桥梁混凝土裂缝探析

[摘 要]从常见裂缝特性、成因着手,在找出各种裂缝的防治措施,并提出简单的裂缝修补方法。

[关键词]裂缝;收缩;变形;耐久性

在桥梁建造和使用过程中,混凝土裂缝经常出现。是由于混凝土内部应力和外部荷载作用,以及温度变化等因素作用下形成的。一般正常大气条件下,荷载组合I作用下宽度小于0.2 mm的裂缝,荷载组合Ⅱ,Ⅲ作用下宽度小于0.25 mm的裂缝以及处于严重暴露情况下,宽度小于0.1 mm的裂缝都属于正常的工作裂缝。超出以上范围的裂缝属于非正常裂缝,会影响结构物的耐久性。混凝土裂缝的成因复杂而繁多,但就一些具体裂缝而言,总有主导原因。常见裂缝可分为荷载引起的裂缝、地基基础变形引起的裂缝、冻胀引起的裂缝、钢筋锈蚀引起的裂缝、收缩引起的裂缝、温度变化引起的裂缝等六大类。

一、混凝土裂缝特性及产生的原因

1.荷载引起的裂缝。混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称为荷载裂缝,主要有直接应力裂缝、次应力裂缝。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。

2.温度变化引起的裂缝。混凝土具有热胀冷缩的性质,当外部环境或结构内部温度发生变化,混凝土将发生变形,若变形遭到约束,则在结构内将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。

引起温度变化主要原因有:

(1)表面温度裂缝多由于温差较大引起的。混凝土浇筑之后,内外温差太大,导致表面出现裂缝。。

(2)深层贯穿裂缝多由于结构降温差值大,受外界的约束而引起。

3.收缩引起的裂缝。混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的,塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因,另外还有自身收缩和碳化收缩。收缩裂缝产生的主要原因是由于混凝土快速干燥,混凝土内水分的蒸发速率大于其泌水速率,在固体颗粒水面产生毛细管张力,混凝土自体收缩所产生的拉应力大于混凝土本身的抗拉强度而产生裂缝。

4.地基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)由于混凝土在塑性状态下其基础、支架等有不均匀沉降,使局部混凝土变形受约束而产生裂缝。

(2)由于重力作用使混凝土中较重颗粒下沉而使水泥浆上浮,当这种下沉受到钢筋、模板作用时就会产生裂缝。

5.钢筋锈蚀引起的裂缝。由于混凝土质量较差或保护层厚度不足,混凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土碱度降低,导致保护层混凝土开裂、剥离,沿钢筋纵向产生裂缝。

6.冻胀引起的裂缝。当大气温度低于零度时,吸水饱和的混凝土出现冰冻,游离的水转变成冰,体积膨胀9%,因而混凝土产生膨胀应力;同时混凝土凝胶孔中的过冰水(结冰温度在-78℃以下)在微观结构中迁移和重分布,使混凝土中膨胀力加大,混凝土强度降低,导致裂缝出现。

二、主要裂缝的防治措施

1.应该采取合理的计算模型、限制超过设计荷载。

2.预防混凝土温度裂缝,应合理安排混凝土浇筑顺序及速度,浇筑过程中降低温差。

3.预防收缩裂缝,应加强早期混凝土养护以降低混凝土中水分蒸发速率。

4.预防地基基础变形裂缝,科学设计支架搭设;在混凝土中加减水剂以减少混凝土泌水,以及浇筑前将基层和模板充分浇水湿透等。

5.防止钢筋锈蚀,设计时应根据规范要求控制裂缝宽度,采用足够的保护层厚度;施工时应控制混凝土的水灰比,加强振捣,同时严格控制含氯盐的外加剂用量。

6.冬季施工时,应防止冻胀引起的裂缝,采用加热保暖法。

通过文中的论述,使施工人员更加正确地认识裂缝成因,并能提出合理的防治措施,进一步提高桥梁工程的耐久性。