探析混凝土橋梁裂縫的成因及解決辦法

探析混凝土橋梁裂縫的成因及解決辦法

摘要：混凝土裂縫經(jīng)常困擾著橋梁工程技術人員。其實只要采取一定的措施是可以克服和控制的，本文就橋梁在建造和使用中的常見病及多發(fā)病“裂縫”，進行一些探討。

關鍵詞：混凝土；橋梁裂縫

混凝土自從發(fā)明以來便在工程建設中被廣泛使用。然而混凝土的裂縫較為普遍，在各種結構工程中中裂縫幾乎無所不在。盡管我們在施工中采取各種措施，但裂縫仍然時有出現(xiàn)。究其原因，我們對混凝土溫度應力的變化的控制不到位是其產(chǎn)生裂縫的原因之一。

混凝土的裂縫有害程度的標準是根據(jù)使用條件決定的。目前世界各國的規(guī)定不完全一致，但大致相同。如從結構耐久性要求、承載力要求及正常使用要求，最嚴格的允許裂縫寬度為。近年來，許多國家已根據(jù)大量試驗與泵送混凝土的經(jīng)驗將其放寬到。當結構所處的環(huán)境正常，保護層厚度滿足設計要求，無侵蝕介質(zhì)，鋼筋混凝土裂縫寬度可放寬至；在濕氣及土中為；在海水及干濕交替中為。沿鋼筋的順筋裂縫有害程度高，必須處理。近年來預應力混凝土應用范圍逐漸推廣到更多的結構領域，其混凝土強度等級必須提高至C50。在采用泵送條件下，其收縮與水化熱大大增加，約束應力裂縫很難避免，張拉前開裂，張拉后又不閉合，裂縫控制的難度更加困難。預應力結構裂縫允許寬度是嚴格的，預應力筋腐蝕屬“應力腐蝕”并有可能脆性斷裂，預兆性較小，裂縫擴展速度快。裂縫深度h與結構厚度H的關系h≤表面裂縫；＜h＜淺層裂縫；≤h＜縱深裂縫；h=H貫穿裂縫。應當盡量避免貫穿性及縱深裂縫，如出現(xiàn)該種裂縫應采取化學灌漿處理來保證強度，即貫縫抗拉強度必須超過混凝土抗拉強度。早期裂縫一般出現(xiàn)在一個月之內(nèi)，中期裂縫約在６個月之內(nèi)，其后1～2年或更長時間屬于后期裂縫。

1橋梁裂縫的種類及其成因

混凝土結構裂縫的成因復雜、繁多，有時多種因素互相影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要因素?；炷翗蛄毫芽p的種類，就其產(chǎn)生的原因，大致可劃分如下幾種：

荷載引起的裂縫

混凝土橋梁在靜、動荷載及次應力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，主要有直接裂縫、次應力裂縫兩種。直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產(chǎn)生的裂縫；次應力裂縫是指由外荷載引起的次生應力產(chǎn)生裂縫。

溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當外部環(huán)境或內(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，則在結構內(nèi)將產(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。在某些大跨徑橋梁中，溫度應力可以達到甚至超出荷載應力。溫度裂縫區(qū)別其他裂縫最主要特性是將隨溫度變化而擴張或合攏。引起溫度變化主要因素有：年溫差、日照、驟然降溫、水化熱、蒸汽養(yǎng)護或冬季施工措施不當?shù)取?/p>

收縮引起的裂縫

在實際工程中，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。研究表明，影響混凝土收縮裂縫的主要因素有：水泥品種、標號及用量、骨料品種、水灰比、外摻劑、養(yǎng)護方法、外界環(huán)境、振搗方式及時間。

地基變形引起的裂縫

由于基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結構中產(chǎn)生附加應力，超出混凝土結構的抗拉能力，導致結構開裂?；A不均勻沉降的主要原因有：地質(zhì)勘察精度不夠、試驗資料不準；地基地質(zhì)差異太大；結構荷載差異太大；結構基礎類型差別太大；地基凍脹；橋梁基礎基于滑坡體、溶洞或活動斷層等不良地質(zhì)時，可能造成不均勻沉降。

鋼筋銹蝕引起的裂縫

要防止鋼筋銹蝕，設計時應根據(jù)規(guī)范要求控制裂縫寬度、采用足夠的保護層厚度；施工時應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，同時嚴格控制含氯鹽的外加劑用量，沿海地區(qū)或其它存在腐蝕性強的空氣、地下水地區(qū)尤其應慎重。

凍脹引起的裂縫

大氣氣溫低于零度時，吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍，游離的水轉變成冰，體積膨脹9%，因而混凝土產(chǎn)生膨脹應力；同時混凝土凝膠孔中的過冷水在微觀結構中遷移和重分布引起滲透壓，使混凝土中膨脹力加大，混凝土強度降低，并導致裂縫出現(xiàn)。尤其是混凝土初凝時受凍最嚴重，成齡后混凝土強度損失可達30%-50%。冬季施工時對預應力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。

施工材料質(zhì)量引起的裂縫

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質(zhì)量不合格，可能導致結構出現(xiàn)裂縫。如：水泥、砂、石骨料、以及拌和水及外加劑等。

施工工藝質(zhì)量引起的裂縫

在混凝土結構澆筑、構件制作、起模、運輸、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、橫向等各種裂縫，特別是細長薄壁結構更容易出現(xiàn)。

2如何對混凝土裂縫進行處理

表面處理法

包括表面涂抹和表面貼補法，表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細而淺的裂縫，深度未達到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫，不漏水的裂縫，不伸縮的裂縫以及不在活動的裂縫。

填充法

用修補材料直接填充裂縫，一般用來修補較寬的裂縫,作業(yè)簡單,費用低。寬度小于，深度較淺的裂縫、以及小規(guī)模裂縫的簡易處理可采用取開V型槽，然后作填充處理。

灌漿法

此法應用范圍廣，從細微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。

結構補強法

因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長時間不處理導致的混凝土耐久性降低、火災造成裂縫等影響結構強度可采取結構補強法、錨固補強法、預應力法等。

混凝土裂縫處理效果的檢查

包括修補材料試驗；鉆芯取樣試驗；壓水試驗；壓氣試驗等。

3結論

由上述可