畢業(yè)論文-橋梁混凝土裂縫防治

1、畢業(yè)論文混凝土及預應力混凝土橋梁班 級：學 生：指導教師： 年 月 日1 引言混凝土的裂縫,是由于混凝土內部應力作用和外部荷載作用,以及溫差變化等因素作用下形成的。一般橋梁結構構件中,裂縫寬度小于或等于0.05mm的那部分,對使用沒多大危害,可允許其存在。但大于0.05mm的裂縫,終究會影響結構物的耐久性,并且有些裂縫在使用荷載或外界物理、化學因素的作用下,不斷擴展,不但影響混凝土表面的美觀、減小鋼筋的混凝土保護層厚度、而且易引發(fā)混凝土面層剝落、加速鋼筋的銹蝕、降低混凝土的抗凍性及耐久性、嚴重時甚至發(fā)生垮塌事故,所以必須加以控制。本人結合一年實習參與公路橋梁現(xiàn)場施工工作實踐,對部分橋梁在建設過

2、程中常見的一些裂縫類型進行歸類總結,通過查找原因分析問題,才能讓我們真正地了解各種裂縫的引發(fā)成因,進而制訂防范措施,達到預防布控之目的。 關鍵詞：橋梁工程；結構裂縫；裂縫類型；誘發(fā)原因；處理；技術措施2橋梁混凝土裂縫的種類及特性2.1 裂縫的種類混凝土結構裂縫的成因復雜而繁多,有時甚至多種因素相互影響,但就一些具體裂縫而言,總有主導原因。為了便于分析、鑒別工程中發(fā)生的裂縫,根據(jù)裂縫產(chǎn)生的原因,常見裂縫可分為沉縮裂縫、干縮裂縫、溫度裂縫、化學裂縫、施工因素裂縫五大類。混凝土硬結前,產(chǎn)生的塑性沉降裂縫和塑性收縮裂縫稱為沉縮裂縫;混凝土硬結后,產(chǎn)生的塑性干縮裂縫和長期干縮裂縫稱為干縮裂縫;混凝土內外

3、溫度變化引起的裂縫稱為溫度裂縫;鋼筋銹蝕等化學原因引起的裂縫稱為化學裂縫;在施工中由于施工處理不當,產(chǎn)生的裂縫稱為施工裂縫。2.2 裂縫的特性2.2.1 沉縮裂縫沉縮裂縫可分為塑性沉降裂縫與塑性收縮裂縫兩種。塑性沉降裂縫常出現(xiàn)在鋼筋上方,結構變化處,常開始出現(xiàn)在現(xiàn)澆混凝土后10min3h之間;塑性收縮裂縫是不規(guī)則斜裂縫,在鋼筋以上,似龜紋,常開始出現(xiàn)在現(xiàn)澆混凝土后30min6h之間。2.2.2 干縮裂縫干縮裂縫可細分為塑性干縮裂縫與長期干縮裂縫兩種。塑性干縮裂縫為表面微裂,類似龜紋,主要影響混凝土外觀,常開始出現(xiàn)在現(xiàn)澆混凝土后17d之間;長期干縮裂縫為表面干裂,裂縫走向縱橫交錯,裂縫寬度很小,

4、與發(fā)絲相似。常開始出現(xiàn)在現(xiàn)澆混凝土后數(shù)周或數(shù)月之間。2.2.3 溫度裂縫表面裂縫走向一般無規(guī)律性,深層或貫穿裂縫走向一般與主筋平行或接近平行;裂縫寬度大小不一,受溫度變化的影響,熱細、冷寬。表面溫度裂縫常開始出現(xiàn)在現(xiàn)澆混凝土12d之間;深層溫度裂縫與貫穿溫度裂縫常開始出現(xiàn)在現(xiàn)澆混凝土三周后。2.2.4 化學裂縫化學裂縫可細分為鋼筋銹蝕裂縫和堿-骨料反應裂縫兩種。鋼筋銹蝕裂縫極易引起混凝土膨脹,裂縫順鋼筋方向開裂縫,常開始出現(xiàn)在現(xiàn)澆混凝土2年后;堿-骨料反應裂縫均為龜裂狀,常開始出現(xiàn)在現(xiàn)澆混凝土5年后。2.2.5 施工裂縫施工裂縫特性是:支架下沉、模板變形產(chǎn)生裂縫;混凝土澆筑順序不當產(chǎn)生的裂縫;

5、起吊加載過早時發(fā)生垂直于筋的橫向裂縫等,若施工方法不當,施工裂縫隨時都可能發(fā)生。3橋梁混凝土裂縫的原因3.1沉縮裂縫在澆注混凝土過程中,當澆注高度越大,速度越快,這時沉陷越大,在鋼筋正上方與其周圍發(fā)生不同的收縮下沉而產(chǎn)生塑性沉降裂縫;當水泥用量越大水灰比越高,在混凝土由塑性變?yōu)楣腆w性過程中,收縮就越大,引起塑性收縮裂縫。3.2干縮裂縫塑性干縮裂縫產(chǎn)生的原因有:混凝土澆注后,混凝土表面沒及時覆蓋,致使水分蒸發(fā)過快,混凝土體積急劇收縮,在干熱及大風季節(jié)時產(chǎn)生裂縫;混凝土配比中水泥用量過大,砂的粒徑過細,或混凝土水灰比過大,在澆注混凝土前沒有對模板進行濕潤,均能導致混凝土收縮太大而產(chǎn)生裂縫。長期干縮

6、裂縫產(chǎn)生的原因有:混凝土成型后,養(yǎng)護不當,表面體積收縮大,受內部混凝土約束的影響,出現(xiàn)拉應力引起裂縫;采用了含泥量大的細砂、粉砂澆注混凝土,混凝土收縮大,收縮時間長,出現(xiàn)裂縫;在混凝土振搗過程中,有過振現(xiàn)象,混凝土表面形成水泥含量較多的砂漿層,導致混凝土表面收縮,產(chǎn)生裂縫。3.3 溫度裂縫砼具有熱脹冷縮性質,若變形遭到約束,則在結構內部產(chǎn)生應力,當應力超過混凝土抗拉強度時即產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫可分為表面溫度裂縫、深層貫穿溫度裂縫二種:3.3.1 表面溫度裂縫多由于溫差較大引起。如大體積混凝土(厚度超過2.0米)澆筑之后由于水泥水化放熱,致使內部溫度很高,內外溫差太大,致使表面出現(xiàn)裂縫。再如冬

7、季施工時,過早除掉保溫層,或受寒潮襲擊,都導致混凝土因早期強度低而產(chǎn)生裂縫。此外當預制構件采用蒸汽養(yǎng)護時,由于降溫過快或構件急于出池,急速揭蓋,均使混凝土表面劇烈降溫,結果導致構件表面出現(xiàn)裂縫。3.3.2 深層貫穿溫度裂縫多由于結構降溫差值大,受外界的約束而引起。如現(xiàn)澆橋臺混凝土或大體積剛性擴大基礎,澆注在堅硬的地基上,未采取隔離等放松約束措施或收縮縫間距過大。在混凝土澆注時,溫度很高,加上水泥水化熱的溫度升高很大,使溫度更高。當混凝土冷卻收縮時,全部或部分地受到地基或其他外部結構的約束,在混凝土內部出現(xiàn)很大拉應力,進而產(chǎn)生降溫收縮裂縫,這類裂縫有時成貫穿狀。3.4化學裂縫鋼筋銹蝕引起的裂縫是

8、由于混凝土質量較差或保護層厚度不足,混凝土保護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,其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約24倍,從而對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應力,導致保護層混凝土開裂、剝離,沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫,并有銹跡滲到混凝土表面。3.5施工裂縫若施工工藝不合理、施工質量低劣,容易產(chǎn)生各種裂縫,比較典型常見的有:(1)橋墩,尤其是高墩,由于澆注混凝土時,施工縫處理不好,該處混凝土抗拉強度低于設計要求,橋墩在活載作用下,邊緣產(chǎn)生超過設計的拉應力造成水平裂縫。(

9、2)混凝土初凝后,模板變形,支撐下沉或晃動,在還未具有強度的混凝土中發(fā)生裂縫,造成構造缺陷。(3)連續(xù)梁混凝土,因混凝土重量分布的變化使模板和支架發(fā)生撓度變化,造成最先澆注的混凝土發(fā)生裂縫。(4)構件堆放、運輸時,支撐墊木不在一條直線上;或運輸時構件懸挑過長;或吊點位置不對;或構件側向剛度較差,吊裝時未采取臨時加固措施,造成混凝土開裂。4橋梁混凝土裂縫的預防4.1沉縮裂縫和干縮裂縫的預防(1)嚴格控制混凝土水灰比和加水量,不要采用過大水泥用量,選用較大砂率和級配良好石料。(2)摻入減水劑和適量粉煤灰,以便減少沉降量和塑性收縮。(3)在混凝土澆注12小時后,對混凝土進行二次振搗,表面拍打、振密。

10、箱梁及T型梁應澆到翼板根部時停一段時間,待梁身混凝土泌水沉降后,再繼續(xù)澆注翼板混凝土。(4)避免混凝土自身與外界溫度相差過大,澆注后及時覆蓋,潮濕養(yǎng)護。(5)設置擋風墻;氣溫高,干燥或風速大的氣候下施工,及早噴水養(yǎng)護。(6)澆注前,將基層和模板充分澆水濕透。(7)板面混凝土在初凝后、終凝前,進行二次抹壓,減小收縮量。4.2溫度裂縫應的預防(1)降低混凝土的澆注溫度。如采用降低骨料的溫度,或加冰水,或在夜間最低溫度時澆注等。(2)降低水泥的水化熱的溫升。如選用低水化熱水泥,或減少水泥的用量,或摻入優(yōu)質粉煤灰。(3)加快澆注后混凝土的散熱,如使用鋼模板,或分層澆注混凝土,每層厚度不大于30cm,以

11、便散熱?；蛟诖篌w積混凝土中,預埋或利用一些管,通過冷水或冷風來降溫。(4)降低欲澆注混凝土結構或構筑物的外部約束。如減小澆筑體長度或厚度,或減小約束體體積,或改善交界面狀況,兩層混凝土澆注間隔時間不得長于15天。(5)加強混凝土的表面保護。如澆注后,表面應及時用草簾、草袋、砂、鋸末等覆蓋,并灑水養(yǎng)護,或蓄水養(yǎng)護;冬季,采取保溫措施,保護混凝土表面,薄壁結構,要適當延長其拆模時間,使之緩慢降溫。(6)改善混凝土的性能。如盡量選用低熱或中熱水泥,或選用合適骨料如石灰?guī)r骨料及其級配良好,以便降低水化熱。(7)蒸汽養(yǎng)護構件時,嚴格控制升溫速度不大于1015e/h,降溫不大于15e/h,并應適當冷養(yǎng)后吊

12、運構件出池,以避免過大溫度應力。4.3化學裂縫的預防本文主要指預防鋼筋銹蝕引起的裂縫。(1)施工時應嚴格控制混凝土的水灰比,加強振搗,保證混凝土的密實性,防止氧氣侵入。(2)嚴格控制含氯鹽的外加劑用量,在大連這樣的沿海地區(qū)或其它存在腐蝕性強的空氣、地下水地區(qū)尤其應該注意。4.4施工裂縫的預防(1)降低混凝土的澆注溫度。如采用降低骨料的溫度,或加冰水,或在夜間最低溫度時澆注等。(2)降低水泥的水化熱的溫升。如選用低水化熱水泥,或減少水泥的用量,或摻入優(yōu)質粉煤灰。(3)加快澆注后混凝土的散熱,如使用鋼模板,或分層澆注混凝土,每層厚度不大于30cm,以便散熱?；蛟诖篌w積混凝土中,預埋或利用一些管,通

13、過冷水或冷風來降溫。(4)降低欲澆注混凝土結構或構筑物的外部約束。如減小澆筑體長度或厚度,或減小約束體體積,或改善交界面狀況,兩層混凝土澆注間隔時間不得長于15天。(5)加強混凝土的表面保護。如澆注后,表面應及時用草簾、草袋、砂、鋸末等覆蓋,并灑水養(yǎng)護,或蓄水養(yǎng)護;冬季,采取保溫措施,保護混凝土表面,薄壁結構,要適當延長其拆模時間,使之緩慢降溫。(6)改善混凝土的性能。如盡量選用低熱或中熱水泥,或選用合適骨料如石灰?guī)r骨料及其級配良好,以便降低水化熱。(7)蒸汽養(yǎng)護構件時,嚴格控制升溫速度不大于1015e/h,降溫不大于15e/h,并應適當冷養(yǎng)后吊運構件出池,以避免過大溫度應力。5結束語在橋梁建設和使用過程中,有關因出現(xiàn)裂縫而影響工程質量甚至導至橋梁垮塌的報道屢見不鮮?；炷灵_裂可以說是常發(fā)病、多發(fā)病，經(jīng)常困擾著橋梁工程技術人員。其實,采取適當?shù)念A防措施,很多裂縫是可以克服和控制的。希望通過本文的論述,能夠幫助橋梁工程技術人員進一步加強對混凝土橋梁裂縫的認識,制定相應的質量預防措施,盡量避免工程中出現(xiàn)危害較