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橋梁混凝土裂縫探析

來源:UC論文網2019-04-05 10:23

摘要:

  [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  作者:蔡榮榮  在橋梁建造和使用過程中,混凝土裂縫經常出現。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0.2mm的裂縫,荷載組合Ⅱ,Ⅲ作用下寬度小于0.25mm的裂縫以及處于嚴重暴露情況下,寬度小于...

  [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


  作者:蔡榮榮


  在橋梁建造和使用過程中,混凝土裂縫經常出現。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0.2mm的裂縫,荷載組合Ⅱ,Ⅲ作用下寬度小于0.25mm的裂縫以及處于嚴重暴露情況下,寬度小于0.1mm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生的原因


  1.荷載引起的裂縫。混凝土橋梁在常規靜、動荷載及次應力下產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,當外部環境或結構內部溫度發生變化,混凝土將發生變形,若變形遭到約束,則在結構內將產生應力,當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。


  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速率大于其泌水速率,在固體顆粒水面產生毛細管張力,混凝土自體收縮所產生的拉應力大于混凝土本身的抗拉強度而產生裂縫。


  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冰凍,游離的水轉變成冰,體積膨脹9%,因而混凝土產生膨脹應力;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。


  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護以降低混凝土中水分蒸發速率。


  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,設計時應根據規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。


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