混凝土桥梁裂缝的六种类型分析
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道路桥梁混凝土裂缝问题及处理措施摘要:道路桥梁中混凝土出现的裂缝会严重影响工程性能,威胁行人、行车安全。
道路桥梁混凝土的施工裂缝可能是某一个因素导致的,也有可能是多个因素共同作用的结果。
不同作用模式下的混凝土裂缝形态不同。
要想真正减少混凝土裂缝的出现,防止裂缝的进一步扩大,必须对混凝土裂缝形成机制进行分析,从而“对症下药”,及时对出现的混凝土裂缝进行修复处理,从而实现裂缝的可防可控,提高道路桥梁的结构强度。
关键词:道路桥梁;混凝土;裂缝问题;处理措施1道路桥梁裂缝类型道路桥梁裂缝有不同分类方式,根据道路桥梁工程中混凝土裂缝的形式,可将裂缝分为八字型裂缝、X型裂缝、垂直裂缝、水平裂缝。
八字型裂缝形如汉字“八”,如图1所示。
当混凝土材料不合格,砂石、水泥配合比不合理,骨料分布不均匀时,在运营期因塑性收缩常出现八字型裂缝。
X型裂缝形如字母“X”,如图2所示。
X型裂缝形成机理较为复杂,主要是不均匀温度梯度导致不均匀温度应力,从而引起X型裂缝。
图1八字型裂缝图2X型裂缝垂直裂缝如图3所示,垂直裂缝常在桥梁或道路跨中出现,主要是因为截面抗拉强度和抗弯强度不足,在不均匀沉降或外力作用下导致混凝土拉裂。
水平裂缝如图4所示,混凝土施工时压实度不够或压实不均匀,混凝土路面切缝不及时,都会导致道路桥梁混凝土出现水平横向裂缝。
图3垂直裂缝图4水平裂缝2道路桥梁施工中混凝土裂缝成因分析2.1材料裂缝施工材料作为建筑施工的重要物质基础,其性能和质量会影响建筑工程的整体质量。
为进一步提高混凝土施工的质量,应从材料角度做出分析和研究,保障材料的性能符合于实践施工标准才能有效解决混凝土裂缝问题。
混凝土并不是单一的材料构成,而由多种材料共同搅拌融合而成。
因此,混凝土在搅拌过程中和材料选择中都受到各方面因素的影响,导致了材料并不符合施工需求,而出现混凝土裂缝。
例如混凝土搅拌时相关工作人员并没有严格按照相应的施工标准和施工规范进行拌和工作,在材料与材料之间的比例分配上不够合理。
混凝土桥梁裂缝的种类及成因摘要从施工材料、施工工艺、环境因素变化、荷载变化及其他因素等方面分析了混凝土桥梁裂缝的种类及其成因,以期为混凝土桥梁的施工提供参考。
关键词混凝土;桥梁;裂缝;种类;成因近年来,随着经济建设的需求,潘集区扶贫开发工作发展迅速,其中包括农田水利基础设施建设。
为此,混凝土桥梁工程建设如火如荼。
但在桥梁建设和使用过程中却出现了一些问题,如裂缝等,对工程质量产生不利影响。
笔者针对混凝土桥梁裂缝的种类及产生原因作简要的分析,以期为控制裂缝寻求可行的方法,达到提高工程质量的目的。
1 施工材料引起的裂缝水泥、砂、骨料、拌合水及外加剂等材料是构成混凝土的主要成分,如果这些材料的质量不合格,则都有可能造成结构产生裂缝。
一是水泥。
如果水泥出厂时受潮或过期,安定性未达标,氧化钙含量超标,含碱量过大,强度不够等,均可造成混凝土开裂。
二是砂石和骨料。
如果砂石粒径比较小、孔隙率过大、级配不合格,会增加水泥和拌合水用量,则对混凝土强度产生影响,使其进一步收缩;特别是不达标的特细砂将对混凝土强度的影响更大。
砂石含有机质和轻物质过量,会使水泥的硬化过程延长,导致混凝土强度下降。
砂石中含有较多的云母,会降低水泥与骨料的粘结力,导致混凝土强度下降。
砂石含泥过多,从而增加了水泥和拌合水量,同时导致混凝土强度、抗冻性、抗渗性等性能下降[1]。
三是拌合水及外加剂。
如果拌合水或外加剂中存在的氯化物等杂质量过高,则会很大程度地影响钢筋锈蚀。
2 施工工艺引起的裂缝混凝土桥梁的施工工艺包括混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装等内容,如果在施工过程中某个工艺出现问题未达标、质量低劣,则比较容易产生各种裂缝[2]。
不同原因造成的裂缝,其出现的部位、走向、宽度不同。
其中比较常见的:一是施工前支架的压实和刚度处理准备不充分,其在浇筑混凝土后不均匀下沉,造成混凝土产生裂缝。
二是混凝土振捣处理时密实度不够且不均匀,存在蜂窝、麻面、空洞等现象,造成钢筋锈蚀从而出现裂缝。
四川建筑第32卷6期2012.12混凝土桥梁裂缝的预防处理分析闫聪(中铁十八局集团有限公司华南工程公司,广西南宁530022)【摘要】对混凝土桥梁裂缝产生的原因进行了分析,对常见的一些裂缝问题提出了一些预防、处理措施。
【关键词】混凝土;桥梁;裂缝;原因;处理方法【中图分类号】U445.47+1【文献标识码】B[定稿日期]2012-06-05[作者简介]闫聪(1980 ),女,工程师,研究方向:土建工程。
在桥梁建造和使用过程中,因出现裂缝而影响工程质量,甚至造成桥梁垮塌的报道屡见不鲜。
桥梁混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因素相互影响,裂缝均由其产生的一种或几种主要原因组成。
混凝土的主要缺点是抗拉能力低、容易开裂,有些裂缝不断产生和扩展,危害结构的正常使用,必须加以控制。
1裂缝产生的原因1.1荷载引起的裂缝混凝土桥梁在静、动荷载及次生应力的作用下产生的裂缝称为荷载裂缝,主要包含直接应力裂缝和次生应力裂缝两种。
直接应力裂缝是指在外部荷载直接应力下产生的裂缝。
其产生的主要原因为:设计时受力计算不准确,结构设计不合理,设计断面不足等;施工时不按设计图纸进行施工,随意调整施工工序,吊装过程不规范,随意翻转等;超荷载使用,受到船舶、车辆撞击,自然灾害等。
次生应力裂缝是指由外部荷载引起的次生应力变化产生的裂缝。
一般在施工过程中产生,例如张拉过程操作不规范,结构突变位置受力不均衡等。
1.2温度变化引起的裂缝温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。
混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热(当水泥用量在350 550kg /m 3,每1m 3混凝土将释放出17500 27500kJ 的热量,从而使混凝土内部温度升达70ħ左右甚至更高)。
由于混凝土的体积较大,大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,这样就形成内外较大温差,较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力(实践证明当混凝土本身温差达到25ħ 26ħ时,混凝土内便会产生大致在10MPa 左右的拉应力)。
混凝土桥梁裂缝种类和产生的原因
摘要:为了进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识,尽量避免工程中出现危害较大的裂缝,本文尽可能对混凝土桥梁裂缝的种类和产生的原因作了较全面的分析、总结,以方便设计、施工人员找出控制裂缝的可行办法,达到防范于未然的作用。
关键词:桥梁裂缝,产生原因
前言
近年来,我省交通基础建设得到迅猛发展,各地兴建了大量的混凝土桥梁。
在桥梁建造和使用过程中,有关因出现裂缝而影响工程质量甚至导桥梁垮塌的报道屡见不鲜。
混凝土开裂可以说是常发病和多发病,经常困扰着桥梁工程技术人员。
其实,如果采取一定的设计和施工措施,很多裂缝是可以克服和控制的。
混凝土桥梁裂缝种类、成因
实际上,混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因素相互影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。
混凝土桥梁裂缝的种类,就其产生的原因,大致可划分如下几种:
1荷载引起的裂缝
(1)直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。
裂缝产生的原因有:
1、设计计算阶段,结构计算时不计算或部分漏算;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;。
大体积混凝土裂缝分析及控制措施在现代建筑工程中,大体积混凝土的应用越来越广泛,如大型基础、大坝、桥梁墩台等。
然而,大体积混凝土在施工和使用过程中容易出现裂缝,这不仅影响结构的外观,还可能降低结构的承载能力、耐久性和防水性能。
因此,对大体积混凝土裂缝进行分析并采取有效的控制措施具有重要的意义。
一、大体积混凝土裂缝的类型大体积混凝土裂缝主要分为表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝三种类型。
表面裂缝通常出现在混凝土浇筑后的初期,由于混凝土表面散热较快,内部散热较慢,形成内外温差,导致表面产生拉应力。
当拉应力超过混凝土的抗拉强度时,就会出现表面裂缝。
表面裂缝一般较浅,对结构的影响较小,但如果不及时处理,可能会发展为深层裂缝或贯穿裂缝。
深层裂缝是指裂缝深度较大,但未贯穿整个混凝土结构。
深层裂缝通常是由于混凝土在降温过程中,内部约束产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度而引起的。
深层裂缝对结构的耐久性和承载能力有一定的影响。
贯穿裂缝是指裂缝贯穿整个混凝土结构,将结构分成几个部分。
贯穿裂缝的危害最大,它严重削弱了结构的整体性和稳定性,甚至可能导致结构的破坏。
二、大体积混凝土裂缝产生的原因(一)温度变化大体积混凝土在浇筑后,由于水泥水化反应会释放出大量的热量,使混凝土内部温度迅速升高。
而混凝土表面散热较快,形成较大的内外温差。
当温差产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。
(二)收缩变形混凝土在硬化过程中会发生体积收缩,包括化学收缩、干燥收缩和塑性收缩等。
收缩变形受到约束时,就会产生拉应力,从而导致裂缝的产生。
(三)约束条件混凝土结构在施工和使用过程中,会受到各种约束,如基础的约束、相邻结构的约束等。
当约束产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。
(四)原材料质量原材料的质量对混凝土的性能有很大影响。
如果水泥的水化热过高、骨料的级配不合理、含泥量过大等,都可能导致混凝土裂缝的产生。
(五)施工工艺施工过程中的浇筑顺序、振捣方式、养护措施等不当,也会增加混凝土裂缝产生的可能性。
大体积混凝土裂缝论文一、引言大体积混凝土在现代建筑工程中应用广泛,如大型桥梁的基础、高层建筑的地下室底板、水利大坝等。
然而,由于其体积大、水化热高、内外温差大等特点,容易产生裂缝,这不仅影响结构的外观和耐久性,还可能威胁到结构的安全性和稳定性。
因此,深入研究大体积混凝土裂缝的成因、预防和控制措施具有重要的理论和实际意义。
二、大体积混凝土裂缝的类型及成因(一)温度裂缝大体积混凝土在浇筑后,由于水泥水化反应释放出大量的热量,导致混凝土内部温度迅速升高。
而混凝土表面散热较快,形成较大的内外温差。
当温差产生的温度应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生温度裂缝。
这种裂缝通常在混凝土浇筑后的早期出现,多为表面裂缝,随着时间的推移可能会发展成贯穿裂缝。
(二)收缩裂缝混凝土在硬化过程中,会发生体积收缩,包括化学收缩、干燥收缩和自收缩等。
如果收缩受到约束,就会产生收缩裂缝。
大体积混凝土由于体积大,收缩受到的约束也较大,更容易产生收缩裂缝。
收缩裂缝一般表现为不规则的龟裂状,分布较广。
(三)荷载裂缝在大体积混凝土结构承受外部荷载时,如果荷载超过了混凝土的承载能力,就会产生荷载裂缝。
这种裂缝通常与受力方向垂直,并且随着荷载的增加而不断扩展。
(四)基础不均匀沉降裂缝如果大体积混凝土基础不均匀沉降,会导致结构产生附加应力,当附加应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。
这种裂缝通常表现为贯穿性的,并且与沉降方向一致。
三、大体积混凝土裂缝的预防措施(一)优化混凝土配合比选用低水化热的水泥品种,如粉煤灰水泥、矿渣水泥等;减少水泥用量,适当增加粉煤灰、矿渣粉等掺合料的用量;控制骨料的级配和含泥量,选用粒径较大的粗骨料;优化混凝土的坍落度和水灰比,以减少混凝土的收缩。
(二)控制混凝土的浇筑温度在混凝土搅拌过程中,可采用加冰屑、冷水等方式降低混凝土的出机温度;在混凝土运输和浇筑过程中,应采取有效的保温措施,避免混凝土温度升高;选择适宜的浇筑时间,尽量避开高温时段。
高速铁路混凝土桥梁典型病害及防治策略的分析高速铁路混凝土桥梁是现代铁路建设中的重要组成部分,它承载着巨大的车辆荷载和外部环境荷载,因此在使用过程中容易出现各种病害。
本文将就高速铁路混凝土桥梁的典型病害及防治策略进行分析,以期为相关工程实践提供参考。
一、典型病害1. 混凝土表面龟裂混凝土桥梁表面龟裂是指混凝土桥梁表面出现不规则的细小龟裂,一般是由于混凝土收缩、干缩、温度变化等引起。
这种病害的存在不仅影响了桥梁的美观性,还可能对桥梁的使用寿命和安全性造成影响。
2. 混凝土粉化混凝土桥梁在长时间的使用中,由于风化、紫外线辐射、氧化等因素的影响,表面会出现粉化现象。
混凝土的粉化会导致桥梁表面失去原有的保护层,加速混凝土的老化,对桥梁的耐久性造成威胁。
3. 钢筋锈蚀由于混凝土桥梁使用环境的潮湿、氯离子渗透等因素的影响,桥梁中的钢筋容易出现锈蚀。
钢筋的锈蚀会导致混凝土与钢筋之间的粘结性减弱,严重的话还可能会导致桥梁的结构安全隐患。
混凝土桥梁在使用过程中,可能会因为荷载作用、自然因素、施工质量等因素而出现裂缝。
这些裂缝不仅影响了桥梁的美观性,还可能会威胁桥梁的结构安全性。
以上就是高速铁路混凝土桥梁中常见的典型病害,接下来将对这些病害的防治策略进行探讨。
二、防治策略1. 加强混凝土材料质量管理现代工程建设中,对于混凝土材料的质量管理至关重要。
在实际工程中,应加强对混凝土原材料的把关,严格控制水灰比,保证混凝土的抗渗、抗冻融等性能,从源头上减少混凝土病害的发生。
2. 表面涂料保护对于已经建成的混凝土桥梁,可以采用表面涂料保护的方式,通过给混凝土表面覆盖一层特殊的涂料来提高混凝土的抗渗性、抗风化性,减少龟裂和粉化的可能性。
3. 加强防腐保护对于混凝土桥梁中的钢筋部分,应加强防腐保护工作。
可以采取涂覆防腐漆、加设防护层等方式,避免钢筋受到外部环境的侵蚀,延长桥梁的使用寿命。
4. 加固裂缝处理针对已经出现裂缝的混凝土桥梁,应及时采取加固措施。
预应力混凝土T梁裂缝分析在现代桥梁建设中,预应力混凝土 T 梁因其良好的结构性能和经济性而被广泛应用。
然而,在实际使用过程中,预应力混凝土 T 梁裂缝问题时有发生。
这些裂缝不仅影响结构的外观,更重要的是可能会削弱结构的承载能力和耐久性,给桥梁的安全使用带来隐患。
因此,对预应力混凝土 T 梁裂缝进行深入分析具有重要的现实意义。
预应力混凝土 T 梁产生裂缝的原因是多方面的,主要包括以下几个方面:材料方面的原因不容忽视。
混凝土自身的质量对裂缝的产生有着直接的影响。
如果使用的水泥安定性不合格、骨料含泥量过大或者级配不良等,都可能导致混凝土的收缩增大,从而产生裂缝。
此外,混凝土配合比不当,如水灰比过大,也会使混凝土在硬化过程中产生较大的收缩。
施工过程中的不规范操作是导致裂缝产生的重要因素之一。
在浇筑混凝土时,如果振捣不均匀或者不密实,会使得混凝土内部存在空洞和疏松部位,从而降低混凝土的强度和整体性,容易引发裂缝。
预应力的施加不当也是一个常见问题。
如果预应力不足或者预应力损失过大,就无法有效抵消混凝土的拉应力,导致裂缝的出现。
而且,施工时的养护不当也会产生裂缝。
例如,养护时间不足、养护温度和湿度控制不当,都会使混凝土在硬化过程中产生过大的收缩应力,进而产生裂缝。
设计方面的缺陷也可能引起预应力混凝土 T 梁裂缝。
设计时,如果对结构的受力分析不准确,导致预应力钢筋的布置不合理或者数量不足,就无法有效地抵抗外荷载产生的拉应力,从而产生裂缝。
此外,对混凝土收缩和徐变的影响考虑不足,也可能导致结构在使用过程中出现裂缝。
外部环境因素同样不可小觑。
温度变化是一个重要的影响因素。
当温度发生较大变化时,混凝土会产生热胀冷缩,如果受到约束,就会产生温度应力,当温度应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。
此外,湿度的变化也会对混凝土的性能产生影响。
长期处于干燥环境中,混凝土会因失水而收缩,从而产生裂缝。
预应力混凝土 T 梁裂缝根据其产生的原因和特征,可以分为多种类型。
桥梁施工出现裂缝的主要原因及应对措施分析桥梁是连接道路和交通的重要建筑物,其施工质量直接关系到行车安全和人民生命财产安全。
在桥梁施工过程中,裂缝的出现是一个常见的问题,如果不及时发现和处理,将会对桥梁结构和使用安全产生严重影响。
本文将从桥梁施工出现裂缝的主要原因及应对措施进行分析,以期对相关工作提供参考和帮助。
一、桥梁施工出现裂缝的主要原因分析1. 材料选择不当桥梁施工中,如果选用的材料质量不合格或者不符合设计强度要求,容易导致桥梁出现裂缝。
特别是在使用混凝土和钢材时,如果质量不达标或者含有太多空鼓、夹渣等质量问题,就很容易导致施工后桥梁出现裂缝现象。
2. 设计不合理桥梁结构设计如果存在问题,比如梁体设计不合理或者结构尺寸计算不准确等,都可能导致桥梁施工后出现裂缝。
设计方案不合理、质量监管不力也可能是造成桥梁施工裂缝的原因之一。
3. 施工工艺不当在桥梁施工过程中,如果施工工艺不当或者施工操作不规范,也容易导致桥梁出现裂缝。
比如混凝土浇筑时未能完全振实、养护不到位等,都会导致桥梁施工后出现裂缝的情况。
4. 自然因素自然因素也是导致桥梁出现裂缝的一个重要原因。
比如气候变化、地基沉降、地震等自然因素的影响,都有可能对桥梁产生一定的影响,导致桥梁出现裂缝。
二、桥梁施工出现裂缝的应对措施分析1. 优化材料选择在桥梁施工过程中,要严格把关材料的质量,选择合格的材料,并按照施工图纸要求进行使用。
对于混凝土、钢材等关键材料要进行严格把关,确保施工材料的质量。
2. 加强设计审查在桥梁结构设计阶段,要加强设计审查和技术交底,确保设计方案合理、结构稳定。
对设计方案进行严格把关,提前发现并解决可能存在的问题。
3. 完善施工工艺在施工过程中要严格按照施工工艺进行操作,并加强对施工工艺的监督和检查。
对混凝土浇筑、钢材安装等关键工艺进行全程监管,确保施工工艺的完善。
4. 强化监理检查在施工过程中,要加强对施工现场的监理检查,及时发现并处理施工中出现的问题。
混凝土桥梁裂缝处理的成因与处理方法提纲:一、混凝土桥梁裂缝的成因二、混凝土桥梁裂缝的分类三、混凝土桥梁裂缝的处理方法四、混凝土桥梁裂缝处理的技术要点五、混凝土桥梁裂缝处理的案例分析一、混凝土桥梁裂缝的成因混凝土桥梁裂缝通常由以下几个原因引起:1、设计不当。
在设计阶段,可能会忽略桥梁所需要的韧性等因素,导致桥梁的结构不足以承受来自外部的负荷,从而引起裂缝。
2、施工不合理。
施工过程中,可能会存在未及时处理的气泡、水泥含量不足、桥梁预应力维护不当等问题,这些问题可能会导致桥梁裂缝。
3、使用不当。
桥梁在使用过程中,可能会受到车辆、自然灾害等外部因素的影响,从而导致了裂缝的产生。
二、混凝土桥梁裂缝的分类混凝土桥梁裂缝的分类可以按照以下三个维度来进行:1、按照深度分为表层裂缝、中层裂缝和底层裂缝。
2、按照形态分为直线型裂缝、弧形或曲线型裂缝、交叉型裂缝和网格型裂缝等多种形态。
3、按照裂缝的性质分为可塑性裂缝、固定性裂缝和传递性裂缝。
三、混凝土桥梁裂缝的处理方法混凝土桥梁裂缝处理的方法主要有以下几种:1、表层修补。
针对浅表面裂缝,可以采取表层修补的方法,补充缺失的水泥砂浆,同时保证与原始水泥砂浆的相容性。
2、裂缝注浆。
对于较深的裂缝,可以采取注浆的方式进行处理。
这种方法可以使沙浆充分填充裂缝,增强混凝土的强度和韧性。
3、拼缝处理。
对于一些混凝土桥梁中的长、宽比较大的裂缝,可以采取拼缝的方式进行处理。
这种方法可以使得桥梁的结构更加牢固。
4、裂缝密封。
对于一些较细的表面裂缝,可以采取裂缝密封的方法进行处理,这种方法可以很好地保护桥梁不受水汽腐蚀。
四、混凝土桥梁裂缝处理的技术要点混凝土桥梁裂缝处理的技术要点包括:1、混凝土桥梁裂缝处理前,需要对桥梁进行彻底的检查和评估。
只有充分了解桥梁的实际情况, 才能选择合适的处理方法。
2、在进行混凝土浇注前,需要对模板表面进行充分的清理,确保模板表面干净、光滑,并涂抹适当的脱模剂。
第1篇一、引言桥梁作为交通运输的重要基础设施,其安全性和耐久性至关重要。
然而,在实际使用过程中,桥梁容易受到各种因素的影响,如荷载、环境、材料等,导致桥梁出现裂缝。
裂缝的存在不仅影响桥梁的美观,更重要的是会降低桥梁的承载能力和使用寿命。
因此,研究桥梁裂缝的解决方案具有重要意义。
本文将从裂缝原因分析、裂缝处理方法、裂缝预防措施等方面进行探讨。
二、桥梁裂缝原因分析1. 材料因素(1)混凝土材料:混凝土是桥梁工程中最常用的建筑材料,但其本身存在脆性、易老化等特性。
在长期使用过程中,混凝土材料容易发生裂缝。
(2)钢筋材料:钢筋是桥梁结构中的重要组成部分,其抗腐蚀性能直接影响桥梁的耐久性。
钢筋腐蚀会导致钢筋截面减小,从而引发裂缝。
2. 设计因素(1)设计荷载:设计荷载偏小或荷载组合不合理,会导致桥梁结构在荷载作用下产生裂缝。
(2)结构设计:桥梁结构设计不合理,如截面尺寸、配筋等,容易导致裂缝产生。
3. 施工因素(1)混凝土浇筑:混凝土浇筑过程中,若出现离析、蜂窝、麻面等问题,会导致裂缝产生。
(2)施工质量问题:施工过程中,如模板支设、混凝土振捣、钢筋绑扎等环节出现质量问题,也会引发裂缝。
4. 环境因素(1)温度变化:桥梁结构在温度变化作用下,会产生热胀冷缩现象,导致裂缝产生。
(2)冻融作用:桥梁结构在冻融循环作用下,容易产生裂缝。
(3)化学腐蚀:桥梁结构长期暴露在酸雨、盐雾等环境中,容易发生化学腐蚀,导致裂缝。
三、桥梁裂缝处理方法1. 表面处理(1)凿除法:将裂缝处的混凝土凿除,露出钢筋,然后进行焊接、锚固等处理。
(2)灌浆法:将裂缝处清理干净,注入灌浆材料,填充裂缝。
(3)喷浆法:在裂缝处喷洒砂浆,填充裂缝。
2. 结构加固(1)粘贴碳纤维布:在裂缝两侧粘贴碳纤维布,提高桥梁结构的抗裂性能。
(2)增设预应力:在裂缝两侧增设预应力,提高桥梁结构的承载能力。
(3)更换构件:对于严重损坏的构件,可更换新的构件。
大体积混凝土裂缝分析及控制技术研究在现代建筑工程中,大体积混凝土的应用越来越广泛。
然而,大体积混凝土在施工和使用过程中,裂缝问题常常困扰着工程人员。
裂缝的出现不仅影响结构的外观,还可能降低结构的承载能力和耐久性,严重时甚至会威胁到建筑物的安全使用。
因此,对大体积混凝土裂缝进行深入分析,并研究有效的控制技术具有重要的现实意义。
一、大体积混凝土裂缝的类型及成因(一)温度裂缝大体积混凝土在浇筑后,由于水泥水化反应会释放出大量的热量,导致混凝土内部温度迅速升高。
而混凝土表面散热较快,形成较大的内外温差。
当温差产生的温度应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生温度裂缝。
这种裂缝通常出现在混凝土浇筑后的早期,裂缝宽度和深度随温差的增大而增加。
(二)收缩裂缝混凝土在硬化过程中,会发生体积收缩,包括自收缩、干燥收缩和碳化收缩等。
如果收缩受到约束,就会产生收缩裂缝。
自收缩是由于水泥水化过程中消耗水分导致的体积减小;干燥收缩是由于混凝土表面水分蒸发过快,内部水分向表面迁移不足引起的;碳化收缩则是由于空气中的二氧化碳与混凝土中的氢氧化钙反应,导致体积缩小。
(三)荷载裂缝在大体积混凝土结构承受外部荷载时,如果荷载超过混凝土的承载能力,或者由于不均匀荷载导致结构内部应力分布不均,就会产生荷载裂缝。
这种裂缝通常与受力方向垂直,并且随着荷载的增加而不断扩展。
(四)基础不均匀沉降裂缝如果建筑物基础不均匀沉降,会使大体积混凝土结构受到附加应力的作用,当附加应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。
这种裂缝通常出现在结构的薄弱部位,如跨中、支座等处。
二、大体积混凝土裂缝的危害(一)影响结构的外观质量裂缝的存在会使混凝土表面出现不平整、粗糙的现象,影响建筑物的美观。
(二)降低结构的承载能力裂缝的出现会削弱混凝土的整体性,降低结构的承载能力,尤其是在承受动荷载的情况下,更容易导致结构的破坏。
(三)影响结构的耐久性裂缝为外界侵蚀性介质(如水分、氧气、二氧化碳等)提供了通道,加速了混凝土的劣化和钢筋的锈蚀,从而降低结构的耐久性,缩短建筑物的使用寿命。
混凝土桥梁裂缝的六种类型分析 摘要:本文对混凝土桥梁裂缝的六种类型进行了分析。 关键词t凝土桥梁;裂缝
实际上,混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因 素相互影响,但每一条裂缝均有其产生的原因。混凝土桥梁裂 缝的种类,就其产生的原因,大致可划分如下几种:
1施工材料质量引起的裂缝 混凝土主要由砂、骨料、水泥、拌和水及 ̄I,/JD剂组成。配置 混凝土所采用材料质量不合格,可能导致结构出现裂缝。 1.1砂、石骨料 (1)砂石的粒径、级配、杂质含量。砂石粒径太小、级配不 良、空隙率大,将导致水泥和拌和水用量加大,影响混凝土的强 度,使混凝土收缩加大,如果使用超出规定的特细砂,后果更严 重。砂石中云母的含量较高,将削弱水泥与骨料的粘结力,降低 混凝土强度。砂石中含泥量高,不仅将造成水泥和拌和水用量 加大,而且还降低混凝土强度和抗冻性、抗渗性。砂石中有机质 和轻物质过多,将延缓水泥的硬化过程,降低混凝土强度,特别 是早期强度。砂石中硫化物可与水泥中的铝酸三钙发生化学反 应,体积膨胀2.5倍。 (2)碱骨料反应I碱骨科反应有3种类型) ①碱硅酸盐反应。参与这种反应的骨料有粘土质岩石、千 枚岩、硬砂岩、粉砂岩等。此类反应的特点是膨胀速度非常缓 慢,混凝土从膨胀到开裂,能渗出的凝胶很少。 ②碱硅酸反应。参与这种反应的骨料有流纹岩、安山岩、凝 灰岩、蛋白石、黑硅石、燧石、鳞石英、玻璃质火山岩、玉髓及微 晶或变质石英等。反应发生于碱与微晶氧化硅之间,其生成物 硅胶体遇水膨胀,在混凝土中产生很大的内应力,可导致混凝 土突然爆裂。这类反应是碱骨料反应的主要形式。 ③碱碳酸岩反应。多数碳酸岩石没有碱活性,有特定结构 的泥质细粒白云质灰岩和泥质细粒灰质白云岩才具有与碱反 应的碱活性,且还须高碱度、一定湿度环境下才能反应膨胀。 碱骨料反应裂缝的形状及分布与钢筋限制有关,当限制力小 时,常出现地图状裂缝,并在缝中有白色或透明的浸出物;当限 制力强时则出现顺筋裂缝。在工程实践中必须对骨料进行碱活 性检验,采用对工程无害的材料,同时使用含碱量低的水泥品 种。 1.2水泥 (1)当水泥含碱量较高(例如超过O.6%),同时又使用含有 碱活性的骨料,可能导致碱骨料反应。 (2)水泥出厂时强度不足,水泥受潮或过期,可能使混凝土 强度不足,从而导致混凝土开裂。 (3)水泥安定性不合格,水泥中游离的氧化钙含量超标。氧 化钙在凝结过程中水化很慢,在水泥混凝土凝结后仍然继续起 水化作用,可破坏已硬化的水泥石,使混凝土抗拉强度下降。 1.3拌和水及外加剂 拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀 有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土,或采用含碱的 外加剂,可能对碱骨料反应有影响。
2收缩裂缝 口刘夏利 在实际工程中,混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。 在混凝土收缩种类中,塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝 土体积变形的主要原因,另外还有自生收缩和炭化收缩。研究 表明,影响混凝土收缩裂缝的主要因素有: (1)水泥品种、标号及用量。矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥 混凝土收缩性较高,普通水泥、火山灰水泥、矾土水泥混凝土收 缩性较低。另外水泥标号越低、单位体积用量越大、磨细度越 大,则混凝土收缩越大,且发生收缩时间越长。例如,为了提高 混凝土的强度,施工时经常采用强行增加水泥用量的做法,结 果收缩应力明显加大。 (2)骨料品种。骨料中右英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石 等吸水率较小、收缩性较低i而砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较 大、收缩性较高。另外骨料粒径大收缩小,含水量大收缩越大。 (3)水灰比。用水量越大,水灰比越高,混凝土收缩越大。 (4)外掺剂。外掺剂保水性越好,则混凝土收缩越小。 . (5)养护方法。良好的养护可加速混凝土的水化反应,获得 较高的混凝土强度。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间 越长,则混凝土收缩越小。蒸汽养护方式比自然养护方式混凝 土收缩要小。 (6)振捣方式及时间。机械振捣方式比手工捣固方式混凝 土收缩性要小。振捣时间应根据机械性能决定,一般以5—1 5s/ 次为宜。时间太短,振捣不密实,形成混凝土强度不足或不均 匀;时间太长,造成分层,粗骨料沉入底层,细骨料留在上层,强 度不均匀,上层易发生收缩裂缝。
3荷载裂缝 混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷 载裂缝,归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。 3。1直接应力裂缝 是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。裂缝产生的原因 有: (1)设计计算阶段,结构计算时不计算或部分漏算:计算模 型不合理i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i结构安全系数不够。结构设计时不考虑施 工的可能性 设计断面不足 钢筋设置偏少或布置错误 结构刚 度不足:构造处理不当;设计图纸交代不清等。 (2)施工阶段,不加限制地堆放施工机具、材料;不了解预 制结构受力特点,随意翻身、起吊、运输、安装;不按设计图纸施 工,擅自更改结构施工顺序,改变结构受力模式;不对结构做机 器振动下的疲劳强度验算等。 (3)使用阶段,超出设计载荷的重型车辆过桥;受车辆、船 舶的接触、撞击;发生大风、大雪、地震、爆炸等。 3.2次应力裂缝 是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。裂缝产生的原因 有: (1)在设计外荷载作用下,由于结构物的实际工作状态同 常规计算有出入或计算不考虑,从而在某些部位引起次应力导 致结构开裂。例如两铰拱桥拱脚设计时常采用布置“X”形钢筋、 同时削减该处断面尺寸的办法设计较,理论计算该处不会存在 弯矩,但实际该铰仍然能够抗弯,以至出现裂缝而导致钢筋锈 蚀。 (2)桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等,在常规
计算中难以用准确的图式进行模拟计算,一般根据经验设置受 力钢筋。研究表明,受力构件挖孔后,力流将产生绕射现象,在 孔洞附近密集,产生巨大的应力集中。在长跨预应力连续梁中, 经常在跨内根据截面内力需要截断钢束,设置锚头,而在锚固 断面附近经常可以看到裂缝。因此,若处理不当,在这些结构的 转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。 实际工程中,次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因。 次应力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质。次应力裂缝也是由荷载 引起 仅是按常规一般不计算,但随着现代计算手段的不断完 善,次应力裂缝也是可以做到合理验算的。例如现在对预应力、 徐变等产生的二次应力,不少平面杆系有限元程序均可正确计 算,但在40年前却比较困难。在设计上,应注意避免结构突变 (或断面突变),当不能回避时,应做局部处理,如转角处做圆 角,突变处做成渐变过渡,同时加强构造配筋,转角处增配斜向 钢筋,对于较大孔洞有条件时可在周边设置护边角钢。 3.3裂缝特征 荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点。这类裂缝 多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。但必须指出,如果受 压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝,往往是结构达到承载 力极限的标志,是结构破坏的前兆,其原因往往是截面尺寸偏 小。根据结构不同受力方式,产生的裂缝特征如下: (1)中心受拉。裂缝贯穿构件横截面,间距大体相等,且垂 直于受力方向。采用螺纹钢筋时,裂缝之间出现位于钢筋附近 的次裂缝。 (2)中心受压。沿构件出现平行于受力方向的短而密的平 行裂缝。 (3)受剪。当箍筋太密时发生斜压破坏,沿梁端腹部出现大 于45。方向的斜裂缝:当箍筋适当时发生剪压破坏,沿梁端中 下部出现约45。方向相互平行的斜裂缝。 (4)局部受压。在局部受压区出现与压力方向大致平行的 多条短裂缝。 (5)小偏心受压。小偏心受压和受拉区配筋较多的大偏心 受压构件,类似于中心受压构件。 (6)受弯。弯矩最大截面附近从受拉区边沿开始出现与受 拉方向垂直的裂缝,并逐渐向中和轴方向发展。采用螺纹钢筋 时,裂缝间可见较短的次裂缝。当结构配筋较少时,裂缝少而 宽,结构可能发生脆性破坏。 (7)受扭。构件一侧腹部先出现多条约45。方向斜裂缝, 并向相邻面以螺旋方向展开。 (8)受冲切。沿柱头板内四侧发生约45。方向斜面拉裂, 形成冲切面。 (9)大偏心受压。大偏心受压和受拉区配筋较少的小偏心 受压构件,类似于受弯构件。 4温度变化引起的裂缝 混凝土具有热胀冷缩性质,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,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些 大跨径桥梁中,温度应力可以达到甚至超出活载应力。温度裂缝 区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。引起 温度变化主要因素有: (1)预制T梁之间横隔板安装时,支座预埋钢板与调平钢 板焊接时,若焊接措施不当,铁件附近混凝土容易烧伤开裂。采 用电热张拉法张拉预应力构件时,预应力钢材温度可升高至 350oC,混凝土构件也容易开裂。试验研究表明,由火灾等原因 引起高温烧伤的混凝土强度随温度的升高而明显降低,钢筋与 混凝土的粘结力随之下降,混凝土温度达到300℃后抗拉强度 下降50%,抗压强度下降60%,光圆钢筋与混凝土的粘结力下 降80%:由于受热,混凝土体内游离水大量蒸发也可产生急剧 收缩。 (2)日照。桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后,温度明显 高于其它部位,温度梯度呈非线形分布。由于受到自身约束作 用,导致局部拉应力较大,出现裂缝。日照和下述骤然降温是导 致结构温度裂缝的最常见原因。 (3)骤然降温。突降大雨、冷空气侵袭、日落等可导致结构外 表面温度突然下降,但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯 度。日照和骤然降温内力计算时可采用设计规范或参考实桥资 料进行,混凝土弹性模量不考虑折减。 (4)年温差。一年中四季温度不断变化,但变化相对缓慢,对 桥梁结构的影响主要是导致桥梁的纵向位移,一般可通过桥面 伸缩缝、支座位移或设置柔性墩等构造措施相协调,只有结构的 位移受到限制时才会引起温度裂缝,例如拱桥、刚架桥等。我国 年温差一般以1月和7月月平均温度的作为变化幅度。考虑到 混凝土的蠕变特性,年温差内力计算时混凝土弹性模量应考虑 折减。 (5)蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当,混凝土骤冷骤 热,内外温度不均,易出现裂缝。 (6)水化热。出现在施工过程中,大体积混凝土(厚度超过 2.0m)浇筑之后由于水泥水化放热,致使内部温度很高,内外温 差太大,致使表面出现裂缝。施工中应根据实际情况,尽量选择 水化热低的水泥品种,限制水泥单位用量,减少骨 模温度, 降低内外温差,并缓慢降温,必要时可采用循环冷却系统进行内 部散热,或采用薄层连续浇筑以加快散热。
5钢筋锈蚀引起的裂缝 由于混凝土质量较差或保护层厚度不足,混凝土保护层受 二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土碱度降低,或 由于氯化物介入,钢筋周围氯离子含量较高,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原来增长约2~4倍,从 而对周围混凝土产生膨胀应力,导致保护层混凝土开裂、剥离, 沿钢筋纵向产生裂缝,并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀,使 得钢筋有效断面面积减小,钢筋与混凝土握裹力削弱,结构承载 力下降,并将诱发其它形式的裂缝,加剧钢筋锈蚀,导致结构破 坏。 要防止钢筋锈蚀,设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采 用足够的保护层厚度(当然保护层亦不能太厚,否则构件有效高 度减小,受力时将加大裂缝宽度);施工时应控制混凝土的水灰 比,加强振捣,保证混凝土的密实性,防止氧气侵入,同时严格控 制含氯盐的外加剂用量,沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、 地下水地区尤其应慎重。