混凝土桥梁病害诊断及维修加固技术课件

混凝土桥梁病害诊断及维修加固技术

精选课件1混凝土桥梁病害诊断及维修加固技术

精选课件1

第一章

混凝土桥梁病害诊断技术混凝土桥梁病害的主要表现形式：1、

裂缝2、

变形（变位）3、

腐蚀对混凝土结构而言，其病害的最终形式是裂缝。裂缝可分为两类：1、

非荷载裂缝――材料自损、劣化（由于材料自身内力引起裂缝）2、

荷载裂缝――外力裂缝（由于外力、轴线变形或支承变位引起的裂缝）虽然裂缝在规范里是作为正常使用状态中耐久精选课件2第一章

混凝土桥梁病害诊断技术精选课件2

性来评价，但结构损坏乃致倒塌往往是从裂缝的扩展开始的，由安全状态随着时间的延伸而逐渐转化为不安全状态，因此结构耐久性问题实质也是安全问题，必须引起重视。第一节

非荷载裂缝一、

混凝土收缩裂缝1、

混凝土收缩原因混凝土组成：粗骨料

细骨料胶结料：水泥＋水→水化→水泥凝胶体→水泥石混凝土收缩实为水泥石收缩，有三种原因：精选课件3性来评价，但结构损坏乃致倒塌往往是从裂缝的扩展开始的，由安

1）化学收缩－水化过程中体积缩小2）物理收缩－自由水蒸发、干燥引起体积缩小3）碳化收缩－空气中CO2与混凝土中Ca(OH)2发生化学反应，产生CaCO3折出水分蒸发，促使体积缩小。2、混凝土收缩裂缝的原因－自由收缩受到约束当收缩受到约束而产生的拉应变大于当时砼的极限拉应变就会产生与拉应力方向相垂直的裂缝。1)砼构件表面收缩龟裂（图1）精选课件41）化学收缩－水化过程中体积缩小精选课件4

图1混凝土表面龟裂这类收缩裂缝多数是混凝土构件表层由于养护不当，表层失水、干缩所造成。这类裂缝一般不深，多数深度不超过钢筋保护层厚度。2）墩台混凝土的竖向收缩裂缝①在岩石基础上浇筑的墩台混凝土，混凝土墩身要收缩，岩石基础不收缩，由此产生收缩精选课件5精选课件5

差，岩石基础阻止墩身砼收缩而在横向产生拉应力，当该拉应力大于该时段的混凝土极限拉应变就会产生竖向裂缝，这类墩身、台身的竖向裂缝为下宽上细，当台身较厚，由于表层收缩大、内部收缩小，因此显示表层裂缝宽些、内部裂缝细些，一般不贯通（图2）。图2岩石基础上砼桥台竖直裂缝精选课件6差，岩石基础阻止墩身砼收缩而在横向产生拉应力，当该拉应②在先浇筑好的砼承台上再浇筑薄壁砼墙身（C30，水灰比达0.63，泵送砼）。由于第一次浇筑的砼龄期长些，其收缩已完成一部分，后期收缩要小一些，但后浇的薄壁墙身收缩显然要大于先浇部分砼的后期收缩量，导致产生收缩差而裂缝（图3）。由于墙体薄，故裂缝贯通。图3在先浇注的砼承台上浇注桥台墙身的砼收缩裂缝精选课件7②在先浇筑好的砼承台上再浇筑薄壁砼墙身（C30，水灰比达3)预制T梁由于钢模拆除不及时，造成腹板竖向裂缝，图4为苏嘉杭高速公路T梁收缩裂缝。图4钢模板拆模引起T梁收缩裂缝精选课件83)预制T梁由于钢模拆除不及时，造成腹板竖向裂缝，图4为苏4）

老桥混凝土腹板的碳化收缩现象如苏式T梁腹板经常发现枣核形裂缝，即二端细，中间粗。裂缝下端细是由于下缘配筋量大，裂缝上端由于逐渐上伸到受压区而消失。裂缝中间粗有二个原因：一是腹板水平钢筋少；二是在原有裂缝基础上，由于碳化收缩而使裂缝宽度增宽，图5为苏式T梁裂缝状况。图5苏式T梁裂缝精选课件94）

老桥混凝土腹板的碳化收缩现象精选课件95）

预制构件拼装湿接头收缩裂缝的危害（1）拱片之间的横系梁、横隔板的湿接头产生收缩裂缝后，大大减弱桥梁横向整体性（图6）。精选课件105）

预制构件拼装湿接头收缩裂缝的危害精选课件10

图6刚架拱（苏州金鸡桥）横隔板湿接头收缩裂缝精选课件11精选课件11①造成拱片顶部桥面顺桥向裂缝（图7）。图7刚架拱桥面纵向裂缝②

荷载横向分布集中，降低承载能力。③产生横向摇摆。精选课件12①造成拱片顶部桥面顺桥向裂缝（图7）。精选课件12

（2）空心板梁铰缝砼收缩产生缝隙后，当桥面铺装钢筋配筋率低时，易造成桥面沿梁长产生顺桥向裂缝，降低横桥向整体性，使荷载横向分布集中，并由此降低桥梁承载能力。6）空心板梁封头板砂浆收缩裂缝引起渗水（图8），使空腔内聚积大量水，曾经在一块空心板梁的空腔底部钻一孔，

出水量达0.6m3，对普通钢筋砼空心板梁的受力裂缝在受荷时张开内部水渗出，导致钢筋锈蚀严重。精选课件13精选课件13

图8空心板梁封头板砂浆收缩裂缝渗水7）中层式拱吊杆上端封锚砼因收缩裂缝渗水，通过锚头孔隙流水钢束而锈蚀。图9~图10为合肥寿春桥吊杆上端封锚砼四周的收缩裂缝和积水。图11为寿春桥吊杆钢丝索严重锈蚀（采用黄油保护）。精选课件14精选课件14

图9寿春路桥中承式拱吊杆顶端封锚砼周边收缩裂缝精选课件15精选课件15图10寿春路桥中承式拱吊杆顶端封锚处有5cm厚积水精选课件16精选课件16图11寿春路桥吊杆钢管内部黄油由于钢丝锈蚀物混合成咖啡渣状并含水份精选课件17精选课件173、

解决方法1）

采用补偿收缩砼补偿收缩砼是在普通砼中按规定比例掺加有效膨胀剂，如UEA用量为水泥用量的12～14％，可防止产生收缩裂缝。2）

收缩裂缝，一般采用裂缝封闭方法解决①

注入稀环氧树脂胶②

凿槽后采用无收缩水泥基专用修补砂浆修补③

裂缝较深者凿槽后采用高强度免振无收缩砂浆修补④涂抹渗透结晶型水泥基浆料，封闭裂缝。精选课件183、

解决方法精选课件18

由于混凝土刚浇筑、振捣，抹面压光后，混凝土在自重作用下仍有继续沉缩趋势，此时受到钢筋阻碍（图12-a），或模板约束（图12-b），就会产生裂缝。

图12混凝土沉落裂缝a—钢筋阻碍的沉落裂缝b—模板阻碍的沉落裂缝精选课件19由于混凝土刚浇筑、振捣，抹面压光后，混凝土在自重作用下仍有1、原因：①振捣不充分

②漏浆③跑模④

模板刚度不够⑤

砼保护层太薄⑥

砼坍落度过大⑦

空心板梁空腔气囊漏气（图13）精选课件20精选课件20

图13空心板浇筑砼初凝后因气

囊漏气而产生裂缝

精选课件21

图13空心板浇筑砼初凝后2、后果：这类裂缝一般为表层裂缝。

3、处理：①沿裂缝凿U型槽、采用专用修补砂浆修补

②这类裂缝较密时可整片凿除混凝土保护层，采用免振自流平砂浆修补。

三、钢筋锈蚀引起的裂缝

砼中钢筋产生锈蚀后，由于锈皮会吸湿产生化学反应而膨胀，其体积将增大2～4倍，从而胀裂砼保护层。

对于钢筋锈蚀，首先要分析是先锈后裂，还是先裂后锈。

1)先锈后裂精选课件222、后果：这类裂缝一般为表层裂缝。

3、处理：①沿裂缝

①砼保护层碳化钢筋外表砼保护层起保护钢筋作用的机理是因为砼保护层具有弱碱性，与钢筋表面产生一层钝化膜，从而保护钢筋不被锈蚀，俗称碱性保护。但砼与空气中的二氧化碳CO2由水通过毛细孔与砼中气氢氧化钙起作用（化学反应）Ca(OH)2

＋CO2――CaCO3

＋H2O转化为中性的碳酸钙和水使这部分砼由碱性变成中性，也即PH值由原来的13降低到8～10，这就是砼碳化，当保护层全被碳化，也就是失去碱性保护，在钢筋表面不能继续生成钝化膜，当外界有腐蚀物质时，通过毛孔渗入到钢筋表面而锈蚀，从而胀裂砼保护层先锈后裂。精选课件23

①砼保护层碳化精选课件23氯离子锓蚀引起锈蚀

氯离子（Cl－1）存在于盐中，如Nacl（氯化纳）Cacl（氯化钙），当砼中含有氯离子（Cl－1）时，砼碱度虽然较高，钢筋周围的砼尚未碳化，此时钢筋也会出现锈蚀，这是因为氯离子半径小，活性大，具有很强穿透钝化膜的能力，氯离子首先吸附在钝化膜有缺陷处，使氢氧化铁反应成易溶的氯化铁，使钝化膜局部破坏，产生坑蚀。

氯离子来源：

（1）

内渗型

50年代冬季施工常用氯盐（氯化钙）掺加，防冻，造成钢筋锈蚀。精选课件24氯离子锓蚀引起锈蚀

氯离子（Cl－1）存在于盐中，如

（2）

外掺型化工厂海边地区结构物北方桥面化冰盐等由氯离子引起钢筋锈蚀而胀裂砼保护层，也是先锈后裂类型。2、先裂后锈受力裂缝的裂缝宽度过大，外界腐蚀物质有直接通道而锈蚀筋。酸雨腐蚀先腐蚀砼保护层继而锈蚀钢筋。骨料膨胀引起砼裂缝后再锈蚀钢筋。精选课件25（2）

外掺型精选课件253、钢筋引起砼崩裂的形态

钢筋锈蚀引起裂缝形态一般是顺筋向的。对先锈后裂的混凝土构件，实际上在钢筋锈蚀早期，构件内部已有层离裂缝存在，但外部还尚未裂缝，此时可用小锤轻敲听声，有空壳声表示内部已有裂缝起壳，然后凿开检查。

1）纵筋锈蚀裂缝（图14）

图14钢筋锈蚀引起顺筋向裂缝

精选课件263、钢筋引起砼崩裂的形态

钢筋锈蚀引起裂缝形态一般

2）箍筋锈蚀裂缝（图15），手摸裂缝边缘有突出高差感觉。

图15箍筋锈蚀崩裂混凝土保护层精选课件27

2）箍筋锈蚀裂缝（图15），手摸裂缝边缘有突出高差感觉3）

钢筋锈蚀后，内部混凝土产生层离状态（图16）图16钢筋锈蚀后，内部砼发生层离现象精选课件283）

钢筋锈蚀后，内部混凝土产生层离状态（图16）精图17四川路桥箱体腹板和顶板钢筋大面积锈蚀而崩裂混凝土保护层a腹板钢筋锈蚀崩裂混凝土表面精选课件29图17四川路桥箱体腹板和顶板钢筋大面积锈蚀而崩裂混凝土保护b箱内顶板钢筋锈蚀成片顶裂混凝土保护层图17四川路桥箱内腹板和顶板钢筋锈蚀裂缝精选课件30精选课件30图18汉阳路桥桥面板钢筋锈损精选课件31图18汉阳路桥桥面板钢筋锈损精选课件31

图18汉阳路桥边桥面板钢筋严重锈蚀精选课件32

图18汉阳路桥边桥面板钢筋严重锈蚀精选课4）

钢筋锈蚀的危害

1、

粘结力减弱，降低承载能力

2、

钢筋截面减小，降低承载能力

3、

钢筋锈蚀后易产生应力集中，增加脆性

4、

预加应力钢筋锈蚀后，在高应力作用下会加快锈蚀，即所谓应力腐蚀现象。

5）

维修加固方法1、锈蚀钢筋彻底除锈，补焊钢筋，弥补钢筋锈损，然后用砼包裹保护。2、锈蚀钢筋，彻底除锈，砼补强，外粘贴钢板或碳纤维布，补充钢筋截面损失。3、保护层混凝土已全面碳化，不防锈，采取封闭砼毛细孔，隔离水及腐蚀性物质，防止钢筋

精选课件334）

钢筋锈蚀的危害精选课件33继续锈蚀。

4、渗入阻锈剂，防止钢筋锈蚀。四、骨料膨胀引起的裂缝（一）概况

这是近年来遇到的机率逐渐增多的一种病害，就我个人而言，自1984年首先在房屋建筑中发现，继而在桥梁领域中发现。在桥梁方面首先于1995年在杭州清泰门立交桥上发现，接着于1999年在上海内环线高架道路黄兴路段空心板梁上发现，继而于

2001年在上海宝山区龙珍港桥和上海嘉定区新泾桥和苏州唯定大桥发现，最近在上海内环线高架道路上又发现桥墩立柱产生该病害。精选课件34继续锈蚀。精选课件341、杭州清泰门立门桥骨料膨胀病害图19a~f为杭州清泰门立交桥端横隔板由于碱活性骨料膨胀引起的裂缝形态图19－a杭州清泰门立交桥西部第七孔和第八孔实景精选课件351、杭州清泰门立门桥骨料膨胀病害精选课件35图19－b清泰门立交桥西部第七孔和第八孔之间伸缩缝西侧第七孔端横梁底裂缝精选课件36精选课件36图19－c清泰门立交桥第七孔端横梁裂缝形态精选课件37精选课件37图19－d清泰门立交桥第八孔端横梁底裂缝形态精选课件38精选课件38图19－e清泰门立交桥第七孔端横梁凿入内部发现碱骨料反映特征－变质辉绿岩外圈产生白色反应环精选课件39精选课件3919－f清泰门立交桥第七孔端横梁内部层离状裂缝形态精选课件40精选课件40图19－a显示清泰门立交桥为双箱并联连续箱梁桥图19-b为清泰门立交桥西部第七孔与第八孔之间伸缝西侧第七孔端横梁底面裂缝状况

由该图显示该横梁北端底面龟裂，在底面和侧面用手指触摸，可明显感觉裂缝两侧有高差，表明一侧“凸出”必然有膨胀源膨胀所致，经凿除松散碎块后可发现横梁底粗钢筋被向外顶弯弯曲，在横梁顶部有一横向裂缝，仔细用手触摸，该缝可明显感觉到裂缝下侧相对于上侧凸出10mm，这些均表明混凝土内部有多个膨胀源顶出所致。图19－e为清泰门立交桥第七孔端横梁凿入内部

精选课件41图19－a显示清泰门立交桥为双箱并联连续箱梁桥精选课件41

发现变质岩碎石外圈产生白色反应环，这是明显的弥漫性碱活性骨料所起化学反应的结果，白色反应环为碱活性骨料在碱和水的作用下产生的反应物，为吸潮膨胀物，由于碱活性骨料多（弥漫型），故其内部裂缝呈层离状裂缝（图19－f）。骨料膨胀先引起端横隔板与板底结合面裂缝后，由于伸缩缝处漏水不断，导致端横隔板箍筋在该裂缝处全锈断，这也是先裂后锈的主要表现。2、上海内环线高架道路空心板梁骨料膨胀病害上海内环线高架道路黄兴路1121～1123墩之间二孔跨径为22m的先张法预应力空心板梁于2000年发现梁底多处产生混凝土保护层崩裂和崩落，精选课件42发现变质岩碎石外圈产生白色反应环，这是明显的弥漫性碱活性骨

幸好未伤人。图20－a~d为空心板底崩裂裂缝和崩落后可见白色及姜黄色石子图20－a精选课件43幸好未伤人。精选课件43图20－b精选课件44精选课件44图20－c精选课件45精选课件45图20－d精选课件46精选课件46图21－a为空心板梁梁底因骨料膨胀而产生冲剪裂缝形态，放射形裂缝交点内部有一膨胀源（膨胀骨料）

图21－a精选课件47图21－a为空心板梁梁底因骨料膨胀而产生冲剪裂缝形态，放射形图21－b为空心板梁底因骨料膨胀的冲剪裂缝一侧凸，有高差，表明被胀出

图21－b精选课件48图21－b为空心板梁底因骨料膨胀的冲剪裂缝一侧凸，有高差，表图21－c为空心板梁底因骨料膨胀的被冲剪部分的锥状体凿除后，可见潮湿姜黄色石子膨胀骨料－膨胀源（直径约11cm）图21－c精选课件49图21－c为空心板梁底因骨料膨胀的被冲剪部分的锥状体凿除后，图21－d上述膨胀骨料膨胀，不仅把混凝土胀裂，还把钢筋胀弯

图21－d精选课件50图21－d上述膨胀骨料膨胀，不仅把混凝土胀裂，还把钢筋胀弯精图21－e空心板梁底骨料膨胀崩落混凝土锥体

图21－e黄兴路内环线高架空心板梁底骨料膨胀崩落混凝土锥体精选课件51图21－e空心板梁底骨料膨胀崩落混凝土锥体精选课件51对于空心板梁桥其只有一个临空面，可以直接观察，而侧面由于梁与梁之间并列靠紧无法检查裂缝，顶面由于沥青混凝土覆盖着，也无法检查裂缝，因此其内部裂缝目前还无直接观测方法，最近正在联系雷达检测。如果腹板崩裂和顶板崩裂，其破坏的危害性更大，更突然，因此必须引起重视。3、上海宝山龙珍港桥骨料膨胀病害龙珍港桥建于1992年，为一座三孔钢筋混凝土空心板梁，跨径组成为8m＋10m＋8m（图22－a），桥宽29.5m，在2001年2月发现该桥北半桥中孔（图22－b）和边孔车行道桥面铺装碎裂（图22－c），进而发现空心板顶部碎裂（图22－d），对碎裂部分检查可发现白色、姜黄色骨精选课件52对于空心板梁桥其只有一个临空面，可以直接观察，而侧面由于梁与

料，表面呈粉状（图22－e和22－f），不仅如此，还发现常有白色反应环的碎石（图22－g），这些均为膨胀骨料。图22-a精选课件53料，表面呈粉状（图22－e和22－f），不仅如此，还发现常图22-b精选课件54精选课件54图22-c精选课件55精选课件55图22-d精选课件56精选课件56

图22-e精选课件57精选课件57

图22-f精选课件58精选课件58图22-g精选课件59精选课件59该空心板梁底也已全面被膨胀骨料所胀裂，由于与黄兴路高架相似，恕不复述。本节要说明的是空心板梁梁顶碎裂的危害性，以补充前述不足，由于空心板梁顶部处于受压区，如受压区碎裂到一定程度，则易导致空心板梁突然断裂，为此必须予以重视。4、嘉定唐华路新泾桥桥墩骨料膨胀病害该桥为一座三孔空心板简支梁桥（图23－a），二端桥台为桩基重力式，中间二桥墩为双排桩桩基，桥墩承台高为0.8m，宽为1.7m，其上为三根圆形立柱和盖梁组成墩身，该桥主要病害是桥墩有严重裂缝，具体如下：精选课件60该空心板梁底也已全面被膨胀骨料所胀裂，由于与黄兴路高架相似，

1）该桥唐行方向桥墩承台有严重裂缝（图23－b），最大裂缝宽度达30mm以上，其裂缝特征为：（1）裂缝两侧有明显高差，最大高差可达几厘米，图23－c为承台园端环向裂缝，裂缝右侧顶面混凝土高出裂缝左侧混凝土30mm以上。图23－d为承台靠唐行方向一侧的边缘裂缝顶面部分混凝土高出侧面40mm以上。精选课件611）该桥唐行方向桥墩承台有严重裂缝（图23－b），最大裂缝图23-a精选课件62精选课件62图23-b精选课件63精选课件63图23-c精选课件64精选课件64图23-d精选课件65精选课件65（2）承台顶面混凝土有放射状裂缝（图23－e）和龟纹状裂缝（图23－f）。图23-e精选课件66（2）承台顶面混凝土有放射状裂缝（图23－e）和龟纹状裂缝图23-f精选课件67精选课件67(3)裂缝呈层离状，用锤敲击混凝土顶面及侧面，有明显起壳声，这种剥离层厚度达150mm以上（图23－g）。

图23-g精选课件68(3)裂缝呈层离状，用锤敲击混凝土顶面及侧面，有明显起壳声，（4）承台底部和四周在水下，无法观察，只能用手支摸，发现其裂缝形态与顶部相同，由此可知，该承台上、下和四周已全面层离起壳。3、

唐行方向桥墩立柱上端也有局部放射状及龟裂状裂缝，下端有多条竖向裂缝，长度约为40～50cm。4、

病害原因(1)根据承台裂缝二侧有高差，多处呈放射形及龟纹裂缝的特征，可以判断为粗骨料膨胀所引起，根据承台裂缝分布形态确诊含有这类膨胀性骨料是弥漫性的，通过局部打开层离裂缝部位，可见骨料表面附着一层白色粉汗水沫（图23－h）或白色浆状物质，这是一种反应物，正是这种反应特的膨胀，是造成承台严重裂缝的根本原因，精选课件69（4）承台底部和四周在水下，无法观察，只能用手支摸，发现其

这类反应统称“碱－骨料反应”（又称碱集料反应）。根据有关资料报道，在北京、天津等地桥梁已发生多起这类病害，如北京西直门立交桥（已拆除），三元立交桥等，这类病害俗称“混凝土的癌症”说明对已建混凝土结构来说是难治的病害。精选课件70这类反应统称“碱－骨料反应”（又称碱集料反应）。根据有关

图23-h精选课件71精选课件71（二）骨料膨胀病害种类及产生条件1、骨料膨胀病害有二类：第一类：“碱骨料反应”引起骨料膨胀，破坏砼。

第二类：含有氧化镁骨料、硫酸盐骨料或生石灰缓慢水化膨胀而破坏混凝土。这类病害的进展是由表及里的，这是与外界潮气由表面通过毛细孔逐渐渗入有关。

2、其中发生所谓“碱骨料反应”产生的条件有三点：1）混凝土骨料中含有一定量的碱活性二氧化硅，例白云石、蛋白石、玻璃质二氧化硅，结晶不完整的二氧化硅矿物等，当含量大于5％时，对混凝土构件可能会产生损害。精选课件72（二）骨料膨胀病害种类及产生条件精选课件72

2）混凝土中碱含量超过一定量（一般控制在3kg/m3之内）。

3）水前二点是发生“碱骨料反应”的必要条件，后一点水是充分条件。对于第二类骨料膨胀的充分条件也是水，它们膨胀后体积可达原体积的2～4倍，相当可观。

一般产生这类病害是在结构竣工数年（一般在五年后）后发生，例杭州清泰门立交桥横梁病害是建成后7年左右被发现，内环线高架发现该类病害为竣工后6年被发现。

（三）危害性这类材料自损现象危害很大，当在一处首先发现精选课件732）混凝土中碱含量超过一定量（一般控制在3kg/m3之内）发现这类病害时，应把它当作一个信号，很可能在其它部位也会相继出现。骨料膨胀病害的危害性：1、

骨料膨胀裂缝后使截面削弱。2、

裂缝处易渗水，锈蚀钢筋（杭州清泰门立交桥横梁顶部箍筋全部锈断）3、

受压区因骨料膨胀而损坏，达到一定程度后，可能会出现突然破坏。4、梁端因骨料膨胀而损坏，有可能产生斜压破坏形态。综上所述，对骨料膨胀病害必须予以重视，应该在施工前，对骨料进行检验，精选课件74发现这类病害时，应把它当作一个信号，很可能在其它部位也会相继

对水泥及添加剂的碱含量加以控制，做好防水隔离。对于已建结构，必须发现一处及时进行有效修补一处，同时作好砼毛细孔封闭工作，隔绝水分或潮气浸入，若发现已较严重，则应拆除重建。（四）骨料膨胀裂缝的辨别方法：膨胀骨料在构件浅层，一般呈网状及放射形裂缝，裂缝交点处为膨胀骨料所在位置（图24）。精选课件75对水泥及添加剂的碱含量加以控制，做好防水隔离。精选课件7

a立面图精选课件76精选课件76b平面图图24骨料膨胀剪锥体精选课件77精选课件772、当膨胀骨料在钢筋背后，则骨料膨胀后，会把钢筋顶弯，此时有可能产生顺钢筋裂缝，但其长度不长，同时可能出现砼被冲剪破裂，其裂缝为周边一圈。

3、砼冲剪锥体边缘裂缝的二侧有高差。若内部膨胀骨料为弥漫性分布，其内部有可能产生层理状千层饼似的裂缝（图25）。图25多颗膨胀源引起层离裂缝精选课件782、当膨胀骨料在钢筋背后，则骨料膨胀后，会把钢筋顶弯，

5、与网状收缩裂缝的区别有二点：一是收缩裂缝一般发生时间较早，多在施工后即发生，而骨料膨胀裂缝均在几年之后发生；二是收缩裂缝二侧无高差，而骨料膨胀裂缝二侧有高差。（五）骨料膨胀类型判别由于骨料膨胀类型较多，这里从表面大致判别1、石子周围有白色反应环者，多为碱活性骨料所产生。2、裂缝中渗出乳白色，黄褐色，咖啡色，甚致黑色的碱硅凝胶，用湿布不易擦掉，多为碱骨料反应。3、膨胀源呈白色粉团、姜黄色石子和多为含氧化镁石子及生石灰吸潮膨胀所致。精选课件795、与网状收缩裂缝的区别有二点：一是收缩裂缝一般发生时间（六）处理方法1、在施工前，应该对骨料进行检验，对水泥及添加剂的碱含量加以控制，做好防水隔离，这是最好的预防措施。2、对于已建结构，必须发现一处应及时进行有效修补一处，同时作好混凝土毛细孔封闭工作，隔绝水分或潮气浸入，以减缓病害发展速度。若发现病害已较严重维修加固已不经济时，则应拆除重建。六、钢管拱桥裂缝1、钢管混凝土拱拱脚构造裂缝钢管混凝土拱的拱脚与系梁连接处若采用钢筋混凝土连接构℃下图为义乌宾王桥拱脚裂缝；

图26-a,26-b为宾王桥实景；精选课件80（六）处理方法精选课件80

图26-a精选课件81精选课件81图26-b精选课件82精选课件82图27-a,27-b为宾王桥拱脚连接构造混凝土顺拱向裂缝

图27-a精选课件83图27-a,27-b为宾王桥拱脚连接构造混凝土顺拱向裂缝精图27-b精选课件84精选课件84产生这类裂缝的根本原因是由于钢复拱的钢管导热系数高，而混凝土的导热系数低，当在日照作用下，钢管温度比混凝土高，以致钢管膨胀量比混凝土大，从而胀裂外包混凝土，虽然混凝土内部已布置了非常多的钢筋，但效果甚少。

2、钢管与核心混凝土粘结脱壳其主要原因是日照后，钢笔钢管温度高于核心混凝土所产生。七、大体积混凝土水化热引起的裂缝大体积混凝土浇筑过程中，由于水泥水化过程中会产生大量热量，导致内外温差而裂缝，一般在浇筑过程中，应采取措施控制内外温差而裂缝，一般在浇筑过程中，精选课件85产生这类裂缝的根本原因是由于钢复拱的钢管导热系数高，而混凝土

应采取措施控制内外差不超过25℃;但往往由于管理不善，保温措施不力而裂缝。图28为某斜拉桥塔基混凝土承台，养护状况精选课件86应采取措施控制内外差不超过25℃;但往往由于管理不善，保温图29为承台混凝土西侧面北部竖向裂缝

精选课件87精选课件87图30为承台混凝土西侧面中部竖向裂缝精选课件88精选课件88

图31为承台混凝土西侧面南部竖向裂缝精选课件89精选课件89

图32为承台混凝土测温精选课件90精选课件90图33为用超声波探测裂缝深度精选课件91精选课件91第一节

荷载裂缝一、正截面裂缝（图34）所谓正截面裂缝是指垂直于构件轴线的截面在正弯矩或负弯矩作用下产生的裂缝，这类裂缝一般垂直于构件轴线方向。图34精选课件92第一节

荷载裂缝精选课件92二、斜截面裂缝在梁端的剪力作用下，当主拉应力超过混凝土抗拉强度，即为产生斜截面裂缝（图34），对于箱梁，在扭矩作用下，也会产生斜截面裂缝。一、

组合结构裂缝在装配组合式结构中，往往由于结合面强度不足，并在结合面未予配筋而在结合面受剪较大处及结合面受拉较大处产生裂缝（图35）。这类裂缝必须引起重视，由于结合面裂缝后，会造成截面承载能力极度降低，在作荷载试验时，一般应该检测截面整体性检验。精选课件93二、斜截面裂缝精选课件93

a肋板组合截面的结合面裂缝b结合面裂缝部位图35结合面裂缝精选课件94精选课件94

四、

预加应力不足引起裂缝预加应力不足，会导致混凝土结构提前出现裂缝，图36为上海中山西路三号桥由于对箱梁剪滞效应估计不足，而导致预加应力不足而产生正截面裂缝。图36上海中山西路三号桥由于预加应力不足引起箱梁底板下缘裂缝精选课件95四、

预加应力不足引起裂缝精选五、

预应力混凝土锚下应力集中引起裂缝由于预应梁在张拉时，若混凝土强度未达到一定要求，或锚下配置抗应力集中钢筋不足时，就会出现距锚具一定距离产生顺应力钢筋方向的纵向裂缝。图37－a为某桥预应力横梁端部产生明显的锚下应力集中裂缝。精选课件96五、

预应力混凝土锚下应力集中引起裂缝精选课件

图37－b为锚下混凝土应力分布示意图。由图37－b可知在锚具处作用局部的集中力后，在锚具下一定范围内是处于横向受压状态，但过后即产生横向受拉状态，当其拉应力大于当时混凝土抗拉强度，即会沿预应方向裂缝。精选课件97精选课件97

六、

混凝土受压裂缝钢筋混凝土拱桥由于拱脚过大水平位移或船撞，往往引起拱脚下缘处于较高压应力状态，当压应力超过其抗压强度，就会产生沿受压方向的裂缝而破坏。图38为某刚架拱桥拱脚截面下缘混凝土产生受压纵向裂缝形态，这种破坏形态类似于混凝土立方块受压破坏时的形态。精选课件98六、

混凝土受压裂缝精

图38如果受压继续加大，则下缘将全部压碎，内部下缘钢筋会产生压屈现象，这在软土地基上早期拱桥中是常见现象，如图39示意图。精选课件99精选课件99

图39

七、

桥面板冲剪裂缝在六十～七十年代修建的桥梁中，特别是双曲拱农桥，大量采用少筋混凝土微弯板，往往未经计算和试验就应用于桥梁上，精选课件100精选课件100

在当时趟小型拖拉机还能使用，但随着国民经济发展，车载重越来越大，导致经常发生桥面板冲剪坡坏，如图40。

图40精选课件101在当时趟小型拖拉机还能使用，但随着国民经济发展，车载重越来也有一些老桥，由于桥面板板底钢筋锈蚀导致桥面板混凝土被胀裂崩落，使截面严重减弱而发生冲剪破坏，如上海四川路桥就发生这样的事故。八、

桥面伸缩缝构造的损坏1、

板式橡胶伸缩缝往往由于螺母松掉而损坏。2、型钢伸缩缝构造，由于桥面板端部无端横隔板，使桥面板的抗弯刚度不足，而导致型钢伸缩缝两侧锚固混凝土碎裂，图41。精选课件102也有一些老桥，由于桥面板板底钢筋锈蚀导致桥面板混凝土被胀裂崩

图41精选课件103精选课件103

九、

桥面纵向裂缝桥面纵向裂缝主桥梁上部结构横向整体性差所致。1、

拼装式T梁，由于横隔板拼缝处下缘焊接钢板脱焊，导致横向整体性差而使桥面产生错动裂缝，图42。a精选课件104九、

桥面纵向裂缝精选课件104b图42T梁横隔板焊接钢板脱焊及桥面纵裂精选课件105精选课件1052、

上海式的空心板梁由于铰缝构造较小，施工时又不注意混凝土强度，在活载作用下极易剪裂，而造成桥面产生纵向裂缝。3、

槽形梁由于两梁之间简支板在活载下，产生挠曲变形而导致纵裂，图43。图43精选课件1062、

上海式的空心板梁由于铰缝构造较小，施

十、

支座变位引起的裂缝1、连续梁因桥墩不均匀沉降引起的裂缝（图44）

图44连续梁支座不均匀沉降引起的裂缝

2、

拱圈因拱脚水平变位引起的裂缝（图45）精选课件107十、

支座变位引起的裂缝精选课件107图

45拱圈因拱脚变位引起的裂缝

跨中下缘正弯矩裂缝拱脚区段上缘负弯矩裂缝3、刚架拱因拱脚变位引起的裂缝（图46）精选课件108精选课件108

图46刚架拱因拱脚变位引起裂缝第三节

裂缝调查及形态分析钢筋混凝土闰害的主要表现是“裂缝”。一、裂缝调查方法：精选课件109精选课件109

1、

目测：裂缝界面、走向、部位、裂缝宽度2、

用笔勾画在裂缝边约3～5mm处用粉笔或记号笔或毛笔勾画线，以示醒目和照相记录。精选课件1101、

目测：裂缝界面、走向、部位、裂缝宽度精选课件1

3、

注出位置坐标4、沿裂缝划三个小圈，第一个圈是裂缝宽度最宽处（如①）；第二个圈是主钢筋重心处裂缝宽度（②如）；第三个圈是裂缝未处裂缝宽度（如③）。并予以注明分子――裂缝宽度以mm计；分母――时间（年、月、日）

精选课件111精选课件111

5、

用于触摸裂缝1)裂缝二侧无高差

2)裂缝二侧有高差

精选课件1125、

用于触摸裂缝精选课件112并把感觉予以记录

精选课件113精选课件1136、

观察裂缝处颜色1）

裂缝处有白浆渗出2）

裂缝处有其它颜色粘液渗出（如铁锈色姜黄色等）3）

钟乳液7、

用手指或布擦拭，观察和指感1）

用手指或布容易擦掉不留痕迹2）

用手指或布容易擦不掉仍留痕迹3）

指感：粘感不粘感8、

裂缝真伪判别观察裂缝：远望，但不够，只有靠近观察才能确定关键：界面分析和部位分析精选课件1146、

观察裂缝处颜色精选课件114

界面分析：

1）界面清淅

是

精选课件115界面分析：精选课件1152）界面模糊否

主要是局部漏浆所致精选课件1162）界面模糊精选课件1163）无界面，表面凹凸

否

模板制作不平整精选课件1173）无界面，表面凹凸精选课件117

9、

关于裂缝宽度的检测1）

裂缝宽度应指主筋重心部位的裂缝宽度精选课件1189、

关于裂缝宽度的检测精选课件1182）

裂缝宽度真伪判别10、

在裂缝部位用小锤敲击若声响轻脆，则内部未起壳，估计内部没有胀裂现象产生。若声响沉闷和明显起壳声，则内部有胀裂现象产生。精选课件1192）

裂缝宽度真伪判别精选课件119

11、

裂缝宽度检测仪器

1)20～40倍刻度放大镜

2)

裂缝宽度对比卡

3)游标卡尺（测量裂缝宽度变化值）12、

小结裂缝调查口诀一、看――看裂缝走向、部位、测量裂缝宽度。二、摸――摸裂缝两侧高差。三、敲――敲裂缝两侧混凝土，听声响。四、分析――分析裂缝性质和产生原因。精选课件12011、

裂缝宽度检测仪器精选课件120

第二章桥梁变位检查及分析一般采用水准仪、经纬仪和全站仪进行变位检测一、墩变位检测内容1、

墩、台沉降检测2、

墩、台倾斜检测3、

墩、台水平变位检测4、

墩、台挠度和轴线测定5、

桥面标高检测6、

伸缩缝宽度变化检测精选课件121第二章桥梁变位检查及分析精选课件121拱脚水平变位检测方法一般中小拱桥竣工时均未保存变位测点的原始标高值，因此推示拱桥由于拱脚水平变位往往存在困难，对此，一般可测量拱桥的实际矢高与竣工时矢高的变化值△f来估计拱脚水平变位△△f实测＝△f收缩＋△f徐变＋△f温差＋△f水平变位混凝土收缩和徐变引起矢高降低（△f收缩和△f徐变）可按规范规定进行检算，实测时温度与竣工时温度差引起的矢高差△f温差由计算而得，所以由拱脚水平变位引起的矢高降低△f水平变位＝△f实测－△f收缩－△f徐变－△f温差拱脚水平变位△＝△f水平变位÷推力影响线跨中纵标（计算值）精选课件122拱脚水平变位检测方法精选课件122三、拱桥拱轴变形曲线分析拱脚变位性质1、

拱脚单纯水平变位引起拱轴抛物线变形，跨径增大矢高降低（图56－a）2、

混凝土收缩和徐变引起拱轴抛物线变形，此时跨径不变，矢高降低。无铰拱拱脚向后转动，变位引起拱轴变形为马鞍形，此时跨径不变，矢高变化，四分点纵标抬高，拱顶纵标下降（图56－b）。精选课件123三、拱桥拱轴变形曲线分析拱脚变位性质精选课件123

图56拱脚变位引起拱轴变

精选课件124精选课件124补充一、成品索的钢丝锈蚀目前斜拉桥、系杆拱桥、无推力拱桥和中承式拱桥等均采用平行钢丝挤塑成品索，一般而言它的防锈能力较强、较为耐久，但也不可掉以轻心，如管理不当，也会产生内部钢丝锈蚀。例浙江上虞人民桥为一斜独塔斜拉桥，该桥建于20世纪九十年代中期，但在2002年检查时，发现有五根成品索内部钢丝锈蚀严重，如图所示，究其原因是施工安装时，由于在地上拖拉时不慎把塑胶皮护套划开所造成，因此今后在安装，换索过程中均要密切注意保护索的外套，直到安装完成。成品索易锈部位是锚具及减震器的口子上，特别是减震器处由于经常振动摩擦而导致索的护套磨损耗。精选课件125补充一、成品索的钢丝锈蚀精选课件125精选课件126精选课件126精选课件127精选课件127补充二、关于受力裂缝的最大裂缝宽度确定1．根据国家标准GB50204-2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》附录C“C.0.10.”第4条规定：“对正截面裂缝，应量测受拉主筋处的最大裂缝宽度；对斜截面裂缝，应量测腹部斜裂缝的最大裂缝宽度。确定受弯构件受拉主筋处的裂缝宽度时，应在构件侧面量测。”2．交通部“公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范”第4.2.5条列出最大裂缝宽度（mm）3．关于最大裂缝宽度的取值我国著名裂缝专家王铁梦院士在他的工程结构裂缝控制一书中指出，应在最大裂缝宽度的15％范围内取平均值作为最大裂缝宽度取值。精选课件128补充二、关于受力裂缝的最大裂缝宽度确定精选课件128混凝土桥梁病害诊断及维修加固技术

精选课件129混凝土桥梁病害诊断及维修加固技术

精选课件1

第一章

混凝土桥梁病害诊断技术混凝土桥梁病害的主要表现形式：1、

裂缝2、

变形（变位）3、

腐蚀对混凝土结构而言，其病害的最终形式是裂缝。裂缝可分为两类：1、

非荷载裂缝――材料自损、劣化（由于材料自身内力引起裂缝）2、

荷载裂缝――外力裂缝（由于外力、轴线变形或支承变位引起的裂缝）虽然裂缝在规范里是作为正常使用状态中耐久精选课件130第一章

混凝土桥梁病害诊断技术精选课件2

性来评价，但结构损坏乃致倒塌往往是从裂缝的扩展开始的，由安全状态随着时间的延伸而逐渐转化为不安全状态，因此结构耐久性问题实质也是安全问题，必须引起重视。第一节

非荷载裂缝一、

混凝土收缩裂缝1、

混凝土收缩原因混凝土组成：粗骨料

细骨料胶结料：水泥＋水→水化→水泥凝胶体→水泥石混凝土收缩实为水泥石收缩，有三种原因：精选课件131性来评价，但结构损坏乃致倒塌往往是从裂缝的扩展开始的，由安

1）化学收缩－水化过程中体积缩小2）物理收缩－自由水蒸发、干燥引起体积缩小3）碳化收缩－空气中CO2与混凝土中Ca(OH)2发生化学反应，产生CaCO3折出水分蒸发，促使体积缩小。2、混凝土收缩裂缝的原因－自由收缩受到约束当收缩受到约束而产生的拉应变大于当时砼的极限拉应变就会产生与拉应力方向相垂直的裂缝。1)砼构件表面收缩龟裂（图1）精选课件1321）化学收缩－水化过程中体积缩小精选课件4

图1混凝土表面龟裂这类收缩裂缝多数是混凝土构件表层由于养护不当，表层失水、干缩所造成。这类裂缝一般不深，多数深度不超过钢筋保护层厚度。2）墩台混凝土的竖向收缩裂缝①在岩石基础上浇筑的墩台混凝土，混凝土墩身要收缩，岩石基础不收缩，由此产生收缩精选课件133精选课件5

差，岩石基础阻止墩身砼收缩而在横向产生拉应力，当该拉应力大于该时段的混凝土极限拉应变就会产生竖向裂缝，这类墩身、台身的竖向裂缝为下宽上细，当台身较厚，由于表层收缩大、内部收缩小，因此显示表层裂缝宽些、内部裂缝细些，一般不贯通（图2）。图2岩石基础上砼桥台竖直裂缝精选课件134差，岩石基础阻止墩身砼收缩而在横向产生拉应力，当该拉应②在先浇筑好的砼承台上再浇筑薄壁砼墙身（C30，水灰比达0.63，泵送砼）。由于第一次浇筑的砼龄期长些，其收缩已完成一部分，后期收缩要小一些，但后浇的薄壁墙身收缩显然要大于先浇部分砼的后期收缩量，导致产生收缩差而裂缝（图3）。由于墙体薄，故裂缝贯通。图3在先浇注的砼承台上浇注桥台墙身的砼收缩裂缝精选课件135②在先浇筑好的砼承台上再浇筑薄壁砼墙身（C30，水灰比达3)预制T梁由于钢模拆除不及时，造成腹板竖向裂缝，图4为苏嘉杭高速公路T梁收缩裂缝。图4钢模板拆模引起T梁收缩裂缝精选课件1363)预制T梁由于钢模拆除不及时，造成腹板竖向裂缝，图4为苏4）

老桥混凝土腹板的碳化收缩现象如苏式T梁腹板经常发现枣核形裂缝，即二端细，中间粗。裂缝下端细是由于下缘配筋量大，裂缝上端由于逐渐上伸到受压区而消失。裂缝中间粗有二个原因：一是腹板水平钢筋少；二是在原有裂缝基础上，由于碳化收缩而使裂缝宽度增宽，图5为苏式T梁裂缝状况。图5苏式T梁裂缝精选课件1374）

老桥混凝土腹板的碳化收缩现象精选课件95）

预制构件拼装湿接头收缩裂缝的危害（1）拱片之间的横系梁、横隔板的湿接头产生收缩裂缝后，大大减弱桥梁横向整体性（图6）。精选课件1385）

预制构件拼装湿接头收缩裂缝的危害精选课件10

图6刚架拱（苏州金鸡桥）横隔板湿接头收缩裂缝精选课件139精选课件11①造成拱片顶部桥面顺桥向裂缝（图7）。图7刚架拱桥面纵向裂缝②

荷载横向分布集中，降低承载能力。③产生横向摇摆。精选课件140①造成拱片顶部桥面顺桥向裂缝（图7）。精选课件12

（2）空心板梁铰缝砼收缩产生缝隙后，当桥面铺装钢筋配筋率低时，易造成桥面沿梁长产生顺桥向裂缝，降低横桥向整体性，使荷载横向分布集中，并由此降低桥梁承载能力。6）空心板梁封头板砂浆收缩裂缝引起渗水（图8），使空腔内聚积大量水，曾经在一块空心板梁的空腔底部钻一孔，

出水量达0.6m3，对普通钢筋砼空心板梁的受力裂缝在受荷时张开内部水渗出，导致钢筋锈蚀严重。精选课件141精选课件13

图8空心板梁封头板砂浆收缩裂缝渗水7）中层式拱吊杆上端封锚砼因收缩裂缝渗水，通过锚头孔隙流水钢束而锈蚀。图9~图10为合肥寿春桥吊杆上端封锚砼四周的收缩裂缝和积水。图11为寿春桥吊杆钢丝索严重锈蚀（采用黄油保护）。精选课件142精选课件14

图9寿春路桥中承式拱吊杆顶端封锚砼周边收缩裂缝精选课件143精选课件15图10寿春路桥中承式拱吊杆顶端封锚处有5cm厚积水精选课件144精选课件16图11寿春路桥吊杆钢管内部黄油由于钢丝锈蚀物混合成咖啡渣状并含水份精选课件145精选课件173、

解决方法1）

采用补偿收缩砼补偿收缩砼是在普通砼中按规定比例掺加有效膨胀剂，如UEA用量为水泥用量的12～14％，可防止产生收缩裂缝。2）

收缩裂缝，一般采用裂缝封闭方法解决①

注入稀环氧树脂胶②

凿槽后采用无收缩水泥基专用修补砂浆修补③

裂缝较深者凿槽后采用高强度免振无收缩砂浆修补④涂抹渗透结晶型水泥基浆料，封闭裂缝。精选课件1463、

解决方法精选课件18

由于混凝土刚浇筑、振捣，抹面压光后，混凝土在自重作用下仍有继续沉缩趋势，此时受到钢筋阻碍（图12-a），或模板约束（图12-b），就会产生裂缝。

图12混凝土沉落裂缝a—钢筋阻碍的沉落裂缝b—模板阻碍的沉落裂缝精选课件147由于混凝土刚浇筑、振捣，抹面压光后，混凝土在自重作用下仍有1、原因：①振捣不充分

②漏浆③跑模④

模板刚度不够⑤

砼保护层太薄⑥

砼坍落度过大⑦

空心板梁空腔气囊漏气（图13）精选课件148精选课件20

图13空心板浇筑砼初凝后因气

囊漏气而产生裂缝

精选课件149

图13空心板浇筑砼初凝后2、后果：这类裂缝一般为表层裂缝。

3、处理：①沿裂缝凿U型槽、采用专用修补砂浆修补

②这类裂缝较密时可整片凿除混凝土保护层，采用免振自流平砂浆修补。

三、钢筋锈蚀引起的裂缝

砼中钢筋产生锈蚀后，由于锈皮会吸湿产生化学反应而膨胀，其体积将增大2～4倍，从而胀裂砼保护层。

对于钢筋锈蚀，首先要分析是先锈后裂，还是先裂后锈。

1)先锈后裂精选课件1502、后果：这类裂缝一般为表层裂缝。

3、处理：①沿裂缝

①砼保护层碳化钢筋外表砼保护层起保护钢筋作用的机理是因为砼保护层具有弱碱性，与钢筋表面产生一层钝化膜，从而保护钢筋不被锈蚀，俗称碱性保护。但砼与空气中的二氧化碳CO2由水通过毛细孔与砼中气氢氧化钙起作用（化学反应）Ca(OH)2

＋CO2――CaCO3

＋H2O转化为中性的碳酸钙和水使这部分砼由碱性变成中性，也即PH值由原来的13降低到8～10，这就是砼碳化，当保护层全被碳化，也就是失去碱性保护，在钢筋表面不能继续生成钝化膜，当外界有腐蚀物质时，通过毛孔渗入到钢筋表面而锈蚀，从而胀裂砼保护层先锈后裂。精选课件151

①砼保护层碳化精选课件23氯离子锓蚀引起锈蚀

氯离子（Cl－1）存在于盐中，如Nacl（氯化纳）Cacl（氯化钙），当砼中含有氯离子（Cl－1）时，砼碱度虽然较高，钢筋周围的砼尚未碳化，此时钢筋也会出现锈蚀，这是因为氯离子半径小，活性大，具有很强穿透钝化膜的能力，氯离子首先吸附在钝化膜有缺陷处，使氢氧化铁反应成易溶的氯化铁，使钝化膜局部破坏，产生坑蚀。

氯离子来源：

（1）

内渗型

50年代冬季施工常用氯盐（氯化钙）掺加，防冻，造成钢筋锈蚀。精选课件152氯离子锓蚀引起锈蚀

氯离子（Cl－1）存在于盐中，如

（2）

外掺型化工厂海边地区结构物北方桥面化冰盐等由氯离子引起钢筋锈蚀而胀裂砼保护层，也是先锈后裂类型。2、先裂后锈受力裂缝的裂缝宽度过大，外界腐蚀物质有直接通道而锈蚀筋。酸雨腐蚀先腐蚀砼保护层继而锈蚀钢筋。骨料膨胀引起砼裂缝后再锈蚀钢筋。精选课件153（2）

外掺型精选课件253、钢筋引起砼崩裂的形态

钢筋锈蚀引起裂缝形态一般是顺筋向的。对先锈后裂的混凝土构件，实际上在钢筋锈蚀早期，构件内部已有层离裂缝存在，但外部还尚未裂缝，此时可用小锤轻敲听声，有空壳声表示内部已有裂缝起壳，然后凿开检查。

1）纵筋锈蚀裂缝（图14）

图14钢筋锈蚀引起顺筋向裂缝

精选课件1543、钢筋引起砼崩裂的形态

钢筋锈蚀引起裂缝形态一般

2）箍筋锈蚀裂缝（图15），手摸裂缝边缘有突出高差感觉。

图15箍筋锈蚀崩裂混凝土保护层精选课件155

2）箍筋锈蚀裂缝（图15），手摸裂缝边缘有突出高差感觉3）

钢筋锈蚀后，内部混凝土产生层离状态（图16）图16钢筋锈蚀后，内部砼发生层离现象精选课件1563）

钢筋锈蚀后，内部混凝土产生层离状态（图16）精图17四川路桥箱体腹板和顶板钢筋大面积锈蚀而崩裂混凝土保护层a腹板钢筋锈蚀崩裂混凝土表面精选课件157图17四川路桥箱体腹板和顶板钢筋大面积锈蚀而崩裂混凝土保护b箱内顶板钢筋锈蚀成片顶裂混凝土保护层图17四川路桥箱内腹板和顶板钢筋锈蚀裂缝精选课件158精选课件30图18汉阳路桥桥面板钢筋锈损精选课件159图18汉阳路桥桥面板钢筋锈损精选课件31

图18汉阳路桥边桥面板钢筋严重锈蚀精选课件160

图18汉阳路桥边桥面板钢筋严重锈蚀精选课4）

钢筋锈蚀的危害

1、

粘结力减弱，降低承载能力

2、

钢筋截面减小，降低承载能力

3、

钢筋锈蚀后易产生应力集中，增加脆性

4、

预加应力钢筋锈蚀后，在高应力作用下会加快锈蚀，即所谓应力腐蚀现象。

5）

维修加固方法1、锈蚀钢筋彻底除锈，补焊钢筋，弥补钢筋锈损，然后用砼包裹保护。2、锈蚀钢筋，彻底除锈，砼补强，外粘贴钢板或碳纤维布，补充钢筋截面损失。3、保护层混凝土已全面碳化，不防锈，采取封闭砼毛细孔，隔离水及腐蚀性物质，防止钢筋

精选课件1614）

钢筋锈蚀的危害精选课件33继续锈蚀。

4、渗入阻锈剂，防止钢筋锈蚀。四、骨料膨胀引起的裂缝（一）概况

这是近年来遇到的机率逐渐增多的一种病害，就我个人而言，自1984年首先在房屋建筑中发现，继而在桥梁领域中发现。在桥梁方面首先于1995年在杭州清泰门立交桥上发现，接着于1999年在上海内环线高架道路黄兴路段空心板梁上发现，继而于

2001年在上海宝山区龙珍港桥和上海嘉定区新泾桥和苏州唯定大桥发现，最近在上海内环线高架道路上又发现桥墩立柱产生该病害。精选课件162继续锈蚀。精选课件341、杭州清泰门立门桥骨料膨胀病害图19a~f为杭州清泰门立交桥端横隔板由于碱活性骨料膨胀引起的裂缝形态图19－a杭州清泰门立交桥西部第七孔和第八孔实景精选课件1631、杭州清泰门立门桥骨料膨胀病害精选课件35图19－b清泰门立交桥西部第七孔和第八孔之间伸缩缝西侧第七孔端横梁底裂缝精选课件164精选课件36图19－c清泰门立交桥第七孔端横梁裂缝形态精选课件165精选课件37图19－d清泰门立交桥第八孔端横梁底裂缝形态精选课件166精选课件38图19－e清泰门立交桥第七孔端横梁凿入内部发现碱骨料反映特征－变质辉绿岩外圈产生白色反应环精选课件167精选课件3919－f清泰门立交桥第七孔端横梁内部层离状裂缝形态精选课件168精选课件40图19－a显示清泰门立交桥为双箱并联连续箱梁桥图19-b为清泰门立交桥西部第七孔与第八孔之间伸缝西侧第七孔端横梁底面裂缝状况

由该图显示该横梁北端底面龟裂，在底面和侧面用手指触摸，可明显感觉裂缝两侧有高差，表明一侧“凸出”必然有膨胀源膨胀所致，经凿除松散碎块后可发现横梁底粗钢筋被向外顶弯弯曲，在横梁顶部有一横向裂缝，仔细用手触摸，该缝可明显感觉到裂缝下侧相对于上侧凸出10mm，这些均表明混凝土内部有多个膨胀源顶出所致。图19－e为清泰门立交桥第七孔端横梁凿入内部

精选课件169图19－a显示清泰门立交桥为双箱并联连续箱梁桥精选课件41

发现变质岩碎石外圈产生白色反应环，这是明显的弥漫性碱活性骨料所起化学反应的结果，白色反应环为碱活性骨料在碱和水的作用下产生的反应物，为吸潮膨胀物，由于碱活性骨料多（弥漫型），故其内部裂缝呈层离状裂缝（图19－f）。骨料膨胀先引起端横隔板与板底结合面裂缝后，由于伸缩缝处漏水不断，导致端横隔板箍筋在该裂缝处全锈断，这也是先裂后锈的主要表现。2、上海内环线高架道路空心板梁骨料膨胀病害上海内环线高架道路黄兴路1121～1123墩之间二孔跨径为22m的先张法预应力空心板梁于2000年发现梁底多处产生混凝土保护层崩裂和崩落，精选课件170发现变质岩碎石外圈产生白色反应环，这是明显的弥漫性碱活性骨

幸好未伤人。图20－a~d为空心板底崩裂裂缝和崩落后可见白色及姜黄色石子图20－a精选课件171幸好未伤人。精选课件43图20－b精选课件172精选课件44图20－c精选课件173精选课件45图20－d精选课件174精选课件46图21－a为空心板梁梁底因骨料膨胀而产生冲剪裂缝形态，放射形裂缝交点内部有一膨胀源（膨胀骨料）

图21－a精选课件175图21－a为空心板梁梁底因骨料膨胀而产生冲剪裂缝形态，放射形图21－b为空心板梁底因骨料膨胀的冲剪裂缝一侧凸，有高差，表明被胀出

图21－b精选课件176图21－b为空心板梁底因骨料膨胀的冲剪裂缝一侧凸，有高差，表图21－c为空心板梁底因骨料膨胀的被冲剪部分的锥状体凿除后，可见潮湿姜黄色石子膨胀骨料－膨胀源（直径约11cm）图21－c精选课件177图21－c为空心板梁底因骨料膨胀的被冲剪部分的锥状体凿除后，图21－d上述膨胀骨料膨胀，不仅把混凝土胀裂，还把钢筋胀弯

图21－d精选课件178图21－d上述膨胀骨料膨胀，不仅把混凝土胀裂，还把钢筋胀弯精图21－e空心板梁底骨料膨胀崩落混凝土锥体

图21－e黄兴路内环线高架空心板梁底骨料膨胀崩落混凝土锥体精选课件179图21－e空心板梁底骨料膨胀崩落混凝土锥体精选课件51对于空心板梁桥其只有一个临空面，可以直接观察，而侧面由于梁与梁之间并列靠紧无法检查裂缝，顶面由于沥青混凝土覆盖着，也无法检查裂缝，因此其内部裂缝目前还无直接观测方法，最近正在联系雷达检测。如果腹板崩裂和顶板崩裂，其破坏的危害性更大，更突然，因此必须引起重视。3、上海宝山龙珍港桥骨料膨胀病害龙珍港桥建于1992年，为一座三孔钢筋混凝土空心板梁，跨径组成为8m＋10m＋8m（图22－a），桥宽29.5m，在2001年2月发现该桥北半桥中孔（图22－b）和边孔车行道桥面铺装碎裂（图22－c），进而发现空心板顶部碎裂（图22－d），对碎裂部分检查可发现白色、姜黄色骨精选课件180对于空心板梁桥其只有一个临空面，可以直接观察，而侧面由于梁与

料，表面呈粉状（图22－e和22－f），不仅如此，还发现常有白色反应环的碎石（图22－g），这些均为膨胀骨料。图22-a精选课件181料，表面呈粉状（图22－e和22－f），不仅如此，还发现常图22-b精选课件182精选课件54图22-c精选课件183精选课件55图22-d精选课件184精选课件56

图22-e精选课件185精选课件57

图22-f精选课件186精选课件58图22-g精选课件187精选课件59该空心板梁底也已全面被膨胀骨料所胀裂，由于与黄兴路高架相似，恕不复述。本节要说明的是空心板梁梁顶碎裂的危害性，以补充前述不足，由于空心板梁顶部处于受压区，如受压区碎裂到一定程度，则易导致空心板梁突然断裂，为此必须予以重视。4、嘉定唐华路新泾桥桥墩骨料膨胀病害该桥为一座三孔空心板简支梁桥（图23－a），二端桥台为桩基重力式，中间二桥墩为双排桩桩基，桥墩承台高为0.8m，宽为1.7m，其上为三根圆形立柱和盖梁组成墩身，该桥主要病害是桥墩有严重裂缝，具体如下：精选课件188该空心板梁底也已全面被膨胀骨料所胀裂，由于与黄兴路高架相似，

1）该桥唐行方向桥墩承台有严重裂缝（图23－b），最大裂缝宽度达30mm以上，其裂缝特征为：（1）裂缝两侧有明显高差，最大高差可达几厘米，图23－c为承台园端环向裂缝，裂缝右侧顶面混凝土高出裂缝左侧混凝土30mm以上。图23－d为承台靠唐行方向一侧的边缘裂缝顶面部分混凝土高出侧面40mm以上。精选课件1891）该桥唐行方向桥墩承台有严重裂缝（图23－b），最大裂缝图23-a精选课件190精选课件62图23-b精选课件191精选课件63图23-c精选课件192精选课件64图23-d精选课件193精选课件65（2）承台顶面混凝土有放射状裂缝（图23－e）和龟纹状裂缝（图23－f）。图23-e精选课件194（2）承台顶面混凝土有放射状裂缝（图23－e）和龟纹状裂缝图23-f精选课件195精选课件67(3)裂缝呈层离状，用锤敲击混凝土顶面及侧面，有明显起壳声，这种剥离层厚度达150mm以上（图23－g）。

图23-g精选课件196(3)裂缝呈层离状，用锤敲击混凝土顶面及侧面，有明显起壳声，（4）承台底部和四周在水下，无法观察，只能用手支摸，发现其裂缝形态与顶部相同，由此可知，该承台上、下和四周已全面层离起壳。3、

唐行方向桥墩立柱上端也有局部放射状及龟裂状裂缝，下端有多条竖向裂缝，长度约为40～50cm。4、

病害原因(1)根据承台裂缝二侧有高差，多处呈放射形及龟纹裂缝的特征，可以判断为粗骨料膨胀所引起，根据承台裂缝分布形态确诊含有这类膨胀性骨料是弥漫性的，通过局部打开层离裂缝部位，可见骨料表面附着一层白色粉汗水沫（图23－h）或白色浆状物质，这是一种反应物，正是这种反应特的膨胀，是造成承台严重裂缝的根本原因，精选课件197（4）承台底部和四周在水下，无法观察，只能用手支摸，发现其

这类反应统称“碱－骨料反应”（又称碱集料反应）。根据有关资料报道，在北京、天津等地桥梁已发生多起这类病害，如北京西直门立交桥（已拆除），三元立交桥等，这类病害俗称“混凝土的癌症”说明对已建混凝土结构来说是难治的病害。精选课件198这类反应统称“碱－骨料反应”（又称碱集料反应）。根据有关

图23-h精选课件199精选课件71（二）骨料膨胀病害种类及产生条件1、骨料膨胀病害有二类：第一类：“碱骨料反应”引起骨料膨胀，破坏砼。

第二类：含有氧化镁骨料、硫酸盐骨料或生石灰缓慢水化膨胀而破坏混凝土。这类病害的进展是由表及里的，这是与外界潮气由表面通过毛细孔逐渐渗入有关。

2、其中发生所谓“碱骨料反应”产生的条件有三点：1）混凝土骨料中含有一定量的碱活性二氧化硅，例白云石、蛋白石、玻璃质二氧化硅，结晶不完整的二氧化硅矿物等，当含量大于5％时，对混凝土构件可能会产生损害。精选课件200（二）骨料膨胀病害种类及产生条件精选课件72

2）混凝土中碱含量超过一定量（一般控制在3kg/m3之内）。

3）水前二点是发生“碱骨料反应”的必要条件，后一点水是充分条件。对于第二类骨料膨胀的充分条件也是水，它们膨胀后体积可达原体积的2～4倍，相当可观。

一般产生这类病害是在结构竣工数年（一般在五年后）后发生，例杭州清泰门立交桥横梁病害是建成后7年左右被发现，内环线高架发现该类病害为竣工后6年被发现。

（三）危害性这类材料自损现象危害很大，当在一处首先发现精选课件2012）混凝土中碱含量超过一定量（一般控制在3kg/m3之内）发现这类病害时，应把它当作一个信号，很可能在其它部位也会相继出现。骨料膨胀病害的危害性：1、

骨料膨胀裂缝后使截面削弱。2、

裂缝处易渗水，锈蚀钢筋（杭州清泰门立交桥横梁顶部箍筋全部锈断）3、

受压区因骨料膨胀而损坏，达到一定程度后，可能会出现突然破坏。4、梁端因骨料膨胀而损坏，有可能产生斜压破坏形态。综上所述，对骨料膨胀病害必须予以重视，应该在施工前，对骨料进行检验，精选课件202发现这类病害时，应把它当作一个信号，很可能在其它部位也会相继

对水泥及添加剂的碱含量加以控制，做好防水隔离。对于已建结构，必须发现一处及时进行有效修补一处，同时作好砼毛细孔封闭工作，隔绝水分或潮气浸入，若发现已较严重，则应拆除重建。（四）骨料膨胀裂缝的辨别方法：膨胀骨料在构件浅层，一般呈网状及放射形裂缝，裂缝交点处为膨胀骨料所在位置（图24）。精选课件203对水泥及添加剂的碱含量加以控制，做好防水隔离。精选课件7

a立面图精选课件204精选课件76b平面图图24骨料膨胀剪锥体精选课件205精选课件772、当膨胀骨料在钢筋背后，则骨料膨胀后，会把钢筋顶弯，此时有可能产生顺钢筋裂缝，但其长度不长，同时可能出现砼被冲剪破裂，其裂缝为周边一圈。

3、砼冲剪锥体边缘裂缝的二侧有高差。若内部膨胀骨料为弥漫性分布，其内部有可能产生层理状千层饼似的裂缝（图25）。图25多颗膨胀源引起层离裂缝精选课件2062、当膨胀骨料在钢筋背后，则骨料膨胀后，会把钢筋顶弯，

5、与网状收缩裂缝的区别有二点：一是收缩裂缝一般发生时间较早，多在施工后即发生，而骨料膨胀裂缝均在几年之后发生；二是收缩裂缝二侧无高差，而骨料膨胀裂缝二侧有高差。（五）骨料膨胀类型判别由于骨料膨胀类型较多，这里从表面大致判别1、石子周围有白色反应环者