橋梁混凝土裂縫探析

蔡榮榮

[摘 要]從常見裂縫特性、成因著手,在找出各種裂縫的防治措施,并提出簡單的裂縫修補方法。

[關鍵詞]裂縫;收縮;變形;耐久性

在橋梁建造和使用過程中,混凝土裂縫經(jīng)常出現(xiàn)。是由于混凝土內部應力和外部荷載作用,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I作用下寬度小于0.2 mm的裂縫,荷載組合Ⅱ,Ⅲ作用下寬度小于0.25 mm的裂縫以及處于嚴重暴露情況下,寬度小于0.1 mm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,會影響結構物的耐久性。混凝土裂縫的成因復雜而繁多,但就一些具體裂縫而言,總有主導原因。常見裂縫可分為荷載引起的裂縫、地基基礎變形引起的裂縫、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等六大類。

一、混凝土裂縫特性及產(chǎn)生的原因

1.荷載引起的裂縫。混凝土橋梁在常規(guī)靜、動荷載及次應力下產(chǎn)生的裂縫稱為荷載裂縫,主要有直接應力裂縫、次應力裂縫。直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產(chǎn)生的裂縫。

2.溫度變化引起的裂縫。混凝土具有熱脹冷縮的性質,當外部環(huán)境或結構內部溫度發(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。

引起溫度變化主要原因有:

(1)表面溫度裂縫多由于溫差較大引起的。混凝土澆筑之后,內外溫差太大,導致表面出現(xiàn)裂縫。。

(2)深層貫穿裂縫多由于結構降溫差值大,受外界的約束而引起。

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原因,另外還有自身收縮和碳化收縮。收縮裂縫產(chǎn)生的主要原因是由于混凝土快速干燥,混凝土內水分的蒸發(fā)速率大于其泌水速率,在固體顆粒水面產(chǎn)生毛細管張力,混凝土自體收縮所產(chǎn)生的拉應力大于混凝土本身的抗拉強度而產(chǎn)生裂縫。

4.地基基礎變形引起的裂縫。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。基礎不均勻沉降的主要原因有:

(1)由于混凝土在塑性狀態(tài)下其基礎、支架等有不均勻沉降,使局部混凝土變形受約束而產(chǎn)生裂縫。

(2)由于重力作用使混凝土中較重顆粒下沉而使水泥漿上浮,當這種下沉受到鋼筋、模板作用時就會產(chǎn)生裂縫。

5.鋼筋銹蝕引起的裂縫。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碳化至鋼筋表面,使鋼筋周圍混凝土堿度降低,導致保護層混凝土開裂、剝離,沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫。

6.凍脹引起的裂縫。當大氣溫度低于零度時,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冰水(結冰溫度在-78℃以下)在微觀結構中遷移和重分布,使混凝土中膨脹力加大,混凝土強度降低,導致裂縫出現(xiàn)。

二、主要裂縫的防治措施

1.應該采取合理的計算模型、限制超過設計荷載。

2.預防混凝土溫度裂縫,應合理安排混凝土澆筑順序及速度,澆筑過程中降低溫差。

3.預防收縮裂縫,應加強早期混凝土養(yǎng)護以降低混凝土中水分蒸發(fā)速率。

4.預防地基基礎變形裂縫,科學設計支架搭設;在混凝土中加減水劑以減少混凝土泌水,以及澆筑前將基層和模板充分澆水濕透等。

5.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,同時嚴格控制含氯鹽的外加劑用量。

6.冬季施工時,應防止凍脹引起的裂縫,采用加熱保暖法。

通過文中的論述,使施工人員更加正確地認識裂縫成因,并能提出合理的防治措施,進一步提高橋梁工程的耐久性。□

(編輯/穆楊)