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2012年注册岩土工程师辅导考题之桥梁施工中混凝土裂缝产生原因

www.zige365.com 2011-9-21 10:12:53 点击:发送给好友 和学友门交流一下 收藏到我的会员中心
桥梁施工中混凝土裂缝产生的原因

  随着我国桥梁技术的突飞猛进,大体积混凝土在桥梁结构中的应用也越来越广泛。混凝土是应用最广泛最重要的工程材料之一,具有取材广泛、价格低廉、抗压强度高、耐火性好、不易风化、养护费用低等优点,可以预计随着我国基础设施建设规模的迅猛发展,其应用领域还会进一步拓宽。在应用混凝土材料进行建筑结构、公路、桥梁及隧道等工程建设中,人们也发现,混凝土开裂是最常见的一种病害,并且已成为影响工程结构使用寿命的重要影响因素之一。在混凝土桥梁结构上产生的各种各样的裂缝,形成的原因也是千差万别,因此其危害性也会有显着的差异。

  1.桥梁施工中混凝土裂缝概述

  一般来讲,桥梁施工中混凝土裂缝可分为温度引起的裂缝、收缩引起的裂缝、钢筋锈蚀引起的裂缝、沉降引起的裂缝、冻胀引起的裂缝、施工材料质量引起的裂缝及施工裂缝等。①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时.混凝土将发生变形,一旦变形受阻,则会在结构内产生拉应力.当拉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。②收缩引起的裂缝收缩裂缝是混凝土因收缩而发生的体积变化,它主要包括塑性收缩裂缝和干缩裂缝。塑性收缩裂缝主要发生在初凝开始,进行养护之前.此时水泥水化反应剧烈,会出现泌水和水分急剧蒸发,混凝土失水收缩。收缩时,表层受到深层混凝土以及模板、钢筋的制约,使由软变硬中的塑态混凝土产生拉应力,从而形成微裂缝。而干缩裂缝则多发生在混凝土硬化前后.此时混凝土表层水分散发快,内部散发慢,因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩。表面收缩变形受到内部混凝土的约束.致使表面混凝土承受拉力,当表面混凝土受到的拉应力超过其抗拉强度时,就会产生收缩裂缝。③沉降引起的裂缝由于基础产生竖向不均匀沉降或水平方向位移,使结构中产生附加应力。当其超过混凝土结构的抗拉强度时,结构开裂。④钢筋锈蚀引起的裂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碳化至钢筋表而,使钢筋周围混凝土碱度降低,或由于氯化物介人.钢筋中铁离子含量较高,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24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,并将诱发其他形式的裂缝,加剧钢筋锈蚀,导致结构破坏。⑤冻胀引起的裂缝混凝土构件是非匀质密实构件,其内部存在各种空隙,当处于吸水饱和状态的混凝土温度低于0℃时,内部水分冻结,体积膨胀9%,使混凝土因膨胀而产生拉应力导致裂缝出现。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。温度低于0℃和混凝土吸水饱和,是发生冻胀破坏的必要条件。另外,当混凝土中骨料空隙多、吸水性强,骨料中含泥土等杂质过多;混凝土水灰比偏大、振捣不密实;养护不足使混凝土早期受冻等,均可能导致混凝土冻胀裂缝。

  2.裂缝控制措施分析

  2.1 加强温度控制,改善混凝土裂缝

  充分改良骨料的配置,适当增加添加剂,尽可能采用干硬性混凝土进行桥梁施工,这样可有效降低混凝土中的水泥成分。在混凝土的拌和过程中,在适当的时候将水洒在碎石上,达到冷却碎石的目的,从而降低了混凝土浇注时的温度。尤其在夏天的施工中,必须减少混凝土的浇注厚度,利用浇注层的面积,充分散热。适当条件下,可在混凝土内部敷设降温水管,达到全面降温混凝土的目的。对于施工工序的安排,必须时间合理。对于混凝土暴露面积,要适宜。对混凝土来说,其性能的好坏常常异常重要,选择高性能的混凝土,增加抗裂效果,避免表面干缩程度大的混凝土应用于桥梁施工中。塑性沉降裂缝在施工中常常见到,所以在施工中必须加强基础处理,合理对支架进行布置。就支架来说,必须用面积法测定表面受力,采取预压措施,来减低非弹性形变的产生。在混凝土中添加减水剂,这样的话能避免泌水,增加了混凝土保护层厚度,在桥梁施工中,有必要采取二次抹面。对于塑性收缩裂缝而言,其主要的防治方法是加强混凝土的早期养护,然后降低混凝土中水分增发的速度。此方法具体是用麻袋以及海绵等物质覆盖混凝土结构的表面,对混凝土进行浇水湿治。温度裂缝的防治措施,主要是加强注意施工中混凝土浇注时间以及速度,在浇注过程中控制温度。在夏季而言,混凝土骨料必须进行洒水,而在冬季施工中,混凝土表面采取保温措施。

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