混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生原因研究

摘 要:裂縫是橋梁工程的質(zhì)量通病之一，若不加以控制處理，仍其發(fā)展，將會給橋梁的結(jié)構(gòu)安全造成很大的影響，將嚴(yán)重影響到橋梁的使用功能及使用壽命。文章結(jié)合多年的橋梁工作經(jīng)驗(yàn)，對混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行了深入的研究，并提出一些防治措施，以供參考。

關(guān)鍵詞:橋梁 混凝土 裂縫 原因

中圖分類號:U445文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(a)-0029-01

引言

混凝土是橋梁工程中最為主要的材料之一，它具有抗壓強(qiáng)度高、耐磨性能好、耐久性強(qiáng)、不易風(fēng)化、可就地取材、養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。但是，大家也可以經(jīng)常看到混凝土橋梁產(chǎn)生裂縫，若不加以控制處理，任其發(fā)展，將會給橋梁的結(jié)構(gòu)安全造成很大的影響，將嚴(yán)重影響到橋梁的使用功能及使用壽命。

1 裂縫產(chǎn)生的原因分析

1.1 混凝土自身內(nèi)外溫差過大

眾所周知，混凝土的硬化過程也是水泥的水化過程，在此過程中將會產(chǎn)生大量的水化熱，使得混凝土的溫度迅速升高，但是由于混凝土表面與外界接觸，其散熱速度快，因此表面溫度降低較快。而混凝土內(nèi)部的熱量散失慢，因此溫度上升塊，溫度高。這就形成了混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差過大，混凝土內(nèi)外變形不一致，從而產(chǎn)生裂縫。這種裂縫經(jīng)常出現(xiàn)在橋梁大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，比如承臺、實(shí)體墩身、蓋梁等結(jié)構(gòu)。

1.2 溫度變化

混凝土與其他材料一樣，也具有熱脹冷縮的性質(zhì)，在空氣環(huán)境溫度發(fā)生變化時，混凝土結(jié)構(gòu)也會發(fā)生變形，而當(dāng)這種變形受到阻力時，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部將會產(chǎn)生拉應(yīng)力，混凝土的抗拉強(qiáng)度是相當(dāng)?shù)偷模?dāng)內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于其抗拉強(qiáng)度時，混凝土結(jié)構(gòu)便會產(chǎn)生裂縫。

1.3 混凝土收縮變形

收縮變形是混凝土產(chǎn)生裂縫主要原因之一。混凝土收縮裂縫分塑性收縮裂縫與干縮裂縫兩種。塑性收縮裂縫通常是在混凝初凝前，該段時間水泥水化劇烈，混凝土?xí)霈F(xiàn)泌水現(xiàn)象，混凝土中的水分散失過快，從而導(dǎo)致混凝土收縮變形。收縮時，由于受到模板、鋼筋等制約，從而使得混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力而開裂。干縮裂縫一般產(chǎn)生在混凝土初凝后的養(yǎng)護(hù)階段，此時若混凝土表面未能保持濕潤，在干燥的環(huán)境下，表面水分迅速散失，表面混凝土收縮變形大于內(nèi)部混凝土變形，從而產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)表面混凝土受到的拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時，表面就會產(chǎn)生干縮裂縫。

1.4 鋼筋銹蝕

很多橋梁工程，施工過程控制不嚴(yán)格，混凝土質(zhì)量差，氣泡、蜂窩、麻面多，或者混凝土保護(hù)層厚度不夠，混凝土保護(hù)層過快被二氧化碳的碳化作用穿透，鋼筋周圍的混凝土pH值降低，在空氣與水分的作用下，鋼筋便會產(chǎn)生銹蝕，其體積迅速增大，對周圍的混凝土產(chǎn)生強(qiáng)大的膨脹力，使得保護(hù)層開裂，甚至剝離，沿著鋼筋方向產(chǎn)生裂縫。

1.5 凍脹

混凝土質(zhì)地并非均勻密實(shí)，其內(nèi)部有很多的空隙，若當(dāng)混凝土構(gòu)件處于吸水飽和狀態(tài)時，溫度在0℃以下時，內(nèi)部的水便會凍結(jié)，體積也會迅速膨脹，從而產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土開裂。尤其是在冬季施工，若不采取合適的保溫養(yǎng)護(hù)措施，混凝土結(jié)構(gòu)很容易出現(xiàn)凍脹裂縫;還有就是冬季預(yù)應(yīng)力管道壓漿后，若養(yǎng)護(hù)不到位，也很容易產(chǎn)生沿預(yù)應(yīng)力管道方向的裂縫。

1.6 地基不均勻沉降

當(dāng)?shù)鼗l(fā)生不均勻沉降時，會引起構(gòu)件的約束變形，使結(jié)構(gòu)內(nèi)部拉應(yīng)力發(fā)生變化，如結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類型差別大、地基地質(zhì)條件的差異、地基凍脹都能引起結(jié)構(gòu)薄弱部位產(chǎn)生沉降裂縫。

1.7 施工控制因素

施工因素也是造成混凝土結(jié)構(gòu)開裂的重要原因之一。若施工方法不合理、施工控制不嚴(yán)格，都將導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。比如:碎石廠對碎石的分級生產(chǎn)控制不嚴(yán)格，施工單位進(jìn)場的石子混堆、混放，導(dǎo)致混凝土拌合物和易性性能差，造成混凝土質(zhì)量波動，質(zhì)量差的混凝土容易產(chǎn)生裂縫。現(xiàn)澆支架剛度不夠，變形量過大，澆筑前未對其進(jìn)行預(yù)壓，在混凝土澆筑過程中產(chǎn)生變形等。

2 裂縫的防治措施

2.1 設(shè)計(jì)措施

裂縫的防治首先要從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做起，設(shè)計(jì)時應(yīng)該選用合理的結(jié)構(gòu)形式，并適當(dāng)合理的設(shè)置分布鋼筋，盡量采用小直徑鋼筋，間距減小，在混凝土結(jié)構(gòu)邊緣、截面突變處、有孔洞位置應(yīng)該設(shè)置加強(qiáng)鋼筋。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層過大時可以在其表面設(shè)置防裂鋼筋網(wǎng)片。

2.2 選用優(yōu)質(zhì)的原材料

原材料質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到混凝土的質(zhì)量，因此選用優(yōu)質(zhì)的原材料石保證混凝土質(zhì)量的前提。在大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工時應(yīng)該選用低水化熱的水泥，并采用潔凈、質(zhì)地堅(jiān)硬的砂石料，其含泥量不得超過規(guī)范要求。

2.3 做好地基處理

做好地基處理，避免地基不均勻沉降造成結(jié)構(gòu)開裂。在基坑開挖時，應(yīng)該開挖至基底承載力滿足要求，且盡量不擾動原狀土。若基底承載力不足，必須進(jìn)行基底處理，直到承載力滿足要求后方能澆筑，不得在松散的地基上澆筑擴(kuò)大基礎(chǔ)。

2.4 采取合理的降溫措施

溫度應(yīng)力是混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的重要因素之一，那么只要我在施工過程中采取恰當(dāng)?shù)拇胧┙档突炷恋臏囟茸兓簿涂梢赃_(dá)到防治混凝土開裂的目的。尤其是在大體積混凝土施工時，可以在混凝土內(nèi)部設(shè)置冷卻水管，在澆筑、養(yǎng)護(hù)過程中不斷的通水循環(huán)，將內(nèi)部的水化熱帶出，從而達(dá)到減小混凝土內(nèi)外溫差的目的，防止混凝土開裂。此外，分層、分塊澆筑也可以防止水泥水化熱造成的負(fù)面影響。在高溫季節(jié)可以在拌合采用冰水拌合混凝土，降低混凝土的入模溫度。

2.5 加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)工作

混凝土養(yǎng)護(hù)不到位、不及時也將會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，因此，在混凝土澆筑完成后應(yīng)該及時的采取恰當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)措施。通常可采取保溫保濕的養(yǎng)護(hù)方法，在混凝土澆筑完成后立即進(jìn)行覆蓋，防止水分散失過快，尤其是在干燥、高溫的天氣，更加應(yīng)該做好混凝土表面的保濕工作，確保混凝土表面保持濕潤。

冬季施工，混凝土養(yǎng)護(hù)更為重要。首先盡量避免在氣溫過低的天氣澆筑混凝土。若避免不了的話，就應(yīng)該做好保溫措施，保證混凝土的溫度不得低于5℃。冬季施工養(yǎng)護(hù)方法有:蒸汽法、電熱法、暖棚法等。

3 結(jié)語

橋梁工程建設(shè)中，混凝土裂縫是經(jīng)常出現(xiàn)的問題，由于裂縫產(chǎn)生的原因復(fù)雜、多樣，因此也是最難以防治的質(zhì)量通病之一。裂縫對橋梁結(jié)構(gòu)的影響也是相當(dāng)巨大的，若在施工過程中不加以控制，避免裂縫的產(chǎn)生，勢必對橋梁的結(jié)構(gòu)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。但是，只要我們認(rèn)真分析裂縫產(chǎn)生的原因，并針對性的采取恰當(dāng)?shù)姆乐未胧跇蛄菏┕ぶ蟹乐沽芽p的產(chǎn)生也是可以做到的。

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