混凝土桥梁裂缝的种类、成因和预防措施

发布时间：2014-07-28 18:31

　　一、混凝土桥梁裂缝的种类和成因
　　混凝土桥梁因其取材广泛、价格低廉、抗压强度高、可浇筑成各种形状，并且耐火性好、不易老化、养护费用低，成为当今世界桥梁结构中使用最广泛的建筑材料。近年来，因出现裂缝而影响工程质量甚至导桥梁垮塌的报道屡见不鲜。为了进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识，尽量避免工程中出现危害较大的裂缝，现对混凝土桥梁裂缝的种类和产生原因作较全面的分析。
　　结构裂缝的成因复杂而繁多，比如：温湿度的变化，混凝土的不均匀性，结构不合理，原材料不符合要求，水灰比过大，基础不均匀沉降和模板变形，养护不及时等。混凝土结构裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下几类：
　　1.1 荷载引起的裂缝
　　荷载裂缝是指混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝，主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。
　　1.1.1 直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝，其产生原因：
　　1）设计方面，计算模型不合理；内力与配筋计算错误；设计断面或结构刚度不足等。
　　2）施工方面，对设计意图理解不清，改变结构受力模式；预制构件起吊、运输、安装等不规范。
　　3）使用阶段，超出设计载荷的重型车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生大风、大雪、地震、爆炸等。
　　1.1.2 由外荷载引起的次生应力产生裂缝被称为次应力裂缝，其产生原因：
　　1）在设计外荷载作用下，由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。
　　2）桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等，在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算，一般根据经验设置受力钢筋。若处理不当，在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。
　　1.2 环境因素引起的裂缝
　　主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等。混凝土构件多次受冰冻———溶解循环作用，使混凝土中产生内应力，促进已有裂缝发展，结构疏松，表面龟裂，表层剥落或整体崩溃。
　　1.3 收缩引起的裂缝
　　收缩裂缝是混凝土因收缩而发生的体积变化，它主要包括塑性收缩裂缝和干缩裂缝。塑性收缩裂缝主要发生在初凝开始，进行养护之前。此时水泥水化反应剧烈，会出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩。收缩时，表层受到深层混凝土以及模板、钢筋的制约，使由软变硬的塑态混凝土产生拉应力，从而形成微裂缝。而干缩裂缝则多发生在混凝土硬化前后。此时混凝土表层水分散发快，内部散发慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩。表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土受到的拉应力超过其抗拉强度时，就会产生收缩裂缝。
　　1.4 地基础变形引起的裂缝
　　由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有：1）地基地质差异太大，地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降。2）结构荷载差异太大。在不改变条件地质情况下，各部分基础荷载差异太大时，笔耕论文，有可能引起不均匀沉降。3）结构基础类型差别大，也可能引起地基不均匀沉降。4）地基冻胀。在低于零度的条件下含水率较高的地基土因冰冻膨胀；一旦温度回升，冻土融化，地基下沉。因此地基的冰冻或融化均可造成不均匀沉降。5）桥梁基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，可能造成不均匀沉降。6）拱桥等产生水平推力的结构物，对地质情况掌握不够、设计不合理和施工时破坏了原有地质条件是产生水平位移，导致结构开裂。
　　二、 混凝土桥梁裂缝的防治措施
　　2.1 施工预防措施
　　对混凝土配合比设计，应考虑高温，高蒸发引起拌和物塌落度的损失；适当调整混凝土配合比增加用水量，加大水灰比，为避免混凝土强度下降可添加适量的高效减水剂。桥梁工程所用水泥，多用普通硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥水化热高，混凝土蒸发收缩凝固较快，使混凝土表面产生裂缝，为缓解混凝土急剧收缩可适当掺入缓凝剂。
　　酷暑高温，混凝土拌和用水均在 30℃以上，为改善混凝土浇注后温度过高，可在水中加冰块降低混凝土拌和用水的温度，或者在夜间施工，避过高温烈日。砂、碎石等材料在混凝土中所占比例 80％左右，因此在高温下必须采取遮阳洒水措施来降低砂、料石的使用温度。
　　2.2 施工工艺措施
　　2.2.1 材料的控制。施工材料质量、收缩引起的裂缝，是可以控制其最小限度的发生，施工时严格按规范选用材料，坚决杜绝不合格的材料，优化混凝土配合比，合理选用水泥品种。对原材料（钢筋、水泥、砂、碎石、水等）都应进行严格的抽样检验。对混凝土配合比应进行对比试验，在高温下或雨后施工对砂、碎石进行含水量实验，及时调整施工配合比，确保混凝土的施工质量。
　　2.2.2 混凝土拌和与浇注。混凝土应严格按照配合比计量投料，拌和时间不应小于 1~2 分钟，使和易性好，不离析，不析水，运输时间短，浇注时分层浇注，分层厚度不应大于 30cm。振捣时应让振捣棒插入前层 5～10cm，振捣时间为 1 分钟左右，直至排出气泡为止。浇筑之前首先要对模板及支架、钢筋及其保护层厚度、预埋件、预留孔洞等进行检查，确认无误后方可进行浇筑。混凝土的拌和运输等必须满足连续浇筑要求。浇筑中要防止钢筋、模板、定位筋、垫块及预埋管道的移动和变形。大体积混凝土浇筑还要满足分层浇筑、分层振捣的要求，并应采取一定的散热措施，有效降低混凝土内外的温差，从而减少温度裂缝的产生。振捣要密实，确保混凝土能填充到各个角落，同时也要避免过振引起塑性裂缝和干缩裂缝。
　　2.3 混凝土塌落度的控制：混凝土运输。在运输过程中，混凝土不能离析，避免日晒雨淋，运输时间不应大于 30 分钟。加强混凝土养生。混凝土养生的方法有洒水养生、薄膜养生和蒸汽养生等。养生时间不应少于 7 天。   

 

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