橋梁混凝土裂縫的施工控制技術(shù)
發(fā)布時間：2014-02-25 共2頁
1 前言
橋梁混凝土結(jié)構(gòu)工程的裂縫是一個帶有醬遍性且被工程界很為關(guān)注的問題。橋梁混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因。以下分析了橋梁混凝土裂縫的種類，產(chǎn)生的原因及相應(yīng)的處理措施。
2 裂縫的類型及產(chǎn)生的原因
2.1 從受力的角度劃分
可將裂縫分為結(jié)構(gòu)型裂縫和非結(jié)構(gòu)型裂縫。結(jié)構(gòu)型裂縫主要是由受力引起的，如各種結(jié)構(gòu)在主要荷載作用下，抗拉、抗震強(qiáng)度不足，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在張拉，溫度收縮引起的次應(yīng)力，連續(xù)基礎(chǔ)不均勻沉降以及溫度應(yīng)力等。這類裂縫基本上是不允許出現(xiàn)的。非結(jié)構(gòu)型裂縫是非受力因素引起的，如施工不當(dāng)、氣候影響等，對這類裂縫。則視承載力的類型和結(jié)構(gòu)的型式，對結(jié)構(gòu)的寬度有所限制，裂縫超過0.15mm者必須處理。
2.2 從裂縫的成因劃分
可將裂縫分為溫度引起的裂縫、收縮引起的裂縫、鋼筋銹蝕引起的裂縫、沉降引起的裂縫、凍脹引起的裂縫、施工材料質(zhì)量引起的裂縫及施工裂縫等。
溫度變化引起的裂縫混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時。混凝土將發(fā)生變形，一旦變形受阻，則會在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時，即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些跨徑橋梁中。溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超出活載應(yīng)力。
收縮引起的裂縫。收縮裂縫是混凝土因收縮而發(fā)生的體積變化，它主要包括塑性收縮裂縫和干縮裂縫。塑性收縮裂縫主要發(fā)生在初凝開始，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)之前。此時水泥水化反應(yīng)劇烈，會出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮。收縮時，表層受到深層混凝土以及模板、鋼筋的制約，使由軟變硬中的塑態(tài)混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而形成微裂縫。而干縮裂縫則多發(fā)生在混凝土硬化前后。此時混凝土表層水分散發(fā)快，內(nèi)部散發(fā)慢，因此產(chǎn)生表面收縮、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮。表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束。致使表面混凝土承受拉力，當(dāng)表面混凝土受到的拉應(yīng)力超過其抗拉強(qiáng)度時，就會產(chǎn)生收縮裂縫。
沉降引起的裂縫。由于基礎(chǔ)產(chǎn)生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。當(dāng)其超過混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度時，結(jié)構(gòu)開裂。
鋼筋銹蝕引起的裂。由于混凝土質(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。鋼筋中鐵離子含量較高，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增長約2-4倍，從而對周圍混凝土產(chǎn)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，并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱。結(jié)構(gòu)承載力下降，并將誘發(fā)其他形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。
凍脹引起的裂縫。混凝土構(gòu)件是非勻質(zhì)密實構(gòu)件，其內(nèi)部存在各種空隙，當(dāng)處于吸水飽和狀態(tài)的混凝土溫度低于0℃時，內(nèi)部水分凍結(jié)，體積膨脹9％，使混凝土因膨脹而產(chǎn)生拉應(yīng)力導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。冬季施工時，對預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施，也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。溫度低于0℃和混凝土吸水飽和，是發(fā)生凍脹破壞的必要條件。另外，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)過多；混凝土水灰比偏、振搗不密實；養(yǎng)護(hù)不足使混凝土早期受凍等，均可能導(dǎo)致混凝土凍脹裂縫。
施工材料質(zhì)量引起的裂縫。由于施工中配置混凝土所用材料不合格，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。因此。在材料選擇時應(yīng)做到：優(yōu)選材質(zhì)，提高混凝土的抗拉性能；應(yīng)用微膨脹外加劑，改善混凝土的收縮性能；選用有效的緩凝高效堿水劑和粉煤灰。提高體積混凝土的和易性，減少水化、配合比設(shè)計時最限度地增加粗骨料用量，減小水泥用量。
施工裂縫。施工裂縫比較普遍。上述幾種裂縫中實際上都包含有施工因素，除此之外。在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運輸、堆放、拼裝、吊裝、預(yù)應(yīng)力張拉、管道抽拔、現(xiàn)澆橋面及支座安裝等過程中，若施工工藝不合理。都將導(dǎo)致混凝土構(gòu)件開裂。
橋梁混凝土結(jié)構(gòu)工程的裂縫是一個帶有醬遍性且被工程界很為關(guān)注的問題。橋梁混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因。以下分析了橋梁混凝土裂縫的種類，產(chǎn)生的原因及相應(yīng)的處理措施。
2 裂縫的類型及產(chǎn)生的原因
2.1 從受力的角度劃分
可將裂縫分為結(jié)構(gòu)型裂縫和非結(jié)構(gòu)型裂縫。結(jié)構(gòu)型裂縫主要是由受力引起的，如各種結(jié)構(gòu)在主要荷載作用下，抗拉、抗震強(qiáng)度不足，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在張拉，溫度收縮引起的次應(yīng)力，連續(xù)基礎(chǔ)不均勻沉降以及溫度應(yīng)力等。這類裂縫基本上是不允許出現(xiàn)的。非結(jié)構(gòu)型裂縫是非受力因素引起的，如施工不當(dāng)、氣候影響等，對這類裂縫。則視承載力的類型和結(jié)構(gòu)的型式，對結(jié)構(gòu)的寬度有所限制，裂縫超過0.15mm者必須處理。
2.2 從裂縫的成因劃分
可將裂縫分為溫度引起的裂縫、收縮引起的裂縫、鋼筋銹蝕引起的裂縫、沉降引起的裂縫、凍脹引起的裂縫、施工材料質(zhì)量引起的裂縫及施工裂縫等。
溫度變化引起的裂縫混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時。混凝土將發(fā)生變形，一旦變形受阻，則會在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時，即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些跨徑橋梁中。溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超出活載應(yīng)力。
收縮引起的裂縫。收縮裂縫是混凝土因收縮而發(fā)生的體積變化，它主要包括塑性收縮裂縫和干縮裂縫。塑性收縮裂縫主要發(fā)生在初凝開始，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)之前。此時水泥水化反應(yīng)劇烈，會出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮。收縮時，表層受到深層混凝土以及模板、鋼筋的制約，使由軟變硬中的塑態(tài)混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而形成微裂縫。而干縮裂縫則多發(fā)生在混凝土硬化前后。此時混凝土表層水分散發(fā)快，內(nèi)部散發(fā)慢，因此產(chǎn)生表面收縮、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮。表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束。致使表面混凝土承受拉力，當(dāng)表面混凝土受到的拉應(yīng)力超過其抗拉強(qiáng)度時，就會產(chǎn)生收縮裂縫。
沉降引起的裂縫。由于基礎(chǔ)產(chǎn)生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。當(dāng)其超過混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度時，結(jié)構(gòu)開裂。
鋼筋銹蝕引起的裂。由于混凝土質(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。鋼筋中鐵離子含量較高，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增長約2-4倍，從而對周圍混凝土產(chǎn)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，并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱。結(jié)構(gòu)承載力下降，并將誘發(fā)其他形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。
凍脹引起的裂縫。混凝土構(gòu)件是非勻質(zhì)密實構(gòu)件，其內(nèi)部存在各種空隙，當(dāng)處于吸水飽和狀態(tài)的混凝土溫度低于0℃時，內(nèi)部水分凍結(jié)，體積膨脹9％，使混凝土因膨脹而產(chǎn)生拉應(yīng)力導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。冬季施工時，對預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施，也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。溫度低于0℃和混凝土吸水飽和，是發(fā)生凍脹破壞的必要條件。另外，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)過多；混凝土水灰比偏、振搗不密實；養(yǎng)護(hù)不足使混凝土早期受凍等，均可能導(dǎo)致混凝土凍脹裂縫。
施工材料質(zhì)量引起的裂縫。由于施工中配置混凝土所用材料不合格，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。因此。在材料選擇時應(yīng)做到：優(yōu)選材質(zhì)，提高混凝土的抗拉性能；應(yīng)用微膨脹外加劑，改善混凝土的收縮性能；選用有效的緩凝高效堿水劑和粉煤灰。提高體積混凝土的和易性，減少水化、配合比設(shè)計時最限度地增加粗骨料用量，減小水泥用量。
施工裂縫。施工裂縫比較普遍。上述幾種裂縫中實際上都包含有施工因素，除此之外。在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運輸、堆放、拼裝、吊裝、預(yù)應(yīng)力張拉、管道抽拔、現(xiàn)澆橋面及支座安裝等過程中，若施工工藝不合理。都將導(dǎo)致混凝土構(gòu)件開裂。
