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公路混凝土裂缝探秘
作者:梁新平 来源:中国论文下载中心 点击量: 发布时间:2013-7-31 18:12:07

  摘要:公路混凝土因取材广泛,价格低廉,抗压强度高,可浇注成各种形状,并且耐火性好,不易风化,养护费用低,成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑。混泥土最主要的缺点是:抗拉能力差,容易开裂。混凝土裂缝不可避免,但如果采取一定的设计和施工控制,很多裂缝是可以克服和控制的。有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下,不断产生和扩展,引起混凝土碳化,保护层剥落,钢筋腐蚀,使混凝土的强度和刚度受到削弱,耐久性降低,危害结构的正常使用。

  一、收缩引起的裂缝

  在实际工程中,混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中,塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因,另外还有自生收缩和炭化收缩。

  (一)塑性收缩;发生在施工过程中、混凝土浇筑后4-5H左右,此时水泥水化反应激烈,分子链逐渐形成,出现泌水和水份急剧蒸发,混凝土失水收缩,同时骨料因自重下沉,因此时混凝土尚未硬化,称为塑性收缩。塑性收缩所产生量很大,可达1%左右。

  (二)缩水收缩(干缩)。混凝土结硬以后,随着表层水分逐步蒸发,温度逐步降低,混凝土体积减小,称为缩水收缩(干缩)。因混凝土表层水分损失快,内部损失慢,因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩,表面收缩变形受到内部混凝土的约束,致使表面混凝土承受拉力,当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时,便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。

  (三)自生收缩。自生收缩是混凝土在硬化过程中,水泥与水发生水化反应,这种收缩与外界湿度无关,且可以是正的(即收缩,如普通硅酸盐水泥混凝土),也可以是负的(即膨胀,如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土)。

  (四)炭化收缩。大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。炭化收缩只有在湿度50%左右才能发生,且随二氧化碳的浓度的增加而加快。炭化收缩一般不做计算。

  二、荷载引起的裂缝

  混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。

  (一)直接应用裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。裂缝产生的原因有:

  1、施工阶段,不加限制地退房施工机具、材料:不了解预制结构受力特点,随意翻身、起吊、运输、安装;不按设计图纸施工,擅自更改结构施工顾序,改变结构受力模式;不对结构做机器震动下的疲劳强度验算等。

  2、使用阶段,超出设计载荷的重型车辆过桥:受车辆、船舶接触、撞击;发生大风、大雪、地震、爆炸等。

  (二)次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。裂缝产生的原因有:

  1、在设计外荷载作用下,由于结构物的实际工作状况同常规计算有出入或计算不考虑,从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。

  2、桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛脚等,在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算,一般根据经验设置受力钢筋。

  实际工程中,次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因,次应力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质。次应力裂缝也是由荷载引起,仅是按常规一般不计算,但随着现代计算手段不断完善,次应力裂缝也是可以做到合理验算的。

  (三)温度变化引起的裂缝

  温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有:

  1、年温差。一年中四季温度不断变化,但变化相对缓慢,对桥梁结构的影响主要是导致桥梁的纵向位移,一般可通过桥面伸缩缝、支座位移或设置柔性墩等构造措施相协调,只有结构的位移受到限制时才会引起温度裂缝。

  2、日照。桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后,温度明显高于其它部位,温度梯度呈非线性分布。由于受到自身约束作用,导致局部拉应力较大,出现裂缝。日照和下述骤然降温是导致结构温度裂缝的最常见原因。

  3、骤然降温。突降大雨、冷空气侵袭、日落等可能导致结构外表面温度突然下降,但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度。

  4、水化热。出现在施工过程中,大体积混凝土(厚度超过2.0m)浇筑之后由于水泥水化放热,致使内部温度很高,内外温差太大,到使表面出现裂缝。

  三、施工工艺质量引起的裂缝

  在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中,若施工工艺不合理、施工质量

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