混凝土橋梁裂縫的種類和產(chǎn)生的原因

【摘要】在混凝土橋梁施工過程中，裂縫是比較嚴(yán)重的質(zhì)量問題，對橋梁安全性能和使用壽命，甚至?xí)霈F(xiàn)質(zhì)量事故，造成不必要的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，本文就混凝土橋梁裂縫種類和產(chǎn)生原因展開論述。

【關(guān)鍵詞】混凝土橋梁；裂縫；產(chǎn)生原因

隨著我國道路交通事業(yè)的迅速發(fā)展，混凝土橋梁建設(shè)也取得了比較大的成就。但是在實(shí)際的建設(shè)和運(yùn)行過程中，經(jīng)常出現(xiàn)質(zhì)量問題，甚至出現(xiàn)垮塌的現(xiàn)象。其中混凝土裂縫問題是比較常見的問題。因此，本文就針對混凝土橋梁裂縫的種類和出現(xiàn)的原因進(jìn)行詳細(xì)的論述，為裂縫的防治提供必要的借鑒。在通常情況下，混凝土橋梁出現(xiàn)的裂縫主要包括荷載裂縫、溫度裂縫、收縮裂縫、地基變形裂縫、銹蝕裂縫、凍脹裂縫、材料質(zhì)量裂縫等，下面就這些裂縫產(chǎn)生的裂縫展開論述。

一、由于荷載引起的裂縫

在通常情況下，受到常規(guī)靜、動(dòng)荷載以及次應(yīng)力等影響，就會產(chǎn)生荷載裂縫，具體分為直接應(yīng)力和次應(yīng)力兩種裂縫，具體出現(xiàn)的原因主要表現(xiàn)一下幾個(gè)方面：在設(shè)計(jì)過程中，在對整體的結(jié)構(gòu)計(jì)算過程中出現(xiàn)不準(zhǔn)確情況，或漏算一些項(xiàng)目，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)受力與實(shí)際的受力情況不相吻合等情況；在施工過程中，施工單位對混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)了解不夠，沒有完全按照施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行施工，施工順序比較混亂，疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算情況不準(zhǔn)確等；在橋梁使用過程中，出現(xiàn)了車輛超載運(yùn)行的情況，還有受到地震鄧自然條件的影響。在進(jìn)行設(shè)計(jì)整個(gè)混凝土橋梁外荷載中，由于實(shí)際的是施工狀態(tài)與常規(guī)計(jì)算會出現(xiàn)不同程度的出入，導(dǎo)致混凝土橋梁的一些結(jié)構(gòu)引起次應(yīng)力，從而出現(xiàn)裂縫；在進(jìn)行道路橋梁施工過程中，經(jīng)常進(jìn)行鑿槽和開洞的施工，同時(shí)在實(shí)際過程中很難進(jìn)行精確的模擬計(jì)算，因此，在受力構(gòu)件挖孔完成后，出現(xiàn)了力流繞射的情況，在空洞的周圍產(chǎn)生比較大的應(yīng)力；在連續(xù)梁中，經(jīng)常要截?cái)噤撌阱^固的斷面周圍出現(xiàn)裂縫。

二、溫度引起的裂縫

在實(shí)際的施工過程中，受到外部溫度條件的影響，混凝土就會出現(xiàn)熱脹冷縮的現(xiàn)象，很容易導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)變形，如果溫度的應(yīng)力超過混凝土的強(qiáng)度，橋梁表面就會出現(xiàn)不同程度裂縫。出現(xiàn)溫度裂縫的原因主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：從一年溫差方面來講，由于四季溫度的變化，整個(gè)混凝土橋梁結(jié)構(gòu)會在溫度的影響下出現(xiàn)不同程度的裂縫；另一方面，如果整個(gè)混凝土橋梁表面長時(shí)間受到陽光的曝曬后，溫度就會高于橋梁的其他部分，在自身約束作用力和局部的拉應(yīng)力作用下，也會很容易出現(xiàn)裂縫；從溫度驟變方面來講，受到強(qiáng)冷空氣或者大風(fēng)天氣的影響，導(dǎo)致混凝土表面與內(nèi)部溫差過大，就很有可能導(dǎo)致裂縫。從混凝土水化熱方面來講，尤其是在大體積混凝土橋梁施工過程中，水泥出現(xiàn)水化熱的現(xiàn)象，使得內(nèi)部溫度過高，如果溫度的應(yīng)力超過一定范圍，也會出現(xiàn)裂縫。

三、收縮裂縫

在進(jìn)行混凝土橋梁施工過程中，收縮裂縫是一種比較常見的裂縫，具體包括以下幾種裂縫：1、塑性裂縫，在橋梁混凝土澆筑完成后，受到水泥性能的影響，水化反應(yīng)可能很激烈，很容易導(dǎo)致形成泌水現(xiàn)象，使得水分蒸發(fā)比較嚴(yán)重，造成骨料出現(xiàn)下沉的現(xiàn)象，很容易形成沿鋼筋方向的裂縫。2、縮水收縮裂縫，在混凝土凝固后，表面的水分被蒸發(fā)完以后，在一定程度上降低混凝土的濕度，使得體積減小，混凝土就會出現(xiàn)縮水收縮的情況；當(dāng)承混凝土表面受拉力超過抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會很容易導(dǎo)致收縮裂縫。3、炭化收縮裂縫，出現(xiàn)這種裂縫主要由于二氧化碳與水泥的水化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致出現(xiàn)變形的現(xiàn)象。但是只有在濕度達(dá)到一定程度，就出現(xiàn)炭化收縮現(xiàn)象，與此同時(shí)，隨著二氧化碳濃度的加大而加快。混凝土收縮裂縫的屬于表面裂縫，規(guī)律不規(guī)則。在通常情況下，影響混凝土炭化收縮裂縫影響：水泥性能和用量、骨料品種、水灰比、外摻劑、養(yǎng)護(hù)方法、外界環(huán)境、振搗方式及時(shí)間等。

四、地基礎(chǔ)變形引起的裂縫

引起橋梁基礎(chǔ)不均勻沉降的主要原因有：地質(zhì)勘察精度不夠、試驗(yàn)資料不準(zhǔn)。地基地質(zhì)、結(jié)構(gòu)荷載、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類型差異太大。比如在氣溫零下的情況下和含水率較高的地基施工過程中，土壤就會被凍脹，如果氣溫回升，凍土不斷融化，救護(hù)導(dǎo)致地基出現(xiàn)下沉；在施工過程中，如果橋梁基礎(chǔ)位于地質(zhì)活動(dòng)比較頻繁的地帶時(shí)，就可能導(dǎo)致橋梁基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降；當(dāng)混凝土橋梁工程建施工完成后如果原有地基出現(xiàn)新的變化或者變動(dòng)，也會引起混凝土橋梁出現(xiàn)裂縫的情況。另一方面，一些地基被水入浸后，遇到比較特殊的地基土，比如素填土和膨脹土等，在水的作用下，在很大程度上就會降低土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；另外，如果混凝土橋梁的地基以軟土為主，如果地下水位下降，地基土層在重新固結(jié)過程中，就可能導(dǎo)致下沉，加大基礎(chǔ)受荷力。在進(jìn)行混凝土橋梁施工過程中，如果橋梁基礎(chǔ)埋置過淺，受洪水沖刷，導(dǎo)致基礎(chǔ)的位置出現(xiàn)位移的情況，對整個(gè)橋梁的穩(wěn)定性造成不良的影響。如果在橋梁施工或者使用過程中，附近出現(xiàn)塌方、山體滑坡等自然災(zāi)害，橋梁的地基范圍土層受到壓縮可能出現(xiàn)變形情況，受到原有地基條件變化都有可能導(dǎo)致地基出現(xiàn)不均勻沉降。最后，各個(gè)參建單位對施工現(xiàn)場周圍地質(zhì)情況掌握不夠，設(shè)計(jì)不夠科學(xué)和合理，在施工過程中為了加快進(jìn)度，完成任務(wù)，沒有進(jìn)有效規(guī)劃，破壞了原有地質(zhì)條件，就可能導(dǎo)致出現(xiàn)水平位移裂。

五、內(nèi)部鋼筋銹蝕導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)

受到各種條件的影響，混凝土質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)部存在很多的雜質(zhì)和有害物質(zhì)，導(dǎo)致二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面，在一定程度上混降低了凝土堿度；或者大量的氯離子也會破壞鋼筋表面氧化膜，使得鐵離子與氧氣和水發(fā)生一定程度的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生氫氧化鐵，同時(shí)體積不斷擴(kuò)大，從而對周圍混凝土產(chǎn)生不同程度的膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護(hù)層混凝土出現(xiàn)開裂、剝離情況，從而產(chǎn)生各種形式的裂縫。由于鋼筋出現(xiàn)銹蝕，嚴(yán)重降低了鋼筋與混凝土握裹力，降低了整個(gè)混凝土橋梁的結(jié)構(gòu)承載力、強(qiáng)度和穩(wěn)定性；另外，還有可能并將誘發(fā)其它形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕情況，破壞整體結(jié)構(gòu)，縮短混凝土橋梁的使用壽命，形成惡性循環(huán)。

六、施工材料質(zhì)量引起的裂縫

在進(jìn)行施工過程中，施工材料在很大程度上決定了橋梁混凝的施工質(zhì)量。但是在實(shí)際過程中，經(jīng)常出現(xiàn)問題。首先，水泥安定性不合格，水泥中游離的氧化鈣含量超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；砂石的粒徑、級配，達(dá)不到施工要求；最后，混凝土的雜質(zhì)含量較高時(shí)對鋼筋銹蝕有較大影響。因此，為了防止出現(xiàn)混凝土橋梁出現(xiàn)裂縫，要加強(qiáng)對對施工材料質(zhì)量的檢測和檢查，避免存在質(zhì)量問題和達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的材料進(jìn)入到施工現(xiàn)場。

綜上所述，在進(jìn)行混凝土施工過程中，要采取有效措施防止出現(xiàn)混凝土裂縫問題，保證施工質(zhì)量，延長橋梁壽命。

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