橋梁裂縫產(chǎn)生的原因和處理措施

1、 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中文題目橋梁裂縫產(chǎn)生的原因和處理措施學(xué)生姓名 專業(yè) 土木工程 層次年級(jí) 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 職稱 學(xué)習(xí)中心 成績(jī) 摘 要 在橋梁施工過程中，因出現(xiàn)裂縫而影響混凝土外觀甚至工程質(zhì)量導(dǎo)致橋梁混凝土報(bào)廢的情況屢見不鮮，給施工單位的名譽(yù)和經(jīng)濟(jì)都造成了很大損失，成為施工單位必須解決的重要問題之一。大量的工程實(shí)踐和理論分析表明，在施工過程中如果采取一定的措施，很多裂縫是可以克服和控制的，為了進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)橋梁混凝土裂縫的認(rèn)識(shí)，盡量避免工程中出現(xiàn)危害較大的裂縫，對(duì)橋梁混凝土裂縫的種類和產(chǎn)生的原因作較全面的分析、總結(jié)，以方便施工找出控制裂縫的可行技術(shù)，達(dá)到防患于未然的作用。本文從混凝土橋梁施

2、工裂縫的成因、溫度應(yīng)力的分析、溫度的控制和防止裂縫的措施、混凝土的早期養(yǎng)護(hù)、裂縫的防治措施、處理及修補(bǔ)等六個(gè)方面給予分析闡述、總結(jié)應(yīng)用。為保證混凝土工程質(zhì)量，防止開裂，提高混凝土的耐久性，正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一。關(guān)鍵詞：混凝土橋梁；裂縫；處理措施目 錄第一章裂縫種類及原因41.1荷載引起的裂縫51.2溫度變化引起的裂縫51.3收縮引起的裂縫61.4鋼筋銹蝕引起的裂縫61.5施工工藝質(zhì)量引起的裂縫71.6化學(xué)類裂縫8第二章 溫度應(yīng)力的分析92.1根據(jù)溫度應(yīng)力的形成過程可分為三個(gè)階段92.2根據(jù)溫度應(yīng)力引起的原因可分為兩類9第三章 裂縫的危害1031表面裂縫度橋梁結(jié)構(gòu)的危害后果103

3、2裂縫對(duì)橋梁耐久的危害后果1033裂縫對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的危害后果11第四章 溫度的控制和防止裂縫的措施124.1控制溫度的措施124.2改善約束條件的措施124.3正確使用外加劑施13第五章 混凝土的早期養(yǎng)護(hù)14第六章 裂縫的防治措施156.1材料的控制156.2溫度的控制156.3非結(jié)構(gòu)性裂縫防治措施15第七章 裂縫的處理及修補(bǔ)177.1損傷原因177.2加固方案177.3加固效果17第八章 結(jié)論與展望18參考文獻(xiàn)19致 謝21第一章 裂縫種類及原因隨著交通運(yùn)輸量的不斷增加，交通荷載等級(jí)的不斷提高，橋梁服役年限的不斷延長(zhǎng)，許多橋梁己漸漸不能適應(yīng)現(xiàn)代交通的要求，使用性能惡化，安全性降低。此外不論

4、勘察、設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)等方面存在缺陷或錯(cuò)誤，還是受到氣候作用、化學(xué)侵蝕引起結(jié)構(gòu)老化，均會(huì)造成橋梁結(jié)構(gòu)隱患，降低結(jié)構(gòu)的可靠性?；炷烈蚱淙〔膹V泛、價(jià)格低廉、抗壓強(qiáng)度高、可澆注成各種形狀，并且耐火性好、不易風(fēng)化、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低，成為當(dāng)今世界橋梁結(jié)構(gòu)中使用最廣泛的建筑材料。近年來，我國(guó)交通基礎(chǔ)建設(shè)得到迅猛發(fā)展，各地興建了大量的混凝土橋梁。但混凝土橋梁的開裂可以說是“常發(fā)病”和“多發(fā)病”，經(jīng)常困擾著橋梁工程技術(shù)人員，也是世界各國(guó)建筑界的熱門話題，在這方面我國(guó)學(xué)者所做的主要工作有: 鋼筋與混凝土結(jié)合面的粘結(jié)滑移性能的試驗(yàn)研究; 鋼筋與混凝土劈裂粘結(jié)破壞和周期反復(fù)荷載下局部粘結(jié)滑移關(guān)系及斜壓桿粘結(jié)模型的試驗(yàn)研

5、究; 鋼筋粘結(jié)錨固機(jī)理的試驗(yàn)研究等。 混凝土的抗拉強(qiáng)度很低，拉應(yīng)力引起開裂，混凝土裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件基本性能的影響是很大的，裂縫的處理始終是混凝土橋梁結(jié)構(gòu)有限元分析的關(guān)鍵問題。目前有人已提出過幾種不同的模式來處理鋼筋混凝土有限元分析中的裂縫問題，各種模式的適用性隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，在不同的時(shí)期，有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)。較早建成的一些公路橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低、通行能力差，橋梁往往成為公路交通運(yùn)輸?shù)摹捌款i”，嚴(yán)重影響了整條線路的暢通，也成為交通事故多發(fā)地點(diǎn)。從目前我國(guó)基本建設(shè)投資來看，由于資金的短缺，除了建設(shè)一定數(shù)量的新橋外，如何充分利用現(xiàn)有橋梁，對(duì)其進(jìn)行有效的加固維修，是擺在橋梁工程技術(shù)人員面前的一大課題

6、。因此，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的維修、加固和補(bǔ)強(qiáng)的研究及應(yīng)用，改善橋梁的使用性能和延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，己引起了世界性的關(guān)注，這是一項(xiàng)具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義的研究課題2。近年來，橋梁加固越來越受到全球各國(guó)工程界的高度重視，被提到刻不容緩的議事日程上來。橋梁建設(shè)的重點(diǎn)已經(jīng)從新橋建設(shè)轉(zhuǎn)移到舊橋的加固和改造方面，很顯然，現(xiàn)役橋梁出現(xiàn)裂縫的情況還是比較嚴(yán)重的。因此，若能在混凝土結(jié)構(gòu)施工之前和施工之后對(duì)混凝土是否開裂和可能達(dá)到的開裂程度進(jìn)行控制，無疑對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制有著重要的意義。另外，對(duì)于已經(jīng)開裂的混凝土結(jié)構(gòu)，若能迅速準(zhǔn)確找到混凝土開裂的原因，采取有效措施進(jìn)行修補(bǔ)與加固，不僅節(jié)省投資，而且有很好的經(jīng)濟(jì)效益和

7、社會(huì)效益?；炷潦┕ち芽p的成因復(fù)雜、繁多，有時(shí)多種因素相互影響，每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要因素。根據(jù)混凝土橋梁裂縫的種類，就其產(chǎn)生的原因，大致可劃分為以下幾種。1.1荷載引起的裂縫荷載裂縫是混凝土橋梁在靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力作用下產(chǎn)生的裂縫，主要分直接應(yīng)力裂縫和次應(yīng)力裂縫。直接應(yīng)力裂縫是指混凝土橋梁在由外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫；次應(yīng)力裂縫是指混凝土橋梁由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。在工程實(shí)踐中，由荷載引起的裂縫占總混凝土橋梁裂縫的20左右。荷載裂縫產(chǎn)生的原因主要有：在設(shè)計(jì)計(jì)算階段，計(jì)算模型不合理；設(shè)計(jì)斷面不足；結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)部分荷載漏算；構(gòu)造處理不當(dāng)，鋼筋設(shè)置偏少或布置錯(cuò)誤；設(shè)計(jì)圖

8、紙交代不清等。在施工階段，不加限制地堆放施工機(jī)具、材料；不了解預(yù)制結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)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，擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序，改變結(jié)構(gòu)受力模式；不對(duì)結(jié)構(gòu)做機(jī)器振動(dòng)下的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算等。在橋梁使用階段，超出設(shè)計(jì)載荷的重型車輛頻繁過橋；受船舶撞擊等。次應(yīng)力裂縫是產(chǎn)生荷載裂縫的最常見原因。次應(yīng)力裂縫多屬?gòu)埨?、劈裂、剪切性質(zhì)，按常規(guī)一般不計(jì)算，但目前次應(yīng)力裂縫也是可以做到合理驗(yàn)算的。在設(shè)計(jì)上，應(yīng)注意避免結(jié)構(gòu)突變(或斷面突變)，當(dāng)不能回避時(shí)，應(yīng)做局部處理，如轉(zhuǎn)角處做圓角，突變處做成漸變過渡，同時(shí)加強(qiáng)構(gòu)造配筋，轉(zhuǎn)角處增配斜向鋼筋，對(duì)于較大孔洞有條件時(shí)可在周邊設(shè)置護(hù)邊角鋼?；炷翗蛄?/p>

9、的荷載裂縫特征依荷載不同而呈現(xiàn)不同特點(diǎn)，其分布規(guī)律是沿主拉應(yīng)力方向開展，其走向與主拉應(yīng)力方向垂直。荷載裂縫多出現(xiàn)在受拉區(qū)、受剪區(qū)或振動(dòng)嚴(yán)重部位。如受壓區(qū)出現(xiàn)起皮或有沿受壓方向的短裂縫，即表明混凝土橋梁達(dá)到承載力極限，其原因多是截面尺寸偏小。根據(jù)混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的不同受力方式，產(chǎn)生的裂縫特征主要有中心受拉、中心受壓、受彎、大偏心受壓、小偏心受壓、受剪、受扭、受沖切和局部受壓。1.2溫度變化引起的裂縫混凝土具有熱脹冷縮性質(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。 在某些大跨徑橋梁中，溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超出

10、荷載應(yīng)力。溫度裂縫區(qū)別于其他裂縫的最主要特征是隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。因此研究引起混凝土橋梁溫度變化的因素，對(duì)減少溫度裂縫至關(guān)重要。引起混凝土橋梁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)或冬季施工措施不當(dāng)?shù)取Ｆ渲腥照蘸腕E然降溫是導(dǎo)致混凝土橋梁溫度裂縫的最常見原因。尤其對(duì)大體積混凝土橋梁施工中的溫度監(jiān)控，是控制溫度裂縫產(chǎn)生的關(guān)鍵。引起溫度變化的主要施工因素有：水化熱。出現(xiàn)在施工過程中，大體積混凝土（厚度超過2.0m）澆筑之后由于水泥水化放熱，致使內(nèi)部溫度很高，內(nèi)外溫差太大，導(dǎo)致表面出現(xiàn)裂縫。施工中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，盡量選擇水化熱低的水泥品種，限制水泥單位用量，減少骨料入模溫度

11、，降低內(nèi)外溫差，并緩慢降溫，必要時(shí)可采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)部散熱，或采用薄層連續(xù)澆筑以加快散熱。蒸汽養(yǎng)護(hù)或冬季施工時(shí)施工措施不當(dāng)，混凝土驟冷驟熱，內(nèi)外溫度不均，易出現(xiàn)裂縫。1.3收縮引起的裂縫在混凝土橋梁工程中，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。混凝土收縮裂縫的特點(diǎn)是大部分屬表面裂縫，裂縫寬度較細(xì)，且縱橫交錯(cuò)，成龜裂狀，形狀沒有任何規(guī)律。塑性收縮發(fā)生在施工過程中、混凝土澆注后4 5h左右，此時(shí)水泥水化反應(yīng)激烈，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(shí)骨料因自重下沉，此時(shí)混凝土

12、尚未硬化。塑性收縮所產(chǎn)生量級(jí)可達(dá)1左右。在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫。在構(gòu)件豎向變截面處如t梁、箱梁腹板與頂?shù)装褰唤犹?，因硬化前沉?shí)不均勻?qū)l(fā)生表面的順腹板方向裂縫?？s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)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力。當(dāng)表面混凝土承受拉力超過其抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生收縮裂縫?；炷劣不笫湛s主要是縮水收縮。自生收縮。自生收縮是混凝土在硬化過程中，水泥與水發(fā)生水化反應(yīng)，這種收縮與外界

13、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，如礦渣水泥混凝土與粉煤灰水泥混凝土)。炭化收縮。大氣中的co 與水泥的水化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)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c0 濃度的增加而加快。1.4鋼筋銹蝕引起的裂縫由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足，混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，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原來增長(zhǎng)約2-4倍，從而對(duì)周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開裂、剝離

14、，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫，并有銹跡滲透到混凝土表面。由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結(jié)構(gòu)承載力下降，并將誘發(fā)其它形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。1.5施工工藝質(zhì)量引起的裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣，容易產(chǎn)生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進(jìn)的和貫穿的各種裂縫，特別是細(xì)長(zhǎng)薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)。裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生的原因而異，比較典型而常見的有：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

15、裂縫?；炷琳駬v不密實(shí)、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其他荷載裂縫的起源點(diǎn)?；炷翝仓^快，混凝土流動(dòng)性較低，在硬化前因混凝土沉實(shí)不足，硬化后沉實(shí)過大，容易在澆筑數(shù)小時(shí)后發(fā)生裂縫，即塑性收縮裂縫?；炷翑嚢?、運(yùn)輸時(shí)間過長(zhǎng)，使水分蒸發(fā)過多，引起混凝土塌落度過低，使得在混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫?；炷脸跗陴B(yǎng)護(hù)時(shí)急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。用泵送混凝土施工時(shí)，為保證混凝土的流動(dòng)性，增加水和水泥用量，或因其他原因加大了水灰比，導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化時(shí)收縮量增加。使得混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則裂縫?；炷练謱踊蚍侄螡仓r(shí)，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土和施

16、工縫之間出現(xiàn)裂縫。如混凝土分層澆筑時(shí)，后澆混凝土因停電、下雨等原因未能在前澆混凝土初凝時(shí)澆筑，引起層面間的水平裂縫；采用分段現(xiàn)澆時(shí)，先澆混凝土接觸面鑿毛、清洗不好，新舊混凝土之間黏結(jié)力小，或后澆混凝土養(yǎng)護(hù)不到位，導(dǎo)致混凝土收縮而引起裂縫。混凝土早期受凍，使構(gòu)件表面出現(xiàn)裂紋，或局部剝落，或脫模后出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象。施工時(shí)模板剛度不足，在澆筑混凝土?xí)r，由于側(cè)向壓力的作用使得模板變形，產(chǎn)生與模板變形一致的裂縫。施工時(shí)拆模過早，混凝土強(qiáng)度不足，使得構(gòu)件在自重或荷載作用下產(chǎn)生裂縫。施工前對(duì)支架壓實(shí)不足或支架剛度不足，澆筑混凝土后支架不均勻下沉，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。裝配式結(jié)構(gòu)，在構(gòu)件運(yùn)輸、堆放時(shí)，支承墊木不在一

17、條垂直線上，或懸臂過長(zhǎng)，或運(yùn)輸過程中劇烈顛撞；吊裝時(shí)吊點(diǎn)位置不當(dāng)，t梁等側(cè)向剛度較小的構(gòu)件，側(cè)向無可靠的加固措施等，均可能產(chǎn)生裂縫。安裝順序不正確，對(duì)產(chǎn)生的后果認(rèn)識(shí)不足，導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫。如鋼筋混凝土連續(xù)梁滿堂支架現(xiàn)澆施工時(shí)，鋼筋混凝土墻式護(hù)欄若與主梁同時(shí)澆筑，拆架后墻式護(hù)欄往往產(chǎn)生裂縫。拆架后再澆筑護(hù)欄，則裂縫不易出現(xiàn)。施工質(zhì)量控制差。任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料計(jì)量不準(zhǔn)，結(jié)果造成混凝土強(qiáng)度不足和其他性能（和易性、密實(shí)度）下降，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。1.6化學(xué)類裂縫化學(xué)類裂縫主要包括因水泥安定性及堿骨料等化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生，這類裂縫比較容易預(yù)防。配制混凝土采用質(zhì)量合格的水泥、砂、骨料、拌和水及外加

18、劑等施工材料。在工程實(shí)踐中必須對(duì)骨料進(jìn)行堿活性檢驗(yàn)，采用對(duì)工程無害的材料，同時(shí)使用含堿量合格的水泥品種。另外，因使用原因(外界因素)構(gòu)筑物基礎(chǔ)不均勻沉降，產(chǎn)生沉降裂縫。使用荷載超負(fù)。隨意鑿洞等引起裂縫。周圍環(huán)境影響，酸、堿、鹽等對(duì)構(gòu)筑物的侵蝕，引起裂縫。意外事件，火災(zāi)、輕度地震等也會(huì)引起構(gòu)筑物的裂縫。第二章 溫度應(yīng)力的分析2.1根據(jù)溫度應(yīng)力的形成過程可分為三個(gè)階段早期：自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束，一般約30天。這個(gè)階段的兩個(gè)特征，一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝上彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化，這一時(shí)期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。 中期：自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)

19、定溫度時(shí)止，這個(gè)時(shí)期中，溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加，在此期間混凝土的彈性模量變化不大。 晚期：混凝土完全冷卻以后的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期。溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相迭加。2.2根據(jù)溫度應(yīng)力引起的原因可分為兩類自生應(yīng)力：邊界上沒有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu)，如果內(nèi)部溫度是非線性分布的，由于結(jié)構(gòu)本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應(yīng)力。例如，橋梁墩身，結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)較大，混凝土冷卻時(shí)表面溫度低，內(nèi)部溫度高，在表面出現(xiàn)拉應(yīng)力，在中間出現(xiàn)壓應(yīng)力。 約束應(yīng)力：結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界受到外界的約束，不能自由變形而引起的應(yīng)力。如箱梁頂板混凝土和

20、護(hù)欄混凝土。這兩種溫度應(yīng)力往往和混凝土的干縮所引起的應(yīng)力共同作用。要想根據(jù)已知的溫度準(zhǔn)確分析出溫度應(yīng)力的分布、大小是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工作。在大多數(shù)情況下，需要依靠模型試驗(yàn)或數(shù)值計(jì)算?；炷恋男熳兪箿囟葢?yīng)力有相當(dāng)大的松弛，計(jì)算溫度應(yīng)力時(shí)，必須考慮徐變的影響，具體計(jì)算這里就不再細(xì)述。第三章 裂縫的危害橋梁工程一旦出現(xiàn)裂縫，對(duì)橋梁本身和對(duì)橋梁使用者都產(chǎn)生巨大影響。如果再由于外界條件對(duì)原有裂縫的破壞，會(huì)使橋梁裂縫部分更加惡化，不但會(huì)影響橋梁的使用壽命，嚴(yán)重的是會(huì)引發(fā)橋梁坍塌從而影響橋梁使用者的安全問題。 31表面裂縫度橋梁結(jié)構(gòu)的危害后果 混凝土裂縫的存在，使空氣中的c0 極易滲透到混凝土內(nèi)部。在潮濕的環(huán)

21、境下c0 能與水泥中的氫氧化鈣、硅酸三鈣、硅酸二鈣相互作用并轉(zhuǎn)化成碳酸鹽 中和水泥的基本堿性，使混凝土的堿度降低，導(dǎo)致鋼筋的純化膜遭受破壞。易引起銹蝕。同時(shí)由于混凝土碳化會(huì)加劇混凝土收縮開裂導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)破壞。橋梁混凝土裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)建筑中的嚴(yán)重危害現(xiàn)象。根據(jù)裂縫的程度可以直接確定對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的整體性的破壞程度。如果在橋梁混凝土表面最初出現(xiàn)裂縫時(shí)，沒有進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)修理，在其后受氣溫和外力作用下，最初的表現(xiàn)裂縫慢慢會(huì)發(fā)展成具有破壞性的深層裂縫和貫穿裂縫。貫穿裂縫和深層裂縫的出現(xiàn)可改變橋梁混凝土的設(shè)計(jì)受力限度，如果大于設(shè)計(jì)的受力條件，那么很可能會(huì)對(duì)橋梁整體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，對(duì)建筑物的質(zhì)量和運(yùn)行安全性造

22、成的危害后果不敢想象。 32裂縫對(duì)橋梁耐久的危害后果 由于橋梁的出現(xiàn)的裂縫問題，對(duì)橋梁的使用耐久產(chǎn)生了一定影響。主要表現(xiàn)在，其加速了橋梁混凝土中性化，加劇了混凝土鋼筋腐蝕，再由于一些自然條件的對(duì)裂縫漏水、滲水等，造成鋼筋混凝土發(fā)霉、空洞，使混凝土保護(hù)層脫落，從而減少了橋梁的使用耐久度, 降低混凝土抵抗各種侵蝕性介質(zhì)的耐腐蝕性能力。當(dāng)水通過裂縫滲入混凝土內(nèi)部或是軟水與水泥石作用時(shí)將一部分水泥的水化產(chǎn)物(如氫氧化鈣)溶解并流失。引起混凝土破壞。這種腐蝕在橋墩上表現(xiàn)突出。鹽酸(酸性液體)腐蝕和鎂鹽腐蝕。這類腐蝕的主要生成物不具有膠凝性且易被水溶解的松軟物質(zhì)。這些物質(zhì)能被通過裂縫或孔隙滲透入混凝土內(nèi)部

23、的水所能溶蝕，使混凝土中的水泥石遭受破壞。結(jié)晶膨脹型腐蝕。它是混凝土受硫酸鹽的作用。在裂縫和混凝土孔隙中形成低溶解度的新生物，逐步積累后將產(chǎn)生巨大的應(yīng)力使混凝土遭受破壞。33裂縫對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的危害后果 在橋梁混凝土表面裂縫現(xiàn)象出現(xiàn)以后，橋梁自身整體結(jié)構(gòu)的剛強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、剪力強(qiáng)度、拉力強(qiáng)度等都會(huì)發(fā)生變化，并可能導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的變形。當(dāng)裂縫情況嚴(yán)重中，很大程度會(huì)使橋梁構(gòu)材掉落而造成極大危害?；炷亮芽p直接影響混凝土結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性。輕則會(huì)影響橋梁結(jié)構(gòu)的外觀、正常使用和耐久性。嚴(yán)重的貫穿性裂縫可能導(dǎo)致橋梁的完全破壞。同時(shí)混凝土裂縫因裂縫水的凍融循環(huán)。使裂縫逐漸加寬。造成混凝土結(jié)構(gòu)壽命降

24、低。第四章 溫度的控制和防止裂縫的措施為了防止裂縫，減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手。 4.1控制溫度的措施采用改善骨料級(jí)配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量；拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施。 4.2改善約束條件的措施合理地分縫分塊；避免基礎(chǔ)過大起伏；合理地安排施工工序，避免過大的高差和

25、側(cè)面長(zhǎng)期暴露。此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫是十分重要的，應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的，因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。 在混凝土的施工中，為了提高模板的周轉(zhuǎn)率，往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時(shí)間，以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑早期拆模，在表面引起很大的拉應(yīng)力，出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發(fā)，表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力，此時(shí)表面溫度亦較氣溫為高，此時(shí)拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應(yīng)力，與水化

26、熱應(yīng)力迭加，再加上混凝土干縮，表面的拉應(yīng)力達(dá)到很大的數(shù)值，就有導(dǎo)致裂縫的危險(xiǎn)，但如果在拆除模板后及時(shí)在表面覆蓋一塊輕型保溫材料，如泡沫海綿等，對(duì)于防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力，具有顯著的效果。 加筋對(duì)大體積混凝土的溫度應(yīng)力影響很小，因?yàn)榇篌w積混凝土的含筋率極低。只是對(duì)一般鋼筋混凝土有影響。在溫度不太高及應(yīng)力低于屈服極限的條件下，鋼的各項(xiàng)性能是穩(wěn)定的，而與應(yīng)力狀態(tài)、時(shí)間及溫度無關(guān)。鋼的線脹系數(shù)與混凝土線脹系數(shù)相差很小，在溫度變化時(shí)兩者間只發(fā)生很小的內(nèi)應(yīng)力。由于鋼的彈性模量為混凝土彈性模量的715倍，當(dāng)內(nèi)混凝土應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度而開裂時(shí)，鋼筋的應(yīng)力將不超過100200kgcm2.因此，在混凝土中想

27、要利用鋼筋來防止細(xì)小裂縫的出現(xiàn)很困難。但加筋后結(jié)構(gòu)內(nèi)的裂縫一般就變得數(shù)目多、間距小、寬度與深度較小了。而且如果鋼筋的直徑細(xì)而間距密時(shí)，對(duì)提高混凝土抗裂性的效果較好?；炷梁弯摻罨炷两Y(jié)構(gòu)的表面常常會(huì)發(fā)生細(xì)而淺的裂縫，其中大多數(shù)屬于干縮裂縫。雖然這種裂縫一般都較淺，但它對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性仍有一定的影響。4.3正確使用外加劑施為保證混凝土工程質(zhì)量，防止開裂，提高混凝土的耐久性，正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一。例如使用減水防裂劑，筆者在實(shí)踐中總結(jié)出其主要作用為：混凝土中存在大量毛細(xì)孔道，水蒸發(fā)后毛細(xì)管中產(chǎn)生毛細(xì)管張力，使混凝土干縮變形。增大毛細(xì)孔徑可降低毛細(xì)管表面張力，但會(huì)使混凝土強(qiáng)度降低。

28、這個(gè)表面張力理論早在20世紀(jì)60年代就已被國(guó)際上所確認(rèn)。 水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25%。 水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素，摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強(qiáng)度的條件下可減少15%的水泥用量，其體積用增加骨料用量來補(bǔ)充。 減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度，減少混凝土泌水，減少沉縮變形。 提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力，提高混凝土的抗裂性能。 收縮時(shí)受到約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)裂縫就會(huì)產(chǎn)生。減水防裂劑可有效地提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，大幅提高混凝土的抗裂性能。 摻加外加劑可使混凝土密實(shí)性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，減少碳化收縮。 摻

29、減水防裂劑后混凝土緩凝時(shí)間適當(dāng)，在有效防止水泥迅速水化放熱基礎(chǔ)上，避免因水泥長(zhǎng)期不凝結(jié)而帶來的塑性收縮增加。 外加劑混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，減少水分蒸發(fā)，減少干燥收縮。 許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能，我們?cè)诠こ虒?shí)踐中應(yīng)多進(jìn)行這方面的實(shí)驗(yàn)對(duì)比和研究，比單純的靠改善外部條件，可能會(huì)更加簡(jiǎn)捷。第五章 混凝土的早期養(yǎng)護(hù)實(shí)踐證明，混凝土常見的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要原因是寒冷地區(qū)的溫度驟降造成溫度梯度。因此說混凝土的保溫對(duì)防止表面早期裂縫尤其重要。從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā)，保溫應(yīng)達(dá)到下述要求：防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫。防止混凝土超冷，應(yīng)

30、該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。防止老混凝土過冷，以減少新老混凝土間的約束。 混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達(dá)到兩個(gè)方面的效果：一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮；一方面使水泥水化作用順利進(jìn)行，以期達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗裂能力。 適宜的溫濕度條件是相互關(guān)聯(lián)的。混凝土的保溫措施常常也有保濕的效果。 從理論上分析，新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求而有余。但由于蒸發(fā)等原因常引起水分損失，從而推遲或妨礙水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到這種不利影響。因此混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵時(shí)期，在施工中應(yīng)切

31、實(shí)重視起來。 第六章 裂縫的防治措施鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是不可避免的，但其有害程度是可以控制的。有害與無害的界限由結(jié)構(gòu)使用功能所決定。裂縫防治的主要方法是通過設(shè)計(jì)、施工、材料等方面綜合技術(shù)措施將裂縫控制在無害范圍內(nèi)。6.1材料的控制施工工藝是保證混凝土構(gòu)件質(zhì)量的關(guān)鍵，除施工的操作應(yīng)嚴(yán)格按照施工技術(shù)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，對(duì)原材料（鋼筋、水泥、砂、碎石、水等）都應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格抽樣檢驗(yàn)。對(duì)混凝土配合比應(yīng)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。在高溫下或雨后施工對(duì)砂、碎石應(yīng)進(jìn)行含水量實(shí)驗(yàn)，及時(shí)調(diào)整施工配合比，確?；炷恋氖┕べ|(zhì)量。6.2溫度的控制改善骨料級(jí)配，采用干硬性混凝土、加添加劑等措施以減少混凝土中水泥用量；拌和混凝土?xí)r用水將

32、碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度變化；施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑體表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采用保溫等措施。合理的分縫分塊，避免基礎(chǔ)過大起伏；合理地安排施工工序，避免過大的高差和側(cè)面長(zhǎng)期暴露。另外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，防止表面干縮。保證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫十分重要，應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的，因此施工中應(yīng)以預(yù)防其貫穿性裂縫的發(fā)生為主。6.3非結(jié)構(gòu)性裂縫防治措施防止塑性沉降裂縫的措施有：對(duì)基

33、礎(chǔ)處理、支架搭設(shè)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)、嚴(yán)格施工，對(duì)支架進(jìn)行全面積預(yù)壓以消除非彈性變形；混凝土中加減水劑減少混凝土泌水，確?；炷帘Ｗo(hù)層厚度，混凝土施工時(shí)進(jìn)行二次抹面。防止塑性收縮裂縫的措施有：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，方法是結(jié)構(gòu)外露面覆蓋麻袋、海綿等物，澆水養(yǎng)護(hù)。防治干縮裂縫的措施有：設(shè)計(jì)部門布設(shè)足夠的控制裂縫的分布筋，施工配合比設(shè)計(jì)時(shí)減小水灰比，盡量增加骨料用量、增大骨料粒徑，施工完成后加強(qiáng)混凝土的濕治養(yǎng)護(hù)。防治龜裂的措施有：配合比設(shè)計(jì)時(shí)水泥用量不宜過多，振搗要密實(shí)而不過振，混凝土表面泌水及浮漿要及時(shí)清除并注意及時(shí)養(yǎng)護(hù)。第七章 裂縫的處理及修補(bǔ)以某橋梁的加固工程為實(shí)例，該橋在一次

34、橋梁檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)邊板底出現(xiàn)可見裂縫，邊板側(cè)面出現(xiàn)大量豎向裂縫，與板底橫向裂縫連通，裂縫最大寬度達(dá)到1.3mm，裂縫間距比較均勻，同時(shí)板底出現(xiàn)縱向的長(zhǎng)裂縫。7.1損傷原因邊板受外界環(huán)境的影響較為明顯。構(gòu)件混凝土在初期干縮變形較大，在后期受溫度變化和干濕交替的影響也較為明顯。雖然此類因素所引起的應(yīng)力相對(duì)而言數(shù)值不大，但由于溫度變化和干濕交替是一種反復(fù)作用，仍然可以和其他影響因素一起引發(fā)結(jié)構(gòu)損傷。邊板挑出部分有較大的偏心荷載，因此邊板截面有較為明顯的扭矩產(chǎn)生。設(shè)計(jì)中未針對(duì)邊板與其他梁板附加的扭矩和較為明顯的環(huán)境影響而增配相應(yīng)的鋼筋，所以引起邊板開裂。7.2加固方案針對(duì)邊板損傷現(xiàn)狀和原因分析，進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，目的是對(duì)現(xiàn)有裂縫進(jìn)行修補(bǔ)封閉、黏合，提高結(jié)構(gòu)整體性和耐久性，提高結(jié)構(gòu)承載力，部分恢復(fù)結(jié)構(gòu)變形。根據(jù)上述加固目標(biāo)提出預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固方案，其主要加固內(nèi)容有：使用彈性環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠對(duì)現(xiàn)有裂縫進(jìn)行灌縫，對(duì)裂縫進(jìn)行初步封閉；在橋橫向直接粘貼碳纖維布，提高橫向的整體性；在縱向采用嵌入式張拉技術(shù)安裝預(yù)應(yīng)力碳纖維布，以提高結(jié)構(gòu)的承載力，恢復(fù)其剛度和變形。7.3加固效果通過化學(xué)灌漿修補(bǔ)裂縫，一方面是靠黏結(jié)