探析橋梁混凝土裂縫的原因

Word版本，下載可自由編輯探析橋梁混凝土裂縫的原因在橋梁建筑和使用過程中，混凝土裂縫常常浮現(xiàn)。混凝土的裂縫是因?yàn)榛炷羶?nèi)部應(yīng)力和外部荷載作用，以及溫度變化等因素作用下形成的。普通正常大氣條件下，荷載組合作用下寬度小于0.2mm的裂縫，荷載組合寬度小于0.25mm的裂縫以及處于嚴(yán)峻裸露狀況下，寬度小于0.1mm的裂縫都屬于正常的工作裂縫。超出以上范圍的裂縫屬于非正常裂縫，終究會(huì)影響結(jié)構(gòu)物的耐久性。

一、混凝土裂縫特性及產(chǎn)生的緣由

1.荷載引起的裂縫混凝土橋梁在常規(guī)靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱為荷載裂縫，歸納起來主要有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫。直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。產(chǎn)生緣由有：

對(duì)結(jié)構(gòu)舉行計(jì)算時(shí)，計(jì)算模型不合理，結(jié)構(gòu)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(cuò)誤，結(jié)構(gòu)平安系數(shù)不夠；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)未考慮施工的可行性，設(shè)計(jì)截面不足；鋼筋設(shè)計(jì)偏少或布置錯(cuò)誤，結(jié)構(gòu)剛度不夠等？

施工時(shí)不加限制地堆放施工機(jī)具、材料；不了解預(yù)制結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，任意翻身、起吊、運(yùn)送、安裝；不按設(shè)計(jì)圖施工、擅自更改結(jié)構(gòu)施工挨次、轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)受力模式；未對(duì)結(jié)構(gòu)作疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算等。

在使用階段，超過設(shè)計(jì)荷載的重型車輛過橋、車輛撞擊、發(fā)生大風(fēng)、大雪、地震、爆炸等。

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)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)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(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫的特征主要是表面裂縫的走向普通無邏輯性，深層或貫通裂縫的走向普通與主筋平行或臨近平行；裂縫寬度大小不一，受溫度變化的影響熱細(xì)冷寬。表面溫度裂縫常浮現(xiàn)在現(xiàn)澆混凝土1d-2d之間，深層溫度裂縫與貫通溫度裂縫常開頭浮現(xiàn)在現(xiàn)澆混凝土21d后。引起溫度變化主要緣由有：

表面溫度裂縫多因?yàn)闇夭钶^大引起的。如大體積混凝土澆筑之后因?yàn)樗嗨艧?，致使?nèi)部溫度很高，內(nèi)外溫差太大，導(dǎo)致表面浮現(xiàn)裂縫。在冬季施工時(shí)，過早除掉保溫層，或受寒潮攻擊，都導(dǎo)致混凝土因早期強(qiáng)度低而產(chǎn)生裂縫。此外當(dāng)預(yù)制構(gòu)件采納蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)，因?yàn)榻禍剡^快或構(gòu)件急于出池，急速揭蓋均使混凝土表面收縮，產(chǎn)生裂縫。

深層貫通裂縫多因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)降溫差值大，受外界的約束而引起。如現(xiàn)澆橋臺(tái)混凝土或大體積剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)，澆筑在堅(jiān)硬的地基上，未實(shí)行隔離等放松約束措施或收縮縫間距過大。在混凝土澆筑時(shí)，溫度很高，加上水泥水化熱的溫度上升很大，使溫度更高。當(dāng)混凝土冷卻收縮時(shí)，所有或部分受到地基或其他外部結(jié)構(gòu)的約束，在混凝土內(nèi)部浮現(xiàn)很大拉應(yīng)力，進(jìn)而產(chǎn)生降溫收縮裂縫，這類裂縫有時(shí)成貫通狀。

3.收縮引起的裂縫混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的，塑性收縮和縮水收縮是發(fā)生混凝土體積變形的主要緣由，另外還有自身收縮和碳化收縮。收縮裂縫產(chǎn)生的主要緣由是因?yàn)榛炷裂杆俑稍铮炷羶?nèi)水分的蒸發(fā)速率大于其泌水速率，在固體顆粒水面產(chǎn)生毛細(xì)管張力，混凝土自體收縮所產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土本身的抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生裂縫。收縮引起的裂縫是不規(guī)章斜裂縫，在鋼筋以上，似龜紋，常開頭浮現(xiàn)在現(xiàn)澆混凝土后數(shù)周或數(shù)月之間。

4.地基基礎(chǔ)變形引起的裂縫因?yàn)榛A(chǔ)豎向不勻稱沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。地基基礎(chǔ)變形引起的裂縫常浮現(xiàn)在鋼筋上方，結(jié)構(gòu)變化處，常開頭浮現(xiàn)在現(xiàn)澆混凝土10min到3h內(nèi)。基礎(chǔ)不勻稱沉降的主要緣由有：

因?yàn)榛炷猎谒苄誀顟B(tài)下其基礎(chǔ)、支架等有不勻稱沉降，使局部混凝土變形受約束而產(chǎn)生裂縫。

因?yàn)橹亓ψ饔檬够炷林休^重顆粒下沉而使水泥漿上浮，當(dāng)這種下沉受到鋼筋、模板作用時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

5.鋼筋銹蝕引起的裂縫因?yàn)榛炷临|(zhì)量較差或庇護(hù)層厚度不足，混凝土庇護(hù)層受二氧化碳侵蝕碳化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或因?yàn)槁然锝槿?，鋼筋周圍氯離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng)，其銹蝕物氫氧化鐵體積比本來增長約2倍－4倍，從而對(duì)周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致庇護(hù)層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫。

6.凍脹引起的裂縫當(dāng)大氣溫度低于零度時(shí)，吸水飽和的混凝土浮現(xiàn)冰凍，游離的水改變成冰，體積膨脹9％，因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力；同時(shí)混凝土凝膠孔中的過冰水在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布，使混凝土中膨脹力加大，混凝土強(qiáng)度降低，導(dǎo)致裂縫浮現(xiàn)。

二、主要裂縫的防治措施

1.荷載裂縫應(yīng)當(dāng)實(shí)行合理的計(jì)算模型、限制施工機(jī)具的堆放、限制超過設(shè)計(jì)荷載的重型車輛過橋等辦法避開結(jié)構(gòu)產(chǎn)生荷載裂縫。

2.溫度裂縫為預(yù)防混凝土溫度裂縫，應(yīng)合理支配混凝土澆筑挨次及澆筑速度，在混凝土澆筑過程中降低部分溫差。夏季施工時(shí)骨料要灑水降溫，冬季施工時(shí)混凝土表面應(yīng)籠罩保溫。

3.收縮裂縫為預(yù)防收縮裂縫，應(yīng)加強(qiáng)早期混凝土養(yǎng)護(hù)以降低混凝土中水分蒸發(fā)速率，辦法是在結(jié)構(gòu)外露面籠罩麻袋、海綿，然后舉行澆水養(yǎng)護(hù)。

4.地基基礎(chǔ)變形引起的裂縫為預(yù)防地基基礎(chǔ)變形裂縫的措施主要有基礎(chǔ)處理，科學(xué)設(shè)計(jì)支架搭設(shè)，對(duì)支架舉行全面積預(yù)壓以消退非彈性變形；在混凝土中加減水劑以削減混凝土泌水，確?；炷帘幼o(hù)層厚度，混凝土施工時(shí)舉行二次抹面；以及澆筑前將基層和模板充分澆水濕透等。

5.鋼筋銹蝕引起的裂縫要防止鋼筋銹蝕，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按照規(guī)范要求控制裂縫寬度，采納足夠的庇護(hù)層厚度；施工時(shí)應(yīng)控制混凝土的水灰比，加強(qiáng)振搗，最大限度地保證混凝土自身密實(shí)、完好，保持高堿