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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,由于水泥水化產物的體積比反應前物質的總體積要小,因而產生收縮,稱為化學收縮或凝縮;混凝土在硬化過程中隨著水分的逐漸蒸發(fā),體積逐漸減小,稱為干縮,化學收縮與干縮合稱為收縮。混凝土的干燥過程是由表面逐漸擴展到內部的,在混凝土內部呈現(xiàn)含水梯度,因此產生表面收縮大,內部收縮小的不均勻收縮,導致表面混凝土承受拉力,內部混凝土承受壓力。當表面混凝土所受的拉力超過其抗拉強度時,便產生收縮裂縫。
2.溫度裂縫 混凝土受水泥水化放熱、陽光照射、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,將發(fā)生收縮和膨脹,產生溫度應力,溫度應力超過混凝土強度時,即產生裂縫,稱為溫度裂縫。
由于混凝土是熱的不良導體,水化初期放出大量熱量難以散發(fā),大體積混凝土澆筑后,內部溫度較外部高,這將使內部混凝土產生顯著的體積膨脹,而外部混凝土卻隨氣溫降低而冷卻收縮。這種內部膨張和外部收縮相互制約,極易產生溫度裂縫。蒸氣養(yǎng)護及冬季施工時如措施不當,混凝土驟冷驟熱,內外溫度不均,也易產生溫度裂縫。當構件較長,且兩端固定時,由于周圍溫度變化將產生附加的溫度應力,該附加應力和原有內力的合力超過混凝土強度時就會產生破壞裂縫。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生溫度裂縫。
3.荷載作用下產生的裂縫
(1)彎曲裂縫 在混凝土梁上施加彎矩時,將產生彎曲裂縫。對受彎構件和壓彎構件來說,彎曲裂縫出現(xiàn)在彎矩大截面的混凝土受拉區(qū)。梁板結構的正彎矩裂縫一般位于跨中,從底邊開始向上發(fā)展.負彎矩裂縫位于連續(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,長度延伸,縫數增多,裂縫區(qū)域逐漸向兩側發(fā)展。 hengshuijucheng
(2)剪切裂縫 剪切裂縫也稱斜裂縫,發(fā)生在剪應力大的部位。對受彎構件和壓彎構件,裂縫往往發(fā)生于支座附近。由下部開始,沿著與軸線成25o～5Oo左右的角度裂開。隨著荷載增大。裂縫長度將不斷增長并向受壓區(qū)發(fā)展,裂縫縫數不斷增多并分岔,裂縫區(qū)也逐漸向跨中方向擴大。剪切裂縫一旦出現(xiàn),就應加強觀察。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,此時還允許;但如裂縫不斷發(fā)展或者裂縫已接近受壓區(qū),則不論其寬度和長度如何都應及時予以必要的加固處理。
(3)斷開裂縫 鋼筋混凝土構件受拉時,進入整個截面的裂縫稱為斷開裂縫。受拉構件在荷載作用下產生的裂縫均沿正截面開裂,裂縫間距有一定規(guī)律。受拉構件在內力較小時,混凝土和鋼筋均勻承受拉力,隨著內力增大,混凝土內拉應力達到其受拉極限,產生裂縫并退出工作,但裂縫寬度小于規(guī)定限值,全部拉力由鋼筋承擔,這是允許出現(xiàn)裂縫構件的工作狀態(tài)。荷載繼續(xù)增大,鋼筋應力達到屈服極限,鋼筋伸長率較大,裂縫很寬,超過設計規(guī)范允許寬度的許多倍,這時多為使用所不允許的或構件將接近破壞的狀態(tài)。
4.鋼筋銹蝕引起的裂縫 因混凝土質量較差,或保護層厚度不足,或保護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;銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2～4倍,從而對周圍混凝土產生膨脹應力,導致保護層混凝土開裂、剝離,沿鋼筋縱向產生裂縫并有銹跡滲到混凝土表面。鋼盤銹蝕使得鋼筋有效斷面減小,鋼筋與混凝土握裹力削弱,結構承載力下降。繼而將誘發(fā)其它形式的裂縫;而其它裂縫的產生又會加劇鋼筋銹蝕,后可能導致結構破壞。要防止鋼筋銹蝕。主要應確保鋼筋有足夠的保護層厚度(保護層亦不能太厚,否則構件有效高度減小,受力時將加大裂縫寬度);施工時應控制混凝土的水灰比,并應加強振搗,混凝土的密實性:還要嚴格控制含氯鹽的外加劑用量,對沿海地區(qū)或其它存在腐蝕性強的空氣、地下水地區(qū)尤其應慎用含氯鹽的外加劑。
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