探析桥梁混凝土裂缝的原因

1、探析桥梁混凝土裂缝的原因 在桥梁建筑和使用过程中，混凝土裂缝常常消失。混凝土的裂缝是因为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，荷载组合作用下宽度小于0.2mm的裂缝，荷载组合宽度小于0.25mm的裂缝以及处于严峻裸露状况下，宽度小于0.1mm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，终究会影响结构物的耐久性。 一、混凝土裂缝特性及产生的缘由 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，归纳起来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。产生缘由有： （1）对结构

2、举行计算时，计算模型不合理，结构受力假设与实际受力不符，荷载少算或漏算；内力与配筋计算错误，结构平安系数不够；结构设计未考虑施工的可行性，设计截面不足；钢筋设计偏少或布置错误，结构刚度不够等？ （2）施工时不加限制地堆放施工机具、材料；不了解预制结构受力特点，任意翻身、起吊、运送、安装；不按设计图施工、擅自更改结构施工挨次、转变结构受力模式；未对结构作疲惫强度验算等。 （3）在使用阶段，超过设计荷载的重型车辆过桥、车辆撞击、发生大风、大雪、地震、爆炸等。 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

3、应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度裂缝的特征主要是表面裂缝的走向一般无逻辑性，深层或贯通裂缝的走向一般与主筋平行或临近平行；裂缝宽度大小不一，受温度变化的影响热细冷宽。表面温度裂缝常消失在现浇混凝土1d-2d之间，深层温度裂缝与贯通温度裂缝常开头消失在现浇混凝土21d后。引起温度变化主要缘由有： （1）表面温度裂缝多因为温差较大引起的。如大体积混凝土（厚度超过2m）浇筑之后因为水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温差太大，导致表面消失裂缝。在冬季施工时，过早除掉保温层，或受寒潮突击，都导致混凝土因早期强度低而产生裂缝。此外当预制构件采用蒸汽养护时，因为降温过快或构件急于出池，急速揭盖

4、均使混凝土表面收缩，产生裂缝。 （2）深层贯通裂缝多因为结构降温差值大，受外界的约束而引起。如现浇桥台混凝土或大体积刚性扩大基础，浇筑在坚硬的地基上，未实行隔离等放松约束措施或收缩缝间距过大。在混凝土浇筑时，温度很高，加上水泥水化热的温度上升很大，使温度更高。当混凝土冷却收缩时，所有或部分受到地基或其他外部结构的约束，在混凝土内部消失很大拉应力，进而产生降温收缩裂缝，这类裂缝有时成贯通状。 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缘由，另外还有自身收缩和碳化收缩。收缩裂缝产生的主要缘由是因为混凝土迅速干燥，混凝土内水分的蒸发速率

5、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。收缩引起的裂缝是不规章斜裂缝，在钢筋以上，似龟纹，常开头消失在现浇混凝土后数周或数月之间。 4.地基基础变形引起的裂缝因为基础竖向不匀称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。地基基础变形引起的裂缝常消失在钢筋上方，结构变化处，常开头消失在现浇混凝土10min到3h内。基础不匀称沉降的主要缘由有： （1）因为混凝土在塑性状态下其基础、支架等有不匀称沉降，使局部混凝土变形受约束而产生裂缝。 （2）因为重力作用使混凝土中较重颗粒下沉而使水泥浆上浮，

6、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因为混凝土质量较差或庇护层厚度不足，混凝土庇护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面，使钢筋四周混凝土碱度降低，或因为氯化物介入，钢筋四周氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比本来增长约2倍4倍，从而对四周混凝土产生膨胀应力，导致庇护层混凝土开裂、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，吸水饱和的混凝土消失冰冻，游离的水改变成冰，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

7、迁移和重分布，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，导致裂缝消失。 二、主要裂缝的防治措施 1.荷载裂缝应当实行合理的计算模型、限制施工机具的堆放、限制超过设计荷载的重型车辆过桥等方法避开结构产生荷载裂缝。 2.温度裂缝为预防混凝土温度裂缝，应合理安顿混凝土浇筑挨次及浇筑速度，在混凝土浇筑过程中降低部分温差。夏季施工时骨料要洒水降温，冬季施工时混凝土表面应掩盖保温。 3.收缩裂缝为预防收缩裂缝，应加强早期混凝土养护以降低混凝土中水分蒸发速率，方法是在结构外露面掩盖麻袋、海绵，然后举行浇水养护。 4.地基基础变形引起的裂缝为预防地基基础变形裂缝的措施主要有基础处理，科学设计支架搭设，对支架举行全面积预压以消退非弹性变形；在混凝土中加减水剂以削减混凝土泌水，确保混凝土庇护层厚度，混凝土施工时举行二次抹面；以及浇筑前将基层和模板充分浇水湿透等。 5.钢筋锈蚀引起的裂缝要防止钢筋锈蚀，设计时应按照规范要求控制裂缝宽度，采用足够的庇护层厚度；施工时应控制混凝土的水灰比，加强振捣，最大限度地保证混凝土自身密实、完好，保持高碱度和防止有害离子入侵；