淺析橋梁工程中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

1、淺析橋梁工程中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因摘要：為了進(jìn)一步加強(qiáng)對混凝土橋梁裂縫的認(rèn)識，盡量防止工程中出現(xiàn)危害較大的裂縫，本文分析了橋梁構(gòu)造中混凝土裂縫的種類和產(chǎn)生原因，以方便設(shè)計(jì)、施工找出控制裂縫的可行方法，到達(dá)防范于未然的作用。關(guān)鍵詞：橋梁工程混凝土裂縫原因0引言混凝土橋梁因其取材廣泛、價格低廉、抗壓強(qiáng)度高、可澆筑成各種形狀，并且耐火性好、不易老化、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低，成為當(dāng)今世界橋梁構(gòu)造中使用最廣泛的建筑材料。然近年來，因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量甚至導(dǎo)橋梁垮塌的報道屢見不鮮。為了進(jìn)一步加強(qiáng)對混凝土橋梁裂縫的認(rèn)識，盡量防止工程中出現(xiàn)危害較大的裂縫，本文盡可能地對混凝土橋梁裂縫的種類和產(chǎn)生原因作較全面的分析。1

2、荷載引起的裂縫荷載裂縫是指混凝土橋梁在常規(guī)靜、動荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫，主要有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。1.1由外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫被稱為直接應(yīng)力裂縫，其產(chǎn)生原因：1.1.1設(shè)計(jì)計(jì)算階段，構(gòu)造計(jì)算時不計(jì)算或局部漏算；計(jì)算模型不合理；構(gòu)造受力假設(shè)與實(shí)際受力不符；荷載少算或漏算；內(nèi)力與配筋計(jì)算錯誤；構(gòu)造平安系數(shù)不夠。1.1.2施工階段，不加限制地堆放施工機(jī)具、材料；不理解預(yù)制構(gòu)造構(gòu)造受力特點(diǎn)，隨意翻身、起吊、運(yùn)輸、安裝；不按設(shè)計(jì)圖紙施工，擅自更改構(gòu)造施工順序，改變構(gòu)造受力形式；不對構(gòu)造做機(jī)器振動下的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算等。1.1.3使用階段，超出設(shè)計(jì)載荷的重型車輛過橋；受車輛、船舶的接觸、

3、撞擊；發(fā)生大風(fēng)、大雪、地震、爆炸等。1.2由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫被稱為次應(yīng)力裂縫，其產(chǎn)生原因：1.2.1在設(shè)計(jì)外荷載作用下，由于構(gòu)造物的實(shí)際工作狀態(tài)同常規(guī)計(jì)算有出入或計(jì)算不考慮，從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致構(gòu)造開裂。1.2.2橋梁構(gòu)造中經(jīng)常需要鑿槽、開洞、設(shè)置牛腿等，在常規(guī)計(jì)算中難以用準(zhǔn)確的圖式進(jìn)展模擬計(jì)算，一般根據(jù)經(jīng)歷設(shè)置受力鋼筋。假設(shè)處理不當(dāng)，在這些構(gòu)造的轉(zhuǎn)角處或構(gòu)件形狀突變處、受力鋼筋截?cái)嗵幦菀壮霈F(xiàn)裂縫。2溫度變化引起的裂縫混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或構(gòu)造內(nèi)部溫度發(fā)生變化時，混凝土將發(fā)生變形，假設(shè)變形遭到約束，那么在構(gòu)造內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時即產(chǎn)生溫度

4、裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應(yīng)力可以到達(dá)甚至超出活載應(yīng)力。溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。引起溫度變化的主要因素有年溫差、日照、驟然降溫、水化熱、蒸汽養(yǎng)護(hù)或冬季施工時施工措施不當(dāng)?shù)?。日照和下述驟然降溫是導(dǎo)致構(gòu)造溫度裂縫的最常見原因。3收縮引起的裂縫在實(shí)際工程中，混凝土因收縮所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干縮是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮。3.1塑性收縮。發(fā)生在施工過程中、混凝土澆筑后45小時左右，此時水泥水化反響劇烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮，同時骨料因自重下沉，因此時混凝土尚

5、未硬化，稱為塑性收縮。為減小混凝土塑性收縮，施工時應(yīng)控制水灰比，防止過長時間的攪拌，下料不宜太快，振搗要密實(shí)，豎向變截面處宜分層澆筑。3.2縮水收縮干縮?；炷两Y(jié)硬以后，隨著表層水分逐步蒸發(fā)，濕度逐步降低，混凝土體積減小，稱為縮水收縮干縮。因混凝土表層水分損失快，內(nèi)部損失慢，因此產(chǎn)生外表收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，外表收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，致使外表混凝土承受拉力，當(dāng)外表混凝土承受拉力超過其抗拉強(qiáng)度時，便產(chǎn)生收縮裂縫。3.3自生收縮。自生收縮是混凝土在硬化過程中，水泥與水發(fā)生水化反響，這種收縮與外界濕度無關(guān)，且可以是正的即收縮，如普通硅酸鹽水泥混凝土，也可以是負(fù)的即膨脹，如礦渣水泥混

6、凝土與粉煤灰水泥混凝土。3.4炭化收縮。大氣中的二氧化碳與水泥的水化物發(fā)生化學(xué)反響引起的收縮變形。炭化收縮只有在濕度50%左右才能發(fā)生，且隨二氧化碳的濃度的增加而加快。4地根底變形引起的裂縫由于根底豎向不均勻沉降或程度方向位移，使構(gòu)造中產(chǎn)生附加應(yīng)力，超出混凝土構(gòu)造的抗拉才能，導(dǎo)致構(gòu)造開裂。根底不均勻沉降的主要原因有：4.1地質(zhì)勘察精度不夠、試驗(yàn)資料不準(zhǔn)。4.2地基地質(zhì)差異太大。建造在山區(qū)溝谷的橋梁，河溝處的地質(zhì)與山坡處變化較大，河溝中甚至存在軟弱地基，地基土由于不同壓縮性引起不均勻沉降。4.3構(gòu)造荷載差異太大。4.4構(gòu)造根底類型差異大。同一聯(lián)橋梁中，混合使用不同根底如擴(kuò)大根底和樁根底，或同時采

7、用樁根底但樁徑或樁長差異大時，或同時采用擴(kuò)大根底但基底標(biāo)高差異大時，也可能引起地基不均勻沉降。4.5分期建造的基矗4.6地基凍脹。在低于零度的條件下含水率較高的地基土因冰凍膨脹；一旦溫度上升，凍土融化，地基下沉。因此地基的冰凍或融化均可造成不均勻沉降。4.7橋梁根底置于滑坡體、溶洞或活動斷層等不良地質(zhì)時，可能造成不均勻沉降。4.8橋梁建成以后，原有地基條件變化。5施工材料質(zhì)量引起的裂縫混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質(zhì)量不合格，可能導(dǎo)致構(gòu)造出現(xiàn)裂縫。5.1水泥5.1.1水泥安定性不合格，水泥中游離的氧化鈣含量超標(biāo)。氧化鈣在凝結(jié)過程中水化很慢，在水泥混凝土凝結(jié)

8、后仍然繼續(xù)起水化作用，可破壞已硬化的水泥石，使混凝土抗拉強(qiáng)度下降。5.1.2水泥出廠時強(qiáng)度缺乏，水泥受潮或過期，可能使混凝土強(qiáng)度缺乏，從而導(dǎo)致混凝土開裂。5.1.3當(dāng)水泥含堿量較高例如超過0.6%，同時又使用含有堿活性的骨料，可能導(dǎo)致堿骨料反響。5.2砂、石骨料砂石粒徑太孝級配不良、空隙率大，將導(dǎo)致水泥和拌和水用量加大，影響混凝土的強(qiáng)度，使混凝土收縮加大，假如使用超出規(guī)定的特細(xì)砂，后果更嚴(yán)重。砂石中云母的含量較高，將削弱水泥與骨料的粘結(jié)力，降低混凝土強(qiáng)度。砂石中含泥量高，不僅將造成水泥和拌和水用量加大，而且還降低混凝土強(qiáng)度和抗凍性、抗?jié)B性。砂石中有機(jī)質(zhì)和輕物質(zhì)過多，將延緩水泥的硬化過程，降低混

9、凝土強(qiáng)度，特別是早期強(qiáng)度。5.3拌和水及外加劑拌和水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時對鋼筋銹蝕有較大影響。6施工工藝質(zhì)量引起的裂縫在混凝土構(gòu)造澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，假設(shè)施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣，容易產(chǎn)生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、程度的、外表的、深進(jìn)的和貫穿的各種裂縫，特別是細(xì)長薄壁構(gòu)造更容易出現(xiàn)。裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生的原因此異，比擬典型常見的有：6.1混凝土保護(hù)層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負(fù)彎矩的受力筋保護(hù)層加厚，導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫；6.2混凝土振搗不密實(shí)、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點(diǎn)。6.3混凝土攪拌、運(yùn)輸時間過長，使水分蒸發(fā)過多，引起混凝土塌落度過低，會出現(xiàn)不規(guī)那么的收縮裂縫；混凝土澆筑過快，流動性較低，在硬化前因混凝土沉實(shí)缺乏，硬化后沉實(shí)過大，容易在澆筑數(shù)小時后發(fā)生裂縫，既塑性收縮裂縫。6.4混凝土初期養(yǎng)護(hù)時急劇枯燥，使得混凝土與大氣接觸的外表上出現(xiàn)不規(guī)那么的收縮裂縫。6.5用泵送混凝土施工時，為保證混凝土的流動性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化時收縮量增加，使得混