧樹脂膠泥攪拌均勻后用扁鏟進行填充，填充完30-60分鐘后，其強度就已達到設計值。通過此方法處理，有效地防止由于裂縫引發行車道板主拉鋼筋的銹蝕的發生，確保了行車道板的使用性能。
六、結束語
通過對橋梁行車道板裂縫成因的分析和裂縫發展趨勢的判斷，以及對其檢查與觀測來確定橋梁的使用質量，對橋梁行車道板使用期間進行有效的監控，從而準確而有效地判斷行車道板是否適應現有交通運輸狀況。通過橋梁行車道板的設計階段，施工階段予以改善和采取有效的措施，減少行車道板的裂縫，提高橋梁的使用壽命，充分發揮農村公路的投資效益，確保為經濟建設提供快速、便捷的交通運輸通道，為全社會提供更好的交通環境。
