橋梁混凝土裂縫成因分析及防止

1、橋梁混凝土裂縫成因分析及防止 摘要:本文介紹了混凝土結構的裂縫種類、分析了混凝土產(chǎn)生裂縫的原因?；炷亮芽p產(chǎn)生原因主要受材料的選用、混凝土下沉和泌水、混凝土的配合比、施工原因等多方面原因造成的。并提出了相應的處理方案。 關鍵詞:混凝土；裂縫；種類；水化熱；分析；控制 1 概述 混凝土的裂縫問題是工程界最難解決的問題之一。在國內(nèi)迄今所修建的混凝土箱梁橋中，在施工階段和運營階段，箱梁上均存在較多的開裂現(xiàn)象，這一問題至今尚未得到較好的解決，已成為多年來困擾工程技術界的一個難題。 2 混凝土的裂縫的種類 雖然使混凝土結構產(chǎn)生裂縫的原因很多，但混凝土橋梁裂縫的種類，就其產(chǎn)生的原因，大致可劃分如下： 2.

2、1 荷載裂縫 荷載裂縫是指外荷載作用下構件內(nèi)的拉應變超過混凝土的極限拉應變所致，根據(jù)構件的受力特征不同有受拉、彎拉、剪切和扭轉(zhuǎn)等裂縫形態(tài)。在實際工程中，荷載裂縫占20%。在混凝土箱梁中，荷載裂縫包括正截面抗裂能力不足所導致的彎曲裂縫、斜截面抗裂能力不足所導致的腹板斜裂縫和預應力錨下局部承壓區(qū)域抗裂能力不足所導致的錨下縱向裂縫。 2.2 非荷載裂縫 非荷載裂縫是指材料收縮、溫度變化、鋼筋銹蝕、地基不均勻沉降、施工工藝不合理以及施工養(yǎng)護不當?shù)纫鸬牧芽p。非荷載裂縫是混凝土裂縫的主要形勢。 3 非荷載裂縫及其成因分析 3.1材料原因引起的裂縫 由于混凝土是由水泥、砂、骨料、水和外加劑等按一定比例配合

3、、拌制成拌合物，經(jīng)過一點時間硬化而成的人造石材。所以水泥品質(zhì)、鋼筋銹蝕、骨料性質(zhì)、外加劑都是混凝土裂縫產(chǎn)生的原因。 （1）水泥細度、水泥中含堿量、C3A、C3S等都對混凝土裂紋的產(chǎn)生有一定的影響。水泥顆粒過細會導致混凝土水化速度快，水化快的水泥顆粒水化熱釋放得早，因水化快消耗混凝土內(nèi)部的水分較快，引起混凝土的自干燥收縮。而堿能促進水泥的收縮開裂，高含堿量的水泥會生成抗裂性能差的凝膠，加重混凝土后期的干燥收縮，所以不論骨料是否有活性，都應當限制對水泥和混凝土中的含堿量。 （2）骨料的粒徑、級配、有害物質(zhì)的含量等也都是引起混凝土裂縫的重要 因素。特別是骨料中的含泥量和骨料的堿性很有可能引起混凝土開

4、裂。所以一般嚴格控制骨料中的含泥量和骨料的堿性含量。 （3）拌合水及外加劑。拌合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。 3.2 溫差引起的裂縫 水泥的水化反應會釋放出大量的熱量，每克水泥大約放出500J的熱量。水泥用量在300kg/m3左右時，混凝土在絕熱情況下由于水泥水化熱將導致混凝土內(nèi)部溫度上升為3040左右。在實際結構中，內(nèi)部因水化熱產(chǎn)生蓄熱的同時，構件表面還產(chǎn)生放熱，使得構件內(nèi)存在內(nèi)表溫度差。通過水化熱測試結果顯示混凝土入模溫度為36，腹板內(nèi)混凝土在其澆筑后18h達到最大溫升73.5，混凝土內(nèi)外表面溫差在混凝土澆筑后22h達到最大值40.5（見圖1、實測新澆梁段腹板厚

5、度中心處溫度及其表面溫度和日照溫度、圖2、實測新澆梁段腹板內(nèi)溫差）。 混凝土入模溫度為36，腹板內(nèi)混凝土在其澆筑后18h達到最大溫升73.5，混凝土內(nèi)外表面溫差在混凝土澆筑后22h達到最大值40.5（見圖2）。規(guī)范規(guī)定：大體積混凝土內(nèi)外溫差不得超過25?；炷寥肽囟冗^高以及并未采取特別的養(yǎng)護措施，致使腹板混凝土澆筑后的絕對溫升較大，特別是內(nèi)外溫差過大（從圖2可以看出，混凝土澆筑后1340小時之內(nèi)外表面長期處于25以上的溫差，并且在底板上由于厚度更大，這個時間將更長），加之混凝土本身的收縮而導致目前梁上混凝土裂縫的出現(xiàn)。 3.3施工原因引起的裂縫 混凝土制備及澆注過程中由于混合料攪拌不均、攪拌

6、時間過長、澆注速度過快、澆注接縫以及模板和支架系統(tǒng)變形過大等因素均可能導致混凝土開裂。 混凝土制備及澆注過程中由于混合料攪拌不均、攪拌時間過長、澆注速度過快、澆注接縫以及模板、支架系統(tǒng)變形過大、養(yǎng)護措施不到位、現(xiàn)場模板拆除不當或拆模過早、預應力張拉不當(超張、偏心)或者強度沒有達到要求就開始張拉等因素均可能導致混凝土開裂。 混合材料攪拌不均勻，將會使材料的膨脹性和收縮產(chǎn)生差異，從而可能引起局部的一些裂縫?；炷灵L時間攪拌或混凝土運輸時間過長，在攪拌突然停止后混凝土會很快硬化產(chǎn)生異常凝結，從而引起網(wǎng)狀裂縫。當構件高度較大而混凝土澆筑速度過快，如一次快速澆筑混凝土，則因下部混凝土尚未充分硬化會產(chǎn)生

7、下沉，從而引起裂縫。相鄰層、塊澆筑先后時差過長時，先澆筑的混凝土已硬化，從而導致接縫處混凝土不連續(xù)而產(chǎn)生裂縫。養(yǎng)護措施不到位、現(xiàn)場模板拆除不當或拆模過早使得混凝土產(chǎn)生收縮裂縫，使得構件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫；預應力張拉不當(超張、偏心)或者強度沒有達到要求就開始張拉使得預應力錨固部位產(chǎn)生裂縫。 4 裂縫的防止 橋梁工程中裂縫幾乎無所不在，但他有害程度是可以控制的。經(jīng)過現(xiàn)場實測和理論分析，認為橋梁混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因之一是由于過高的水化熱致使混凝土開裂。建議施工單位在橋梁施工中采取以下措施以減小混凝土的水化熱，從而減少混凝土裂縫的產(chǎn)生。 （1）材料選擇和混凝土配合比設計方面，經(jīng)常對混

8、凝土各組成材料的質(zhì)量和成分檢測， 優(yōu)化調(diào)整混凝土的配合比，盡可能降低水化熱。 （2）由于混凝土技術的進展、傳統(tǒng)的混凝土向高性能、多功能、智能化混凝土發(fā)展。而混凝土的第五組分（化學外加劑）、 六大組分的應用，對混凝土的性能、抗裂等各各方面都有很大的提高，所以可以積極在混凝土拌和時加入適量的外加劑和摻和料，這樣可以顯著地提高混凝土強度，改善和易性，提高耐久性、抗裂性及節(jié)約水泥等。 （3）采取有效的混凝土保濕、防止混凝土水分蒸發(fā)措施，加強養(yǎng)護，盡可能減少混凝土收縮以及內(nèi)外溫差。防止混凝土早期開裂。常用添加粉煤灰。也可以在橋梁設計過程中加入適量的抗裂鋼筋。 5 結語 “百年大計，質(zhì)量為本，”為了有效的防止混凝土開裂，必須優(yōu)化調(diào)整混凝土的配合比、加強養(yǎng)護，盡可能減少混凝土收縮以及內(nèi)外溫差。嚴格按照規(guī)范要求施工，在施工過程中認真觀測，及時總結，防止混凝土開裂，發(fā)現(xiàn)問題及處理，確保工程質(zhì)量。 參考文獻 1 JTJ041-2000公路橋涵施工技術規(guī)范人民交通出