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隨著我國公路橋梁事業(yè)的發(fā)展和裂縫開展機理的進一步研究,影響因素逐漸量化。隨著結構計算理論的發(fā)展和計算軟件的應用,大部分因素對鋼筋混凝土裂縫的影響能夠較準確的計算出來,采取適當?shù)拇胧┛梢灶A防和控制裂縫開展。
混凝土因其性能穩(wěn)定、材料來源廣泛、耐久性好、養(yǎng)護需求低且可以經(jīng)過澆筑工藝形成各種工程所需要的形狀等特點,在工程建設中廣泛應用。但混凝土也存在較多難以克服的缺點,主要表現(xiàn)在抗拉性能差,容易形成裂縫,如果這些裂縫沒有得到及時正確的處治,任其進一步發(fā)展,最終將產(chǎn)生嚴重的工程危害。
今天,武漢新順暢橋檢車租賃公司著重介紹混凝土橋梁裂縫類型及成因:
1、收縮裂縫
在實際工程中,混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中,塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因,另外還有自生收縮和炭化收縮。塑性收縮發(fā)生在施工過程中,混凝土澆筑后4-5小時左右,水泥水化反應激烈,分子鏈逐漸形成,出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā),混凝土失水收縮,同時骨料因自重下沉,此時混凝土尚未硬化。
縮水收縮是在混凝土結硬后,隨著表層水分逐步蒸發(fā),濕度逐步降低,混凝土體積減小時產(chǎn)生的收縮。影響混凝土收縮裂縫的主要因素有:水泥品種、標號及用量、骨料品種、水灰比、外摻劑、養(yǎng)護方法、外界環(huán)境、振搗方式及時間。
2、溫度裂縫
混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì),當外部環(huán)境或內(nèi)部溫度發(fā)生變化,混凝土將發(fā)生變形,若變形遭到約束,則在結構內(nèi)將產(chǎn)生應力,當應力超過混凝土抗拉強度時即產(chǎn)生溫度裂縫。引起溫度變化主要因素有:年溫差、日照、驟然降溫、水化熱、蒸汽養(yǎng)護或冬季施工措施不當?shù)取?/span>
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(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)護及冬季施工時如措施不當,混凝土驟冷驟熱,內(nèi)外溫度不均,也易產(chǎn)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(chǎn)生附加的溫度應力,該附加應力和原有內(nèi)力的合力超過混凝土強度時就會產(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
?。?)彎曲裂縫
在混凝土梁上施加彎矩時,將產(chǎn)生彎曲裂縫。對受彎構件和壓彎構件來說,彎曲裂縫首先出現(xiàn)在彎矩最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(shù)增多,裂縫區(qū)域逐漸向兩側發(fā)展。
?。?)剪切裂縫
剪切裂縫也稱斜裂縫,首先發(fā)生在剪應力最大的部位。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25°~50°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(shù)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(nèi),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。
?。?)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(chǎn)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(nèi)力較小時,混凝土和鋼筋均勻承受拉力,隨著內(nèi)力增大,混凝土內(nèi)拉應力達到其受拉極限,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,這是允許出現(xiàn)裂縫構件的工作狀態(tài)。
當荷載繼續(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(zhì)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(chǎn)生膨脹應力,導致保護層混凝土開裂、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(chǎn)生又會加劇鋼筋銹蝕,最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,保證混凝土的密實性: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。
5、基礎不均勻沉降引起的裂縫
由于基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移,使結構中產(chǎn)生附加應力,超出混凝土結構的抗拉能力,導致結構開裂?;A不均勻沉降的主要原因有:地質(zhì)勘察精度不夠、試驗資料不準;地基地質(zhì)差異太大;結構荷載差異太大;結構基礎類型差別太大;地在凍脹;橋梁基礎基于滑坡體、溶洞或活動斷層等不良地質(zhì)時,可能造成不均勻沉降。
6、凍脹引起的裂縫
大氣氣溫低于零度時,吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍,游離的水轉變成冰,體積膨脹9%,因而混凝土產(chǎn)生膨脹應力;同時混凝土凝膠孔中的過冷水在微觀結構中遷移和重分布引起滲透壓,使混凝土中膨脹力加大,混凝土強度降低,并導致裂縫出現(xiàn)。
7、施工質(zhì)量引起的裂縫
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質(zhì)量不合格,可能導致結構出現(xiàn)裂縫。在混凝土結構澆筑、構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中,若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣,容易產(chǎn)生縱向的、橫向等各種裂縫,特別是細長薄壁結構更容易出現(xiàn)。
針對橋梁裂縫,武漢新順暢橋檢車租賃公司常用裂縫修補的4中有效的方法有:裂縫表面封閉、注膠封閉裂縫、粘貼碳纖維布封閉裂縫、預應力碳纖維板系統(tǒng)。
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