試述橋梁大體積混凝土裂縫成因和控制措施

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1、試述橋梁大體積混凝土裂縫成因和控制措施　　摘要：在橋梁建造和使用過程中，大體積混凝土裂縫經(jīng)常出現(xiàn)。大體積混凝土的裂縫是由于大體積混凝土內(nèi)部應(yīng)力和外部荷載作用，以及溫度變化等因素作用下形成的。有些裂縫在使用荷載或外界物理、化學(xué)因素的作用下，不斷擴(kuò)展，不但會(huì)影響大體積混凝土表面的美觀、減小鋼筋的大體積混凝土保護(hù)層厚度，而且易引發(fā)大體積混凝土面層剝落，加速鋼筋的銹蝕，降低大體積混凝土的抗凍性及耐久性，嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生垮塌事故，所以必須加以控制。本文通過現(xiàn)場(chǎng)施工管理，從設(shè)計(jì)，施工的角度，分析了造成橋梁結(jié)構(gòu)中大體積混凝土裂縫的原因，并提

2、出如何預(yù)防，檢查和處理大體積混凝土裂縫的主要的技術(shù)措施。關(guān)鍵詞：橋梁工程大體積混凝土裂縫原因控制中圖分類號(hào)：U448文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A引言隨著國(guó)家建設(shè)投資的發(fā)展，市政工程的投入進(jìn)一步加大，各類橋梁在市政工程的應(yīng)用日益廣泛，大體積混凝土在橋梁結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的越來(lái)越多，而且主要應(yīng)用于主要受力部分，但是，相應(yīng)暴露出來(lái)的問題也越來(lái)越多，其中，大體積混凝土的裂縫問題，尤為突出。61橋梁大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因大體積混凝土結(jié)構(gòu)通常具有以下特點(diǎn)：混凝土是脆性材料，抗拉強(qiáng)度只有抗壓強(qiáng)度的1／10左右。大體積混凝土的斷面尺寸較大，由于水泥的水化熱會(huì)

3、使混凝土內(nèi)部溫度急劇上升；以及在以后的降溫過程中，在一定的約束條件下會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的拉應(yīng)力。大體積混凝土結(jié)構(gòu)中通常只在表面配置少量鋼筋，或者不配鋼筋。因此，拉應(yīng)力要由混凝土本身來(lái)承擔(dān)。1.1荷載引起的裂縫大體積混凝土橋梁在常規(guī)靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱為荷載裂縫，歸納起來(lái)主要有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫。直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。產(chǎn)生原因有：①對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，計(jì)算模型不合理，結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實(shí)際受力不符，荷載少算或漏算；內(nèi)力與配筋計(jì)算錯(cuò)誤，結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)未考慮施工的可行性，設(shè)計(jì)截面不足；鋼

4、筋設(shè)計(jì)偏少或布置錯(cuò)誤，結(jié)構(gòu)剛度不夠等…。②施工時(shí)不加限制地堆放施工機(jī)具、材料；不了解預(yù)制結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，隨意翻身、起吊、運(yùn)輸、安裝；不按設(shè)計(jì)圖施工、擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序、改變結(jié)構(gòu)受力模式；未對(duì)結(jié)構(gòu)作疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算等。③在使用階段，超過設(shè)計(jì)荷載的重型車輛過橋、車輛撞擊、發(fā)生大風(fēng)、大雪、地震、爆炸等。61.2溫度變化引起的裂縫混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)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(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫的特征主要是表面裂縫的走向一般無(wú)規(guī)律性，深層

5、或貫穿裂縫的走向一般與主筋平行或接近平行；裂縫寬度大小不一，受溫度變化的影響熱細(xì)冷寬。1.3收縮引起的裂縫大體積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(nèi)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(xì)管張力，混凝土自體收縮所產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土本身的抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生裂縫。收縮引起的裂縫是不規(guī)則斜裂縫，在鋼筋以上，似龜紋，常開始出現(xiàn)在現(xiàn)澆混凝土后數(shù)周或數(shù)月之間。1.4地基基礎(chǔ)變形引起的裂縫基

6、礎(chǔ)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(chǔ)、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(dāng)這種下沉受到鋼筋、模板作用時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂縫。61.5鋼筋銹蝕引起的裂縫由于大體積混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足，混凝土保護(hù)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，或由于氯化物介入，鋼筋周圍氯離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng)，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來(lái)增長(zhǎng)約2倍～4倍，從而對(duì)周圍混凝土產(chǎn)

7、生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫。1.6凍脹引起的裂縫當(dāng)大氣溫度低于零度時(shí)，吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍，游離的水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹9％，因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力；同時(shí)混凝土凝膠孔中的過冰水(結(jié)冰溫度在一78℃以下)在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布，使混凝土中膨脹力加大，混凝土強(qiáng)度降低，導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。2大體積混凝土裂縫的控制措施2.1摻加外加料和外加劑在大體積混凝土中摻入一定量的粉煤灰后，可以增加混凝土的密實(shí)度，提高抗?jié)B能力，改善混凝土的工作度，降低最終收縮值，減少水泥用量。要降低大體積混凝土的水泥水化熱引起的內(nèi)

8、部溫升，防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)溫度裂縫，利用粉煤灰作混凝土的摻合料是最有效的方法之一。外加劑可以從以下幾個(gè)方面來(lái)選擇。UFA膨脹劑，它可以等量替換水泥。并且是混凝土產(chǎn)生適度的膨脹。一方面保證混凝土的密實(shí)度，另一方面使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓力，以抵消混凝土中產(chǎn)生的部分拉應(yīng)力。62.2大體積混凝土的骨料控制在