随着我国道路交通事业的迅速发展,混凝土桥梁建设也取得了比较大的成就。但是在实际的建设和运行过程中,经常出现质量问题,甚至出现垮塌的现象。其中混凝土裂缝问题是比较常见的问题。因此,本文就针对混凝土桥梁裂缝的种类和出现的原因进行详细的论述,为裂缝的防治提供必要的借鉴。在通常情况下,混凝土桥梁出现的裂缝主要包括荷载裂缝、温度裂缝、收缩裂缝、地基变形裂缝、锈蚀裂缝、冻胀裂缝、材料质量裂缝等,下面就这些裂缝产生的裂缝展开论述。
一、由于荷载引起的裂缝
在通常情况下,受到常规静、动荷载以及次应力等影响,就会产生荷载裂缝,具体分为直接应力和次应力两种裂缝,具体出现的原因主要表现一下几个方面:在设计过程中,在对整体的结构计算过程中出现不准确情况,或漏算一些项目,导致设计的结构受力与实际的受力情况不相吻合等情况;在施工过程中,施工单位对混凝土桥梁结构的受力特点了解不够,没有完全按照施工设计标准和要求进行施工,施工顺序比较混乱,疲劳强度验算情况不准确等;在桥梁使用过程中,出现了车辆超载运行的情况,还有受到地震邓自然条件的影响。在进行设计整个混凝土桥梁外荷载中,由于实际的是施工状态与常规计算会出现不同程度的出入,导致混凝土桥梁的一些结构引起次应力,从而出现裂缝;在进行道路桥梁施工过程中,经常进行凿槽和开洞的施工,同时在实际过程中很难进行精确的模拟计算,因此,在受力构件挖孔完成后,出现了力流绕射的情况,在空洞的周围产生比较大的应力;在连续梁中,经常要截断钢束,在锚固的断面周围出现裂缝。
二、温度引起的裂缝
在实际的施工过程中,受到外部温度条件的影响,混凝土就会出现热胀冷缩的现象,很容易导致混凝土出现变形,如果温度的应力超过混凝土的强度,桥梁表面就会出现不同程度裂缝。出现温度裂缝的原因主要表现在以下几个方面:从一年温差方面来讲,由于四季温度的变化,整个混凝土桥梁结构会在温度的影响下出现不同程度的裂缝;另一方面,如果整个混凝土桥梁表面长时间受到阳光的曝晒后,温度就会高于桥梁的其他部分,在自身约束作用力和局部的拉应力作用下,也会很容易出现裂缝;从温度骤变方面来讲,受到强冷空气或者大风天气的影响,导致混凝土表面与内部温差过大,就很有可能导致裂缝。从混凝土水化热方面来讲,尤其是在大体积混凝土桥梁施工过程中,水泥出现水化热的现象,使得内部温度过高,如果温度的应力超过一定范围,也会出现裂缝。
三、收缩裂缝
在进行混凝土桥梁施工过程中,收缩裂缝是一种比较常见的裂缝,具体包括以下几种裂缝:1、塑性裂缝,在桥梁混凝土浇筑完成后,受到水泥性能的影响,水化反应可能很激烈,很容易导致形成泌水现象,使得水分蒸发比较严重,造成骨料出现下沉的现象,很容易形成沿钢筋方向的裂缝。2、缩水收缩裂缝,在混凝土凝固后,表面的水分被蒸发完以后,在一定程度上降低混凝土的湿度,使得体积减小,混凝土就会出现缩水收缩的情况;当承混凝土表面受拉力超过抗拉强度时,就会很容易导致收缩裂缝。3、炭化收缩裂缝,出现这种裂缝主要由于二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应,导致出现变形的现象。但是只有在湿度达到一定程度,就出现炭化收缩现象,与此同时,随着二氧化碳浓度的加大而加快。混凝土收缩裂缝的属于表面裂缝,规律不规则。在通常情况下,影响混凝土炭化收缩裂缝影响:水泥性能和用量、骨料品种、水灰比、外掺剂、养护方法、外界环境、振捣方式及时间等。
四、地基础变形引起的裂缝
引起桥梁基础不均匀沉降的主要原因有:地质勘察精度不够、试验资料不准。地基地质、结构荷载、结构基础类型差异太大。比如在气温零下的情况下和含水率较高的地基施工过程中,土壤就会被冻胀,如果气温回升,冻土不断融化,救护导致地基出现下沉;在施工过程中,如果桥梁基础位于地质活动比较频繁的地带时,就可能导致桥梁基础出现不均匀沉降;当混凝土桥梁工程建施工完成后如果原有地基出现新的变化或者变动,也会引起混凝土桥梁出现裂缝的情况。另一方面,一些地基被水入浸后,遇到比较特殊的地基土,比如素填土和膨胀土等,在水的作用下,在很大程度上就会降低土体的强度和稳定性;另外,如果混凝土桥梁的地基以软土为主,如果地下水位下降,地基土层在重新固结过程中,就可能导致下沉,加大基础受荷力。在进行混凝土桥梁施工过程中,如果桥梁基础埋置过浅,受洪水冲刷,导致基础的位置出现位移的情况,对整个桥梁的稳定性造成不良的影响。如果在桥梁施工或者使用过程中,附近出现塌方、山体滑坡等自然灾害,桥梁的地基范围土层受到压缩可能出现变形情况,受到原有地基条件变化都有可能导致地基出现不均匀沉降。最后,各个参建单位对施工现场周围地质情况掌握不够,设计不够科学和合理,在施工过程中为了加快进度,完成任务,没有进有效规划,破坏了原有地质条件,就可能导致出现水平位移裂。
五、内部钢筋锈蚀导致裂缝出现
受到各种条件的影响,混凝土质量达不到标准,内部存在很多的杂质和有害物质,导致二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面,在一定程度上混降低了凝土碱度;或者大量的氯离子也会破坏钢筋表面氧化膜,使得铁离子与氧气和水发生一定程度的化学反应,产生氢氧化铁,同时体积不断扩大,从而对周围混凝土产生不同程度的膨胀应力,导致保护层混凝土出现开裂、剥离情况,从而产生各种形式的裂缝。由于钢筋出现锈蚀,严重降低了钢筋与混凝土握裹力,降低了整个混凝土桥梁的结构承载力、强度和稳定性;另外,还有可能并将诱发其它形式的裂缝,加剧钢筋锈蚀情况,破坏整体结构,缩短混凝土桥梁的使用寿命,形成恶性循环。
六、施工材料质量引起的裂缝
在进行施工过程中,施工材料在很大程度上决定了桥梁混凝的施工质量。但是在实际过程中,经常出现问题。首先,水泥安定性不合格,水泥中游离的氧化钙含量超出设计标准;砂石的粒径、级配,达不到施工要求;最后,混凝土的杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。因此,为了防止出现混凝土桥梁出现裂缝,要加强对对施工材料质量的检测和检查,避免存在质量问题和达不到标准的材料进入到施工现场。综上所述,在进行混凝土施工过程中,要采取有效措施防止出现混凝土裂缝问题,保证施工质量,延长桥梁寿命。
一、由于荷载引起的裂缝
在通常情况下,受到常规静、动荷载以及次应力等影响,就会产生荷载裂缝,具体分为直接应力和次应力两种裂缝,具体出现的原因主要表现一下几个方面:在设计过程中,在对整体的结构计算过程中出现不准确情况,或漏算一些项目,导致设计的结构受力与实际的受力情况不相吻合等情况;在施工过程中,施工单位对混凝土桥梁结构的受力特点了解不够,没有完全按照施工设计标准和要求进行施工,施工顺序比较混乱,疲劳强度验算情况不准确等;在桥梁使用过程中,出现了车辆超载运行的情况,还有受到地震邓自然条件的影响。在进行设计整个混凝土桥梁外荷载中,由于实际的是施工状态与常规计算会出现不同程度的出入,导致混凝土桥梁的一些结构引起次应力,从而出现裂缝;在进行道路桥梁施工过程中,经常进行凿槽和开洞的施工,同时在实际过程中很难进行精确的模拟计算,因此,在受力构件挖孔完成后,出现了力流绕射的情况,在空洞的周围产生比较大的应力;在连续梁中,经常要截断钢束,在锚固的断面周围出现裂缝。
二、温度引起的裂缝
在实际的施工过程中,受到外部温度条件的影响,混凝土就会出现热胀冷缩的现象,很容易导致混凝土出现变形,如果温度的应力超过混凝土的强度,桥梁表面就会出现不同程度裂缝。出现温度裂缝的原因主要表现在以下几个方面:从一年温差方面来讲,由于四季温度的变化,整个混凝土桥梁结构会在温度的影响下出现不同程度的裂缝;另一方面,如果整个混凝土桥梁表面长时间受到阳光的曝晒后,温度就会高于桥梁的其他部分,在自身约束作用力和局部的拉应力作用下,也会很容易出现裂缝;从温度骤变方面来讲,受到强冷空气或者大风天气的影响,导致混凝土表面与内部温差过大,就很有可能导致裂缝。从混凝土水化热方面来讲,尤其是在大体积混凝土桥梁施工过程中,水泥出现水化热的现象,使得内部温度过高,如果温度的应力超过一定范围,也会出现裂缝。
三、收缩裂缝
在进行混凝土桥梁施工过程中,收缩裂缝是一种比较常见的裂缝,具体包括以下几种裂缝:1、塑性裂缝,在桥梁混凝土浇筑完成后,受到水泥性能的影响,水化反应可能很激烈,很容易导致形成泌水现象,使得水分蒸发比较严重,造成骨料出现下沉的现象,很容易形成沿钢筋方向的裂缝。2、缩水收缩裂缝,在混凝土凝固后,表面的水分被蒸发完以后,在一定程度上降低混凝土的湿度,使得体积减小,混凝土就会出现缩水收缩的情况;当承混凝土表面受拉力超过抗拉强度时,就会很容易导致收缩裂缝。3、炭化收缩裂缝,出现这种裂缝主要由于二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应,导致出现变形的现象。但是只有在湿度达到一定程度,就出现炭化收缩现象,与此同时,随着二氧化碳浓度的加大而加快。混凝土收缩裂缝的属于表面裂缝,规律不规则。在通常情况下,影响混凝土炭化收缩裂缝影响:水泥性能和用量、骨料品种、水灰比、外掺剂、养护方法、外界环境、振捣方式及时间等。
四、地基础变形引起的裂缝
引起桥梁基础不均匀沉降的主要原因有:地质勘察精度不够、试验资料不准。地基地质、结构荷载、结构基础类型差异太大。比如在气温零下的情况下和含水率较高的地基施工过程中,土壤就会被冻胀,如果气温回升,冻土不断融化,救护导致地基出现下沉;在施工过程中,如果桥梁基础位于地质活动比较频繁的地带时,就可能导致桥梁基础出现不均匀沉降;当混凝土桥梁工程建施工完成后如果原有地基出现新的变化或者变动,也会引起混凝土桥梁出现裂缝的情况。另一方面,一些地基被水入浸后,遇到比较特殊的地基土,比如素填土和膨胀土等,在水的作用下,在很大程度上就会降低土体的强度和稳定性;另外,如果混凝土桥梁的地基以软土为主,如果地下水位下降,地基土层在重新固结过程中,就可能导致下沉,加大基础受荷力。在进行混凝土桥梁施工过程中,如果桥梁基础埋置过浅,受洪水冲刷,导致基础的位置出现位移的情况,对整个桥梁的稳定性造成不良的影响。如果在桥梁施工或者使用过程中,附近出现塌方、山体滑坡等自然灾害,桥梁的地基范围土层受到压缩可能出现变形情况,受到原有地基条件变化都有可能导致地基出现不均匀沉降。最后,各个参建单位对施工现场周围地质情况掌握不够,设计不够科学和合理,在施工过程中为了加快进度,完成任务,没有进有效规划,破坏了原有地质条件,就可能导致出现水平位移裂。
五、内部钢筋锈蚀导致裂缝出现
受到各种条件的影响,混凝土质量达不到标准,内部存在很多的杂质和有害物质,导致二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面,在一定程度上混降低了凝土碱度;或者大量的氯离子也会破坏钢筋表面氧化膜,使得铁离子与氧气和水发生一定程度的化学反应,产生氢氧化铁,同时体积不断扩大,从而对周围混凝土产生不同程度的膨胀应力,导致保护层混凝土出现开裂、剥离情况,从而产生各种形式的裂缝。由于钢筋出现锈蚀,严重降低了钢筋与混凝土握裹力,降低了整个混凝土桥梁的结构承载力、强度和稳定性;另外,还有可能并将诱发其它形式的裂缝,加剧钢筋锈蚀情况,破坏整体结构,缩短混凝土桥梁的使用寿命,形成恶性循环。
六、施工材料质量引起的裂缝
在进行施工过程中,施工材料在很大程度上决定了桥梁混凝的施工质量。但是在实际过程中,经常出现问题。首先,水泥安定性不合格,水泥中游离的氧化钙含量超出设计标准;砂石的粒径、级配,达不到施工要求;最后,混凝土的杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。因此,为了防止出现混凝土桥梁出现裂缝,要加强对对施工材料质量的检测和检查,避免存在质量问题和达不到标准的材料进入到施工现场。综上所述,在进行混凝土施工过程中,要采取有效措施防止出现混凝土裂缝问题,保证施工质量,延长桥梁寿命。