混凝土桥墩非结构裂纹成因及受力特性分析

1、混凝土桥墩非结构裂纹成因及受力特性分析摘要：钢筋混凝土结构是目前建筑领域最常见的结构形式之一，钢筋混凝土结构裂缝普遍存在，不仅影响了美观需求，还严重影响着结构的耐久性和安全性，本文对裂缝的类型、产生裂缝的原因以及预防措施等方面进行了探讨。关键词：钢筋混凝土裂缝探讨钢筋混凝土结构是多种建筑结构形式之一，钢筋和混凝土之所以能够有效地结合在一起而共同工作，主要是由于混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘接力。混凝土的抗压能力较强而抗拉能力较弱，钢材的抗拉和抗压能力都很强，为了充分利用材料的性能，把混凝土和钢筋这两种材料结合在一起共同工作，使混凝土主要承受压力，钢筋主要承受拉力以满足工程结构的使用

2、要求。钢筋混凝土结构整体抗裂性稍差，在正常使用时往往带裂缝工作。但是，裂缝数量、宽度有一定的限值。1裂缝的类型混凝土是由多种材料组成的非匀质脆性材料，具有较高的抗压强度、良好的耐久性及抗拉强度低、抗变形能力差、易开裂的特性。混凝土裂缝可分为肉眼不可见的微观裂缝”和肉眼可见的宏观裂缝”。目前，借助于现代化的实验设备，可以证实在尚未承受荷载的混凝土结构中存在着肉眼看不见的微观裂缝。微观裂缝宽度一般在0.05毫米以下，主要有以下三种：混凝土骨料与水泥石粘结面上的裂缝、水泥浆中的水泥石裂缝、骨料本身的骨料裂缝。微观裂缝在混凝土中的分布是不规则、不管穿的，有微观裂缝的混凝土可以承受拉力。宏观裂缝的宽度一

3、般不小于0.05毫米，是微观裂缝扩展的结果。所以，在混凝土配制过程中水泥和粗细骨料的选择非常重要。2裂缝产生的原因。在工程施工或使用过程中，若混凝土材料选材、配比不当或外荷载发生变化、震动以及当温度发生较大变化、地基产生不均匀沉降时，都有可能出现裂缝。2.1材料选用混凝土是由水泥、砂子、石子和水按照一定的比例配制出的一种非匀质材料，不同的工程部位所需混凝土强度不同。不同强度的混凝土施工配合比不同，在配制混凝土时既要满足设计的强度等级、施工要求的和易性、使用要求的耐久性，又要做到节约水泥和降低混凝土成本。水泥的种类有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等多种，每种水泥的主要特性和适用范围又

4、不尽相同，如硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的水化热较大、耐腐蚀及耐水性较差，就不适用于大体积混凝土和受化学侵蚀、压力水作用及海水侵蚀的工程。砂子和石子在混凝土中起骨架作用，粒径在4.75毫米以下者称为砂子，粒径在4.75毫米以上者称为石子。砂子按细度模数分为粗、中、细三种规格。在拌制混凝土时一般采用中砂，若砂子过粗，则拌制的混凝土粘聚性较差，容易产生离析、沁水现象；若砂子过细，需包裹砂子表面的水泥浆较多，水泥用量较多，水化热较大。用级配良好的砂配制混凝土，不仅节约水泥，还可提高混凝土的和易性、密实度和强度，减少裂缝。石子包括碎石和卵石，碎石表面粗糙，多棱角，与水泥粘接力较强，不易产生微观裂缝，配制

5、的混凝土强度较高；卵石表面光滑，少棱角，与水泥粘接力较差，易产生微观裂缝，配制的混凝土强度较低。另外，砂石中常含有粘土、淤泥、有机物、硫化物及硫酸盐等有害杂质，根据所配制混凝土的强度等级，这些杂质的含量要控制在一定的范围内，否则会降低混凝土的强度、抗冻性和抗磨性，并增大混凝土的干缩，引起混凝土的裂缝。配制混凝土所用的水和外加剂也要遵守严格的规定。拌制混凝土宜采用饮用水，当采用其他水源时，水质应符合国家现行标准混凝土拌合用水标准JGJ63的规定；混凝土外加剂的质量及应用技术应符合现行国家标准混凝土外加剂GB8076、混凝土外加剂应用技术规范GB50119等和有关环境保护的规定。建筑面积约两万多平

6、方米的山东烟台汽车东站楼垮垮”工程经中央电视台焦点访谈报道后，一夜成了全国关注的焦点。候车大厅的天花板水泥脱落，承载楼梯的大梁被严重锈蚀的钢筋几乎成了粉末状，触目惊心。造成这种状况的原因有多种，但是据说拌制混凝土的水竟然用的是海水，海水中氯化物含量较高，对钢筋锈蚀非常严重，这不单单是产生混凝土裂缝的问题了，已经严重影响了结构的稳定性。所以说，在配制混凝土时，材料的选择是相当重要的一个环节。2.2外荷载的变化或震动施工或使用过程中，结构受外荷载的影响可能产生裂缝。现浇混凝土构件在没有达到一定的强度之前就受外荷载的影响，或虽然达到了设计强度，但是这些外荷载若超出了构件所能承受的最大设计强度，也会产

7、生裂缝甚至会产生安全问题。目前市区土地供应紧张的情况下，所建建筑物越来越高、间距越来越近，地基越挖越深，有的米取打桩技术、甚至采取爆破的施工技术，引起很大的震动，这样势必会影响临近建筑物的安全性。由打桩、爆破施工引起的已有邻近建筑物产生裂缝的情况也越来越多。2.3外界温度的变化和地基的不均匀沉降建筑物由于外界温度的变化、地基的不均匀沉降，使结构内部产生附加应力和变形，若处理不当，将会产生裂缝甚至倒塌。建筑物受温度变化产生热胀冷缩，在内部产生温度应力，若建筑物超过一定的长度或建筑平面变化较多，建筑物会因热胀冷缩变形较大产生开裂。另外，有的同一建筑物相邻部分的高度相差较大或荷载相差悬殊、建筑平面形

8、状复杂、地基土壤类型不尽相同，就有可能会产生地基的不均匀沉降，建筑物发生开裂。2.4施工原因钢筋混凝土结构工程在施工过程中，若不严格按照规范进行，很可能产生混凝土裂缝甚至工程事故。由施工引起的裂缝因素很多。不按照设计图纸进行配筋，偷工减料钢筋间距过大引起钢筋之间的混凝土开裂；混凝土保护层最小厚度不符合要求引起开裂。模板的安装和拆除不符合要求。模板及其支架应具有足够的承载能力、刚度和稳定性，能可靠地承受浇筑混凝土的重量、侧压力和施工荷载。模板应根据构件的类型和构件跨度在混凝土达到设计强度标准值的一定百分比以后进行拆除，并按一定的顺序，先拆非承重模板，后拆承重模板；先拆侧模板，后拆底模板。若模板支

9、撑力不够或过早拆除都可能产生裂缝。混凝土的浇筑、振捣、养护等方面的原因。混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不应超过其初凝时间，同一施工段的混凝土应连续浇筑，并应在底层混凝土初凝之前将上层混凝土浇筑完成。混凝土的振捣要适度，并要根据不同的构件选择适当的振动器。混凝土浇筑后要根据气候条件及时养护，养护的时间要达到一定的要求，强度未达到1.2N/mm2前，不得在其上踩踏或安装模板及支架。浇筑混凝土时要注意内外温差的影响，特别是大体积混凝土。大体积混凝土在浇筑后，水泥水化热量大而且在内部不易散发，而表面散热较快，形成较大的内外温差，在混凝土内部就会产生压应力，在表面则产生拉应力，若温差过大，拉应力超过一

10、定的限度就会在混凝土表面产生裂缝。3预防裂缝的措施虽然钢筋混凝土结构裂缝是较为普遍的现象，并且有的裂缝是我们肉眼所看不到的，但是如果我们不采取有效的措施预防裂缝，有防水要求的部位会产生渗水、漏水，轻则影响美观，重则会影响结构的耐久性和使用寿命，甚至会影响结构的安全性。根据产生裂缝的不同原因，采取不同的措施来预防裂缝的产生或抑制其发展。3.1严格控制拌制混凝土所用材料质量，并且配制计量要准确。拌制混凝土所用的水泥体积安定性要合格，水泥安定性不良会导致构件产生膨胀性裂纹或翘曲变形；水泥中碱含量要符合国家规定，碱含量过高会锈蚀混凝土内的钢筋，使钢筋和混凝土之间产生裂缝；根据工程实际情况尽量选用水化热

11、较低的水泥，以减少由内外温差引起的裂缝。砂石中有害杂质的含量应控制在规定的范围之内，否则会降低混凝土的强度，腐蚀混凝土中的钢筋，产生裂缝。尽量不选择细砂拌制混凝土，因混凝土硬化后干缩较大，易产生表面微裂缝。石子应具有一定的强度和坚固性，否则容易产生骨料裂缝。另外，也要严格控制拌制混凝土所用水的质量和外加剂的质量。控制拌制混凝土所用材料的质量是预防裂缝的第一步。3.2根据工程实际情况设置变形缝。沿建筑物长度方向每隔一定距离或结构变化较大处预留缝隙，将建筑物断开，以保证各部分建筑物在温度发生变化时由足够的变形宽度而不至于产生裂缝。在建筑平面复杂、高度变化较多或荷载相差悬殊时，设置沉降缝以满足建筑物

12、各部分不均匀沉降在垂直方向的自由变形而不至于产生裂缝。3.3加强施工管理。严格按照设计和施工规范的要求进行施工和管理，加强对施工人员、业主代表和监理人员的教育和管理。浇筑混凝土前注意对配筋和模板工程的验收。钢筋的位置、品种、规格、数量要符合图纸的设计要求，各项性能指标和保护层厚度也要满足规范的要求，对锈蚀的钢筋要进行除锈处理。模板及支架要有足够的刚度和强度，安装偏差要在允许的范围之内，模板内的杂物要清理干净。混凝土浇筑时选择合适的振动器，保证其均匀密实，浇筑后要及时养护，气候炎热时要做好降温措施，寒冷时要注意保温，为混凝土硬化创造必要的温度、湿度等条件，以避免产生过大的温度应力，造成开裂。目前，大多建设工程都是根据工种的不同采用劳务分包的形式进行建设，并且施工所用混凝土大多是商品混凝土，采用泵送的方式进行浇筑。因此无论是钢筋工制作、绑扎或焊接钢筋，模板工制作、安装模板，还是混凝土工浇筑、振捣、养护混凝土等各个环节都要遵守严格的规范规定，以减少裂缝的出现，否则，即便出现裂缝问题也难于查找责任。在钢筋混凝土结构施工过程或使