橋梁混凝土裂縫形成的原因
1．收縮裂縫
混凝土凝固時(shí)，由于水泥水化產(chǎn)物的體積比反應(yīng)前物質(zhì)的總體積要小，因而產(chǎn)生收縮，稱為化學(xué)收縮或凝縮：混凝土在硬化過(guò)程中隨著水分的逐漸蒸發(fā)，體積逐漸減小，稱為干縮，化學(xué)收縮與干縮合稱為收縮?；炷恋母稍镞^(guò)程是由表面逐漸擴(kuò)展到內(nèi)部的，在混凝土內(nèi)部呈現(xiàn)含水梯度，因此產(chǎn)生表面收縮大，內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，導(dǎo)致表面混凝土承受拉力，內(nèi)部混凝土承受壓力。當(dāng)表面混凝土所受的拉力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生收縮裂縫。
2．溫度裂縫
混凝土受水泥水化放熱、陽(yáng)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(shí)，將發(fā)生收縮和膨脹，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土強(qiáng)度時(shí)，即產(chǎn)生裂縫，稱為溫度裂縫。由于混凝土是熱的不良導(dǎo)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(hù)及冬季施工時(shí)如措施不當(dāng)，混凝土驟冷驟熱，內(nèi)外溫度不均，也易產(chǎn)生溫度裂縫。當(dāng)構(gòu)件較長(zhǎng)，且兩端固定時(shí)，由于周圍溫度變化將產(chǎn)生附加的溫度應(yīng)力，該附加應(yīng)力和原有內(nèi)力的合力超過(guò)混凝土強(qiáng)度時(shí)就會(huì)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
(1)彎曲裂縫
在混凝土梁上施加彎矩時(shí)，將產(chǎn)生彎曲裂縫。對(duì)受彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件來(lái)說(shuō)，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(jié)構(gòu)的正彎矩裂縫一般位于跨中，從底邊開(kāi)始向上發(fā)展．負(fù)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(zhǎng)度延伸，縫數(shù)增多，裂縫區(qū)域逐漸向兩側(cè)發(fā)展。
(2)剪切裂縫
剪切裂縫也稱斜裂縫，首先發(fā)生在剪應(yīng)力最大的部位。對(duì)受彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件，裂縫往往發(fā)生于支座附近。由下部開(kāi)始，沿著與軸線成250—500左右的角度裂開(kāi)。隨著荷載增大。裂縫長(zhǎng)度將不斷增長(zhǎng)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(kuò)大。剪切裂縫一旦出現(xiàn)，就應(yīng)加強(qiáng)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(shí)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(zhǎng)度如何都應(yīng)及時(shí)予以必要的加固處理。
(3)斷開(kāi)裂縫
鋼筋混凝土構(gòu)件受拉時(shí)，進(jìn)入整個(gè)截面的裂縫稱為斷開(kāi)裂縫。受拉構(gòu)件在荷載作用下產(chǎn)生的裂縫均沿正截面開(kāi)裂，裂縫間距有一定規(guī)律。受拉構(gòu)件在內(nèi)力較小時(shí)，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(yīng)力達(dá)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(dān)，這是允許出現(xiàn)裂縫構(gòu)件的工作狀態(tài)。荷載繼續(xù)增大，鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服極限，鋼筋伸長(zhǎng)率較大，裂縫很寬，超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)范允許寬度的許多倍，這時(shí)多為使用所不允許的或構(gòu)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(hù)層厚度不足，或保護(hù)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(yīng)i銹蝕物氫氧化鐵體積比原來(lái)增長(zhǎng)約2—4倍，從而對(duì)周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開(kāi)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(pán)銹蝕使得鋼筋有效斷面減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結(jié)構(gòu)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(huì)加劇鋼筋銹蝕，最后可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。要防止鋼筋銹蝕。主要應(yīng)確保鋼筋有足夠的保護(hù)層厚度(保護(hù)層亦不能太厚，否則構(gòu)件有效高度減小，受力時(shí)將加大裂縫寬度)；施工時(shí)應(yīng)控制混凝土的水灰比，并應(yīng)加強(qiáng)振搗，保證混凝土的密實(shí)性：還要嚴(yán)格控制含氯鹽的外加劑用量，對(duì)沿海地區(qū)或其它存在腐蝕性強(qiáng)的空氣、地下水地區(qū)尤其應(yīng)慎用含氯鹽的外加劑。
裂縫的修補(bǔ)方法
1．表面封閉修補(bǔ)法
通常是在混凝土表面沿寬度較小的裂縫涂抹樹(shù)脂保護(hù)膜，在裂縫寬度有可能變動(dòng)時(shí)．可采用具有跟蹤性的焦油環(huán)氧樹(shù)脂等材料。在裂縫多而且密集或者混凝土老化、砂漿離析的結(jié)構(gòu)物上也可大面積涂抹保護(hù)膜。
2．鑿深槽嵌補(bǔ)法
先沿裂縫鑿一條深槽，槽形根據(jù)裂縫位置和填補(bǔ)材料而定，然后在槽內(nèi)嵌補(bǔ)各種黏結(jié)材料，如環(huán)氧砂漿、瀝青、甲凝等。
3．表面噴漿法
在經(jīng)鑿毛處理的裂縫表面，噴射一層密實(shí)而且強(qiáng)度高的水泥砂漿保護(hù)層來(lái)封閉裂縫的一種修補(bǔ)方法。根據(jù)裂縫的部位、性質(zhì)和修補(bǔ)要求與條件?？刹捎脽o(wú)筋素噴漿，或掛網(wǎng)噴漿結(jié)合鑿槽嵌補(bǔ)等修補(bǔ)方法。
4．打箍加固封閉法
當(dāng)鋼筋混凝土產(chǎn)生主應(yīng)力裂縫時(shí)，可采用在裂縫處加箍使裂縫封閉的方法。箍可用扁鋼焊成或圓鋼制成，可以直箍也可以斜箍。其方向應(yīng)和裂縫方向垂直。箍與梁的上下面接觸處可墊以角鋼或鋼板。角鋼或鋼板面積及箍的橫截面積，按修補(bǔ)加固部位主應(yīng)力的大小、箍的安全應(yīng)力及混凝土的抗壓強(qiáng)度通過(guò)計(jì)算確定。
5．粘貼鋼板法
將整個(gè)鋼板黏貼于待修補(bǔ)的裂縫位置上，使其與原有的混凝土成為整體，從而提高對(duì)活載的抵抗力。用于粘貼的鋼板厚度一般為4．5 mm一6 mm，而混凝土與鋼板的黏結(jié)劑一般采用環(huán)氧基液口結(jié)劑。
6．注入法黏貼鋼板
在混凝土表面與鋼板之間加墊塊等使兩者之間保持一定空隙，并用環(huán)氧樹(shù)脂膠泥封閉四周，而后從注入E1注入環(huán)氧樹(shù)脂。同時(shí)排出空隙中的空氣。由于是從一方注入因而容易殘留氣泡，旄工時(shí)一般用木槌隨時(shí)敲打鋼板來(lái)確定是否灌實(shí)。這種施工法雖然費(fèi)時(shí)，但即使混凝土表面不平整也可進(jìn)行施工。
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