混凝土因其性能稳定、材料来源广泛、耐久性好、养护需求低且可以经过浇筑工艺形成各种工程所需要的形状等特点,在工程建设中广泛应用。但混凝土也存在较多难以克服的缺点,主要表现在抗拉性能差,*形成裂缝,如果这些裂缝没有得到及时正确的处治,任其进一步发展,较终将产生严重的工程危害。
混凝土桥梁裂缝类型及成因
01
收缩裂缝
在实际工程中,混凝土因收缩所引起的裂缝是较常见的。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。塑性收缩发生在施工过程中,混凝土浇筑后4-5小时左右,水泥水化反应激烈,分子链逐渐形成,出现泌水和水分急剧蒸发,混凝土失水收缩,同时骨料因自重下沉,此时混凝土尚未硬化。
缩水收缩是在混凝土结硬后,随着表层水分逐步蒸发,湿度逐步降低,混凝土体积减小时产生的收缩。影响混凝土收缩裂缝的主要因素有:水泥品种、标号及用量、骨料品种、水灰比、外掺剂、养护方法、外界环境、振捣方式及时间。
02
温度裂缝
混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或内部温度发生变化,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**过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。引起温度变化主要因素有:年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。
由于混凝土是热的不良导体,水化初期放出大量热量难以散发,大体积混凝土浇筑后,内部温度较外部高,这将使内部混凝土产生显着的体积膨胀,而外部混凝土却随气温降低而冷却收缩。这种内部膨张和外部收缩相互制约,较易产生温度裂缝。蒸气养护及冬季施工时如措施不当,混凝土骤冷骤热,内外温度不均,也易产生温度裂缝。
当构件较长,且两端固定时,由于周围温度变化将产生附加的温度应力,该附加应力和原有内力的合力**过混凝土强度时就会产生破坏裂缝。
在新旧混凝土接头处,沿接缝面的垂直方向常因水化热的原因而产生温度裂缝。
03荷载作用下产生的裂缝
(1)弯曲裂缝
在混凝土梁上施加弯矩时,将产生弯曲裂缝。对受弯构件和压弯构件来说,弯曲裂缝首先出现在弯矩较大截面的混凝土受拉区。梁板结构的正弯矩裂缝一般位于跨中,从底边开始向上发展.负弯矩裂缝位于连续或悬臂粱板的支座附近,自上向下发展。
随着荷载的增大,裂缝宽度增大,长度延伸,缝数增多,裂缝区域逐渐向两侧发展。
(2)剪切裂缝
剪切裂缝也称斜裂缝,首先发生在剪应力较大的部位。对受弯构件和压弯构件,裂缝往往发生于支座附近。由下部开始,沿着与轴线成25°~50°左右的角度裂开。随着荷载增大。裂缝长度将不断增长并向受压区发展,裂缝缝数不断增多并分岔,裂缝区也逐渐向跨中方向扩大。
剪切裂缝一旦出现,就应加强观察。如裂缝发展缓慢并限制在受拉区。裂缝宽度在限值以内,此时还允许;但如裂缝不断发展或者裂缝已接近受压区,则不论其宽度和长度如何都应及时予以必要的加固处理。
(3)断开裂缝
钢筋混凝土构件受拉时,进入整个截面的裂缝称为断开裂缝。受拉构件在荷载作用下产生的裂缝均沿正截面开裂,裂缝间距有一定规律。受拉构件在内力较小时,混凝土和钢筋均匀承受拉力,随着内力增大,混凝土内拉应力达到其受拉极限,产生裂缝并退出工作,但裂缝宽度小于规定限值,全部拉力由钢筋承担,这是允许出现裂缝构件的工作状态。
当荷载继续增大,钢筋应力达到屈服极限,钢筋伸长率较大,裂缝很宽,**过设计规范允许宽度的许多倍,这时多为使用所不允许的或构件将接近破坏的状态。
因混凝土质量较差,或保护层厚度不足,或保护层被碳化使钢筋周围混凝土碱度降低,或有氯化物浸入,等等,均可引起钢筋表面氧化膜破坏而发生锈蚀反应;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。钢盘锈蚀使得钢筋有效断面减小,钢筋与混凝土握裹力削弱,结构承载力下降,继而将诱发其它形式的裂缝,而其它裂缝的产生又会加剧钢筋锈蚀,最后可能导致结构破坏。
要防止钢筋锈蚀。主要应确保钢筋有足够的保护层厚度(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,并应加强振捣,保证混凝土的密实性:还要严格控制含氯盐的外加剂用量,对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用含氯盐的外加剂。
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