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橋梁混凝土裂縫形成的原因
1.收縮裂縫 混凝土凝固時(shí),由于水泥水化產(chǎn)物的體積比反應(yīng)前物質(zhì)的總體積要小,因而產(chǎn)生收縮,稱為化學(xué)收縮或凝縮;混凝土在硬化過(guò)程中隨著水分的逐漸蒸發(fā),體積逐漸減小,稱為干縮,化學(xué)收縮與干縮合稱為收縮。混凝土的干燥過(guò)程是由表面逐漸擴(kuò)展到內(nèi)部的,在混凝土內(nèi)部呈現(xiàn)含水梯度,因此產(chǎn)生表面收縮大,內(nèi)部收縮小的不均勻收縮,導(dǎo)致表面混凝土承受拉力,內(nèi)部混凝土承受壓力。當(dāng)表面混凝土所受的拉力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí),便產(chǎn)生收縮裂縫。
2.溫度裂縫 混凝土受水泥水化放熱、陽(yáng)光照射、大氣及周圍溫度、電弧焊接等因素影響,而出現(xiàn)冷熱變化時(shí),將發(fā)生收縮和膨脹,產(chǎn)生溫度應(yīng)力,溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土強(qiáng)度時(shí),即產(chǎn)生裂縫,稱為溫度裂縫。
由于混凝土是熱的不良導(dǎo)體,水化初期放出大量熱量難以散發(fā),大體積混凝土澆筑后,內(nèi)部溫度較外部高,這將使內(nèi)部混凝土產(chǎn)生顯著的體積膨脹,而外部混凝土卻隨氣溫降低而冷卻收縮。這種內(nèi)部膨張和外部收縮相互制約,極易產(chǎn)生溫度裂縫。蒸氣養(yǎng)護(hù)及冬季施工時(shí)如措施不當(dāng),混凝土驟冷驟熱,內(nèi)外溫度不均,也易產(chǎn)生溫度裂縫。當(dāng)構(gòu)件較長(zhǎng),且兩端固定時(shí),由于周圍溫度變化將產(chǎn)生附加的溫度應(yīng)力,該附加應(yīng)力和原有內(nèi)力的合力超過(guò)混凝土強(qiáng)度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生破壞裂縫。在新舊混凝土接頭處,沿接縫面的垂直方向常因水化熱的原因而產(chǎn)生溫度裂縫。
3.荷載作用下產(chǎn)生的裂縫
(1)彎曲裂縫 在混凝土梁上施加彎矩時(shí),將產(chǎn)生彎曲裂縫。對(duì)受彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件來(lái)說(shuō),彎曲裂縫出現(xiàn)在彎矩大截面的混凝土受拉區(qū)。梁板結(jié)構(gòu)的正彎矩裂縫一般位于跨中,從底邊開(kāi)始向上發(fā)展.負(fù)彎矩裂縫位于連續(xù)或懸臂粱板的支座附近,自上向下發(fā)展。 隨著荷載的增大,裂縫寬度增大,長(zhǎng)度延伸,縫數(shù)增多,裂縫區(qū)域逐漸向兩側(cè)發(fā)展。 hengshuijucheng
(2)剪切裂縫 剪切裂縫也稱斜裂縫,發(fā)生在剪應(yīng)力大的部位。對(duì)受彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件,裂縫往往發(fā)生于支座附近。由下部開(kāi)始,沿著與軸線成25o～5Oo左右的角度裂開(kāi)。隨著荷載增大。裂縫長(zhǎng)度將不斷增長(zhǎng)并向受壓區(qū)發(fā)展,裂縫縫數(shù)不斷增多并分岔,裂縫區(qū)也逐漸向跨中方向擴(kuò)大。剪切裂縫一旦出現(xiàn),就應(yīng)加強(qiáng)觀察。如裂縫發(fā)展緩慢并限制在受拉區(qū)。裂縫寬度在限值以內(nèi),此時(shí)還允許;但如裂縫不斷發(fā)展或者裂縫已接近受壓區(qū),則不論其寬度和長(zhǎng)度如何都應(yīng)及時(shí)予以必要的加固處理。
(3)斷開(kāi)裂縫 鋼筋混凝土構(gòu)件受拉時(shí),進(jìn)入整個(gè)截面的裂縫稱為斷開(kāi)裂縫。受拉構(gòu)件在荷載作用下產(chǎn)生的裂縫均沿正截面開(kāi)裂,裂縫間距有一定規(guī)律。受拉構(gòu)件在內(nèi)力較小時(shí),混凝土和鋼筋均勻承受拉力,隨著內(nèi)力增大,混凝土內(nèi)拉應(yīng)力達(dá)到其受拉極限,產(chǎn)生裂縫并退出工作,但裂縫寬度小于規(guī)定限值,全部拉力由鋼筋承擔(dān),這是允許出現(xiàn)裂縫構(gòu)件的工作狀態(tài)。荷載繼續(xù)增大,鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服極限,鋼筋伸長(zhǎng)率較大,裂縫很寬,超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)范允許寬度的許多倍,這時(shí)多為使用所不允許的或構(gòu)件將接近破壞的狀態(tài)。
4.鋼筋銹蝕引起的裂縫 因混凝土質(zhì)量較差,或保護(hù)層厚度不足,或保護(hù)層被碳化使鋼筋周圍混凝土堿度降低,或有氯化物浸入,等等,均可引起鋼筋表面氧化膜破壞而發(fā)生銹蝕反應(yīng);銹蝕物氫氧化鐵體積比原來(lái)增長(zhǎng)約2～4倍,從而對(duì)周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力,導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開(kāi)裂、剝離,沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫并有銹跡滲到混凝土表面。鋼盤(pán)銹蝕使得鋼筋有效斷面減小,鋼筋與混凝土握裹力削弱,結(jié)構(gòu)承載力下降。繼而將誘發(fā)其它形式的裂縫;而其它裂縫的產(chǎn)生又會(huì)加劇鋼筋銹蝕,后可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。要防止鋼筋銹蝕。主要應(yīng)確保鋼筋有足夠的保護(hù)層厚度(保護(hù)層亦不能太厚,否則構(gòu)件有效高度減小,受力時(shí)將加大裂縫寬度);施工時(shí)應(yīng)控制混凝土的水灰比,并應(yīng)加強(qiáng)振搗,混凝土的密實(shí)性:還要嚴(yán)格控制含氯鹽的外加劑用量,對(duì)沿海地區(qū)或其它存在腐蝕性強(qiáng)的空氣、地下水地區(qū)尤其應(yīng)慎用含氯鹽的外加劑。
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