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混凝土桥梁裂缝的成因及处理办法

日期:2008年8月5日 11:18

  混凝土因其取材广泛、价格低廉,抗压强度高、可浇注成各种形状,并且耐火性好、不易风化、养护费用低,成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料。但混凝土最主要的缺点是:抗位能力差,容易开裂。混凝土裂缝不可避免,但它的有害程度可以控制,有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下,不断产生和扩展,引起混凝土碳化、保护层剥落、钢筋腐蚀,使混凝土的强度和刚度受到削弱,耐久性降低,危害结构的正常使用,必须加以控制。

  裂缝种类、成因

  混凝土结构裂缝的成因复杂、繁多,有时多种因素互相影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要因素。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:

  一是荷载引起的裂缝。混凝土桥梁在静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,主要有直接裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝;次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。

  二是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。温度裂缝区别其他裂缝最主要牲是将随温度变化而扩张或合拢。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。

  三是收缩引起的裂缝。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: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。

  四是地基变形引起的裂缝。由于基础竖向不均匀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。基础不均匀沉降的主要原因有:地质勘察精度不够、试验资料不准;地基地质差异太大;结构荷载差异太大;结构基础类型差别太大;地在冻胀;桥梁基础基于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时,可能造成不均匀沉降。

  五是钢筋锈蚀引起的裂缝。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。

  六是冻胀引起的裂缝。大气气温低于零度时,吸水饱和的混凝土出现冰冻,游离的水转变成冰,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冷水(结冰温度在-78度以下)在微观结构中迁移和重分布引起渗透压,使混凝土中膨胀力加大,混凝土强度降低,并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重,成龄后混凝土强度损失可达30%-50%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。

  七是施工材料质量引起的裂缝。混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。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。如:水泥、砂、石骨料、以及拌和水及外加剂等。

  八是施工工艺质量引起的裂缝。在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中,若施工工艺不合理、施工质量低劣,容易产生纵向的、横向等各种裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现。

  对混凝土裂缝的处理建议

  一是表面处理法:包括表面涂抹和表面贴补法,表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝,深度未达到钢筋表面的发丝裂缝,不漏水的裂缝,不伸缩的裂缝以及不在活动的裂缝。表面贴寂(木工膜或其它防水片)法适用于大面积漏水(蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝)的防渗堵漏。

  二是填充法:用修补材料直接填充裂缝,一般用来修补较宽的裂缝(0.3mm),作业简单,费用低。宽度小于0.3mm,深度较浅的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采用取开V型槽,然后作填充处理。

  三是灌浆法:此法应用范围广,从细微裂缝到大裂缝均可适用,处理效果好。

  四是结构补强法:因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成裂缝等影响结构强度可采取结构补强法、锚固补强法、预应力法等。

  五是混凝土裂缝处理效果的检查:包括修补材料试验;钻芯取样试验;压水试验;压气试验等。

  由上述可知,设计疏漏、施工低劣、监理不力,均可能使混凝土桥梁出现裂缝。因此,严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理,是保证结构安全耐用的前提和基础。在运营管理过程中,进一步加强巡查和管理,及时发现和处理问题,也是相当重要的环节。

  摘自《中国交通监理网》

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