探析橋梁混凝土裂縫原因

1、探析橋梁混凝土裂縫原因在橋梁建筑和使用過程中，混凝土裂縫常常消失。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。一般正常大氣條件下，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。并且有些裂縫在使用荷載或外界物理、化學(xué)因素的作用下，不斷擴(kuò)展，不但會(huì)影響混凝土表面的美觀、減小鋼筋的混凝土庇護(hù)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(yán)峻時(shí)甚至發(fā)生垮塌事故，所以務(wù)必加以控制。

2、混凝土裂縫的成因復(fù)雜而繁多，有時(shí)甚至多種因素互相影響。但就一些詳細(xì)裂縫而言，總有主導(dǎo)緣由。為了便于分析、鑒別工程中發(fā)生的裂縫。按照裂縫產(chǎn)生的緣由，常見裂縫可分為荷載引起的裂縫、地基基礎(chǔ)變形引起的裂縫、凍脹引起的裂縫、鋼筋銹蝕引起的裂縫、收縮引起的裂縫、溫度變化引起的裂縫、施工引起的裂縫等七大類。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：（1）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)

3、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？（2）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)作疲憊強(qiáng)度驗(yàn)算等。（3）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一般無邏輯性，深

4、層或貫通裂縫的走向一般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。表面溫度裂縫常消失在現(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消失在現(xiàn)澆混凝土21d后。引起溫度變化主要緣由有：（1）表面溫度裂縫多因?yàn)闇夭钶^大引起的。如大體積混凝土（厚度超過2m）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)致表面消失裂縫。在冬季施工時(shí)，過早除掉保溫層，或受寒潮突擊，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)件采用蒸汽養(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。（2）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

5、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)部消失很大拉應(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（干縮）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?，混凝土?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)

6、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，常開頭消失在現(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)變形引起的裂縫常消失在鋼筋上方，結(jié)構(gòu)變化處，常開頭消失在現(xiàn)澆混凝土10min到3h內(nèi)?；A(chǔ)不勻稱沉降的主要緣由有：（1）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。（2）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，

7、混凝土庇護(hù)層受二氧化碳侵蝕碳化至鋼筋表面，使鋼筋四周混凝土堿度降低，或因?yàn)槁然锝槿?，鋼筋四周氯離子含量較高，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(zhǎng)約2倍4倍，從而對(duì)四周混凝土產(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)，吸水飽和的混凝土消失冰凍，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（結(jié)冰溫度在-78以下）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)致裂縫消失。二、主要裂縫的防治措施1.荷載裂縫應(yīng)當(dāng)實(shí)

8、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方法避開結(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)合理安頓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)掩蓋保溫。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，方法是在結(jié)構(gòu)外露面掩蓋麻袋、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，采用足夠的庇護(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，保持高堿度和防止有害離子入侵；同時(shí)嚴(yán)格控制含氯鹽的外加劑用量，沿海地區(qū)或其他存在腐蝕性強(qiáng)的空氣、地下水地區(qū)尤其應(yīng)慎重。6.凍脹引起的裂縫冬季施工時(shí)，采用電氣加熱法、暖棚法、地下蓄熱法、蒸汽加熱法養(yǎng)護(hù)以及在混凝土拌和水