探析混凝土橋梁裂縫成因

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1、探析混凝土橋梁裂縫成因　　摘要：混凝土橋梁的開(kāi)裂是工程建設(shè)中的普遍現(xiàn)象，為避免橋梁中出現(xiàn)危害較大的裂縫，本文主要對(duì)混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生的類型及原因進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：混凝土橋梁；裂縫；成因中圖分類號(hào)：TU528文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：引言：近些年來(lái)，混凝土憑借抗壓強(qiáng)度高、耐久性好、原材料來(lái)源豐富、價(jià)格低等眾多優(yōu)點(diǎn)成為當(dāng)代應(yīng)用最廣的土建材料。其中混凝土橋梁成為混凝土的廣泛應(yīng)用之一。但混凝土抗拉強(qiáng)度低，易開(kāi)裂。一旦混凝土的裂縫寬度超過(guò)允許值，將會(huì)引起鋼筋腐蝕、混凝土碳化及保護(hù)層脫落，影響橋梁的正常使用，

2、給我們帶來(lái)了安全隱患。因此我們必須對(duì)裂縫的成因進(jìn)行分析，做到有針對(duì)性地對(duì)裂縫的發(fā)展加以控制。一、裂縫類型及成因1.荷載引起的裂縫7混凝土橋梁在常規(guī)靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫。橋梁結(jié)構(gòu)所承受的車輛荷載和風(fēng)荷載都是動(dòng)荷載，會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)變化的應(yīng)力。由于橋梁所采用的材料并非是均勻和連續(xù)的，實(shí)際上存在許多微小的缺陷，在循環(huán)荷載作用下，這些微缺陷會(huì)逐漸發(fā)展、合并形成損傷，并逐步在材料中形成宏觀裂紋。如果宏觀裂紋不得到有效控制，極有可能會(huì)引起材料、結(jié)構(gòu)的脆性斷裂。2.溫度變化引起的裂縫混凝土

3、具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化是混凝土容易發(fā)生變形，變形時(shí)由于遭到約束而在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。引起溫度變化的主要因素有：年溫差、日照、驟然降溫、水化熱、蒸汽養(yǎng)護(hù)或冬季施工措施不當(dāng)?shù)?。如日照和驟然降溫是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)溫度裂縫的最常見(jiàn)原因，主梁或橋墩面受太陽(yáng)暴曬后，溫度明顯高于其它部位，溫度梯度呈線性分布。由于受到自身的約束作用，導(dǎo)致局部拉應(yīng)力較大，出現(xiàn)裂縫。3.收縮引起的裂縫在實(shí)際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見(jiàn)的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和

4、縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和碳化收縮。（1）塑性收縮發(fā)生在混凝土澆筑后4-5h左右，此時(shí)水泥水化熱反應(yīng)激烈，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，此時(shí)混凝土尚未硬化，稱為塑性收縮。同時(shí)骨料因自重下沉，若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫。7（2）縮水收縮發(fā)生在混凝土結(jié)硬以后，因混凝土表層水分損失很快而內(nèi)部損失慢，從而導(dǎo)致不均勻收縮，表面收縮大而內(nèi)部收縮小，當(dāng)表面混凝土收縮變形受到內(nèi)部混凝土拉力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生收縮裂縫。4.施工工藝質(zhì)量引起的裂縫（1）保護(hù)層過(guò)厚或由

5、于操作人員亂踩已經(jīng)綁扎好的上層鋼筋，使承受負(fù)彎矩的鋼筋保護(hù)層加厚，導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減小，降低結(jié)構(gòu)抗彎承載能力，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。（2）混凝土振搗不密實(shí)、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面或空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或形成其他荷載裂縫的起源點(diǎn)。（3）混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，水分蒸發(fā)過(guò)多，引起混凝土坍落度過(guò)低，使得在混凝土表面出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。5.鋼筋銹蝕引起的裂縫（1）先銹后裂①混凝土保護(hù)層碳化：鋼筋外表砼保護(hù)層起保護(hù)鋼筋作用的機(jī)理是因?yàn)轫疟Ｗo(hù)層具有弱堿性，與鋼筋表面產(chǎn)生一層鈍化膜，從而保護(hù)鋼筋不被

6、銹蝕，俗稱堿性保護(hù)。但砼與空氣中的二氧化碳由水通過(guò)毛細(xì)孔與砼中氫氧化鈣起作用轉(zhuǎn)化為中性的碳酸鈣和水使這部分砼由堿性變成中性，也即PH值由原來(lái)的13降低到8～10，這就是砼碳化，當(dāng)保護(hù)層全被碳化，也就是失去堿性保護(hù)，在鋼筋表面不能繼續(xù)生成鈍化膜，當(dāng)外界有腐蝕物質(zhì)時(shí)，通過(guò)毛孔滲入到鋼筋表面而銹蝕，從而脹裂砼保護(hù)層先銹后裂。7②氯離子鋟蝕引起銹蝕：氯離子存在于鹽中，如氯化納，當(dāng)砼中含有氯離子時(shí)，砼堿度雖然較高，鋼筋周圍的砼尚未碳化，此時(shí)鋼筋也會(huì)出現(xiàn)銹蝕，這是因?yàn)槁入x子半徑小，活性大，具有很強(qiáng)穿透鈍化膜的

7、能力，氯離子首先吸附在鈍化膜有缺陷處，使氫氧化鐵反應(yīng)成易溶的氯化鐵，使鈍化膜局部破壞，產(chǎn)生坑蝕。（2）先裂后銹①受力裂縫的裂縫寬度過(guò)大，外界腐蝕物質(zhì)由直接通道而銹蝕鋼筋。②酸雨腐蝕先腐蝕砼保護(hù)層繼而銹蝕鋼筋。③骨料膨脹引起砼裂縫后再銹蝕鋼筋。6.地基基礎(chǔ)變形引起的裂縫由于基礎(chǔ)豎向不均勻，沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂?；A(chǔ)不均勻沉降的主要原因有：地質(zhì)勘察精度不夠、試驗(yàn)資料不準(zhǔn)，地基地質(zhì)差異太大，結(jié)構(gòu)荷載差異太大，結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類型差別大及地基凍脹等。7.凍

8、脹引起的裂縫大氣溫度低于零度時(shí)，吸水飽和的混凝土出現(xiàn)凍裂，游離的水變成冰，體積膨脹79%，因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。溫度低于零度和混凝土吸水飽和是發(fā)生凍脹破壞的必要條件。當(dāng)混凝土中骨料空隙多、吸水性強(qiáng)，骨料中含泥土等雜質(zhì)過(guò)多，水灰比偏大、振搗不密實(shí)，養(yǎng)護(hù)不良，使混凝土早期受凍等，均可導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生凍脹裂縫。二、防范橋梁混凝土出現(xiàn)裂縫的防治措施2.1橋梁混凝土設(shè)計(jì)方面的措施在設(shè)計(jì)方面，應(yīng)采取以下措施來(lái)防范橋梁混凝土出現(xiàn)裂縫：第一，最大程度減少應(yīng)力集中。結(jié)構(gòu)斷面突變是產(chǎn)生應(yīng)