桥梁混凝土裂缝浅析

2012-01-27韩亮

中国科技信息 2012年9期

关键词：保护层预防措施荷载

韩亮

山东省圣地监理咨询中心，山东济宁 272100

桥梁混凝土裂缝浅析

韩亮

山东省圣地监理咨询中心，山东济宁 272100

通过对济宁所辖公路线上300多座桥梁的定期检查，发现出公路桥梁混凝土裂缝是桥梁的主要病害之一。该文就桥梁混凝土裂缝的成因进行了分析，对防治措施及修补方法作了简述。

桥梁；裂缝；分析；防治

随着我国经济的快速发展，各地交通运输事业也迅速地发展起来，交通运输量大幅度增长，行车密度及车辆载重越来越大，尤其是拖挂运输、集装箱运输、个体户载重货物运输等重型车辆日益剧增，特种工程车如矿山运载车、大型平板车亦不时出现，这给道路桥梁的承载力及正常使用带来了新的挑战。而公路桥梁混凝土裂缝是桥梁的承载力降低、使用年限缩短的主要原因。

在桥梁建造和使用过程中，混凝土裂缝经常出现。混凝土的裂缝是由于混凝土内部应力和外部荷载作用，以及温度变化等因素作用下形成的。并且有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下，不断扩展，不但会影响混凝土表面的美观、减小钢筋的混凝土保护层厚度，而且易引发混凝土面层剥落，加速钢筋的锈蚀，降低混凝土的抗冻性及耐久性，严重时甚至发生垮塌事故，所以必须加以控制。混凝土裂缝的成因复杂而繁多，有时甚至多种因素相互影响。

1.混凝土裂缝产生的原因

1.1 荷载裂缝

由外荷载引起的裂缝，称为结构性裂缝（又称为受力裂缝），其裂缝的分布及宽度与外荷载有关。这种裂缝的出现，预示结构承载力可能不足或存在其他严重问题。产生原因：

1)对结构进行计算时，荷载少算或漏算；内力与配筋计算错误，结构安全系数不够；结构设计截面不足；钢筋设计偏少或布置错误等。

2)施工时机具、材料堆放过多；不了解预制结构受力特点，不按设计图施工、改变结构受力模式。

3)在使用阶段，超载重型车辆过桥、外力的撞击、地震等因素。

1.2 收缩裂缝

混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的，引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化。后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。温度收缩主要是水泥水化过程中放出大量的热，且主要集中在浇筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500J左右的热量，若以水泥用量350!/m3～550/m3来计算，每立方米混凝土将放出17500KJ～27500 KJ的热量，从而使混凝土内部升高。尤其对于大体积混凝土来讲，这种现象更加严重。因为混凝土内部和表面的散热条件不同，因此混凝土中心温度很高，这样就会形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土就会产生裂缝。如冬季施工，过早除掉保温层，受寒冷袭击或预制构件采用蒸汽养护时，降温过快，过早出池，急速揭盖等原因，造成混凝土内外温差太大，均使混凝土表面收缩加快，产生裂缝。

1.3 基础变形裂缝

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：

（1)由于混凝土在塑性状态下其基础、支架等有不均匀沉降，使局部混凝土变形受约束而产生裂缝。

（2)由于重力作用使混凝土中较重颗粒下沉而使水泥浆上浮，当这种下沉受到钢筋、模板作用时就会产生裂缝。

1.4 钢筋锈蚀裂缝

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面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，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2倍～4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。

1.5 冻胀裂缝

当大气温度低于零度时，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；混凝土凝胶孔中的过冰水在微观结构中迁移和重分布，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，导致裂缝出现。