橋梁工程混凝土裂縫的種類及特征
發(fā)布時(shí)間:2025/10/20 16:32:24
產(chǎn)生混凝土裂縫的原因是多方面的,橋梁結(jié)構(gòu)及構(gòu)件所發(fā)生的裂縫也是形態(tài)各異的(后面將專題說明),但就一些具體裂縫而言,總有主導(dǎo)原因,一些裂縫,具有其獨(dú)特特征。為便于分析、鑒別工程中發(fā)生的裂縫,我們可以根據(jù)裂縫產(chǎn)生的原因,將常見裂縫歸納為沉縮裂縫,干縮裂縫,化學(xué)作用裂縫,應(yīng)力裂縫和施工因素裂縫六大類?;炷劣步Y(jié)前,易產(chǎn)生的塑性沉降裂縫和塑性收縮裂縫??山y(tǒng)稱為沉縮裂縫;混凝土硬結(jié)后。易產(chǎn)生塑性干縮裂縫(龜裂)和長(zhǎng)期干縮裂縫,可統(tǒng)稱為干縮裂縫;還易產(chǎn)生溫度裂縫和化學(xué)作用裂縫;在混凝土硬結(jié)前后都可能產(chǎn)生的有應(yīng)力裂縫和施工處理不當(dāng)?shù)纫蛩氐牧芽p,可統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)性的裂縫。混凝土各類裂縫的特征及出現(xiàn)時(shí)間見表2-5-6。
(一)沉縮裂縫
1.現(xiàn)象:混凝土澆注后1~3h內(nèi),隨泌水而沉降或隨混凝土甥性收縮產(chǎn)生的裂縫。沉降裂縫順梁、板上表面主筋的方向開裂,裂縫最深達(dá)鋼筋表面。塑性收縮裂縫在鋼筋以上產(chǎn)生不規(guī)則斜裂縫。
2.危害:減小鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度,加速了鋼筋的銹蝕。
3.原因分析:鋼筋正上方與其周圍發(fā)生不同的收縮下沉產(chǎn)生沉降裂縫,隨混凝土原材料及配比不同,澆注高度及澆注速度不同而不同,澆注高越大,速度越快,沉陷越大;塑性收縮裂縫是混凝土由塑性變固體性化學(xué)反應(yīng)所引起,水泥用量越大,水灰比越高,所產(chǎn)生的塑性收縮就越大。
4.預(yù)防措施:
(1)嚴(yán)格控制混凝土水灰比和加水量,不要采用過大的單方水泥用量。
(2)摻人減水劑和適量粉煤灰,以便減少沉降量和塑性收縮。
(3)在混凝土澆注1~2h后,對(duì)混凝土進(jìn)行二次振搗,表面拍打、振密。箱梁及T梁應(yīng)澆到翼板根部時(shí)停一段時(shí)間,待粱身混凝土泌水沉降完成后,再繼續(xù)澆注翼板這層混凝土。
5.治理方法:出現(xiàn)沉縮裂縫立即抹平壓實(shí)。
(二)塑性干燥及收縮裂縫(龜裂)
1.現(xiàn)象:混凝土澆注后約4h,裂縫出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件表面,形狀很不規(guī)則,長(zhǎng)短不一?;ゲ贿B貫,俗稱為龜裂。
2.危害:淺層龜裂影響混凝土面的美觀;深層龜裂減小鋼筋的混凝土保護(hù)層厚,使鋼筋易過早銹蝕。
3.原因分析:
(1)澆注后,混凝土表面沒覆蓋,水分蒸發(fā)快,體積急劇收縮,在干熱及大風(fēng)季節(jié)極易產(chǎn)生。
(2)水泥用量過大,砂粒徑太細(xì)。
(3)混凝土水灰比過大,或模板沒濕潤(rùn)。
4.預(yù)防措施:
(1)嚴(yán)格控制水灰比及水泥用量,選用較大砂率和級(jí)配良好石料。
(2)避免混凝土自身與外界溫度相差過大,澆注后及時(shí)覆蓋,潮濕養(yǎng)護(hù)。
(3)設(shè)置風(fēng)擋;氣溫高,干燥或風(fēng)速大的氣候下施工,及早噴水養(yǎng)護(hù)。
(4)澆注前,將基層和模板充分澆水濕透。
5.治理方法:
(1)發(fā)現(xiàn)微細(xì)裂縫時(shí),及時(shí)抹壓一遍,再覆蓋養(yǎng)護(hù)。
(2)裂縫已形成時(shí),現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)表面抹一層薄砂漿封閉裂縫。保護(hù)鋼筋:預(yù)制構(gòu)件,可在裂縫表面,涂環(huán)氧膠泥或粘環(huán)氧玻璃布封閉處理。
(三)長(zhǎng)期干縮裂縫
1.現(xiàn)象:表面性裂縫,寬度只有0.05~0.2mm,走向?yàn)榭v橫交錯(cuò),沒有規(guī)律性。整體現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)中,多半發(fā)生在結(jié)構(gòu)變截面處,平面裂縫多半延伸到變截面部位或塊體邊緣。預(yù)制構(gòu)件多產(chǎn)生在箍筋位置。
2.危害:較嚴(yán)重開裂時(shí),影響混凝士面的外觀質(zhì)量,會(huì)引發(fā)混凝土面層剝落。
3.原因分析:
(1)混凝土成型后,養(yǎng)護(hù)不當(dāng),表面體積收縮大,受內(nèi)部混凝土約束出現(xiàn)拉應(yīng)力引起裂縫。
(2)采用含泥量大的細(xì)砂、粉砂澆注的混凝土。
(3)過振,表面形成水泥含量較多的砂漿層。
4.預(yù)防措施:
(1)水泥用量、水灰比、砂率不能過大采用;盡量減少混凝土單位用水量。
(2)板面混凝土在初凝后、終凝前,進(jìn)行二次抹壓,減小收縮量。
(3)摻用膨脹劑如鈣礬石系膨脹劑(UEA),摻用優(yōu)質(zhì)粉煤灰。
(4)同第五節(jié)二、(二)“塑性干縮裂縫”預(yù)防措施(2)、(3),尤其注意早齡期(前4~7天)的合理養(yǎng)護(hù)。
5.治理方法:同第五節(jié)(二)“塑性干縮裂縫”的防治方法。
(四)溫度裂縫
1.現(xiàn)象:
(1)表面溫度裂縫走向無一定規(guī)律性:梁、板及長(zhǎng)度尺寸較大結(jié)構(gòu),裂縫多平行于短邊;大面積結(jié)構(gòu)裂縫常縱橫交錯(cuò)。
(2)溫度深層裂縫和貫穿裂縫,一般與短邊方向平行或接近平行,裂縫沿全長(zhǎng)分段出現(xiàn),中間較密;表面、深層、貫穿溫度裂縫的寬度大小不一,一般在0.5mm以下,裂縫寬度沿全長(zhǎng)沒多大變化,但受溫度變化影響顯著,冬季較寬,夏季較細(xì)。
(3)多發(fā)生在施工期間,沿?cái)嗝娓叨?,裂縫大多呈上寬下窄狀,個(gè)別有下寬上窄情況,如遇上下邊緣配筋較多結(jié)構(gòu),也出現(xiàn)中間寬兩端窄的形狀。
2.危害:表面溫度裂縫,因只在表層出現(xiàn),所以僅影響混凝土的外觀質(zhì)量。嚴(yán)重時(shí),產(chǎn)生表層剝落;深層和貫穿溫度裂縫。由于深度大,或成貫穿狀,將***結(jié)構(gòu)的整體性,加速鋼筋銹蝕,降低混凝土的抗凍性及耐久性。
3.原因分析:
(1)表面溫度裂縫,多由于溫差較大引起。如大體積混凝土,因硬化中,水泥放出大量水化熱,造成其內(nèi)外溫差大;溫度產(chǎn)生非均勻降溫差時(shí),如冬施中,過早除掉保溫層,或受寒潮***,都導(dǎo)致混凝土表面急劇降溫收縮,表面受內(nèi)部混凝土的約束,將產(chǎn)生很大應(yīng)力,使混凝土因早期強(qiáng)度低而產(chǎn)生裂縫。由于這種溫差僅在表面處較大,離開表面就很快減弱,因此裂縫只在表層出現(xiàn),表層以下結(jié)構(gòu)仍完整。
(2)深層和貫穿溫度裂縫,多由于結(jié)構(gòu)降溫差值較大,受外界的約束而引起。如現(xiàn)澆橋臺(tái)混凝土,擋墻混凝土或大體積剛性擴(kuò)大基礎(chǔ),澆注在堅(jiān)硬地基或承臺(tái)上,未采取隔離等放松約束措施或收縮縫間距過大時(shí),如果混凝土澆注時(shí),溫度很高,加上水泥水化熱的溫升很大,使溫度更高,當(dāng)混凝土冷卻收縮,全部或部分地受到地基或其他外部結(jié)構(gòu)的約束。將會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)很大拉應(yīng)力,產(chǎn)生降溫收縮裂縫。這類裂縫常在澆注后2~3個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn),裂縫較深,有時(shí)成貫穿狀。
(3)預(yù)制構(gòu)件采用蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí),由于溫度降溫制度控制不好,降溫過快或構(gòu)件急于出池。急速揭蓋,均使混凝土表面劇烈降溫,而受到胎模約束,導(dǎo)致構(gòu)件表面出現(xiàn)裂縫。
4.預(yù)防措施:預(yù)防溫度裂縫,可從控制溫度,改進(jìn)設(shè)計(jì)和施工操作工藝,改善混凝土性能,減少約束條件等方面入手。一般措施為:
(1)降低混凝土的澆注溫度。如采用降低骨料的溫度,或加冰水,或澆注安排在夜間***溫度時(shí),或采取有效措施減小混凝土的溫度回升,或用液態(tài)氮降低混凝土的溫度等。
(2)降低水泥的水化熱的溫升。如選用低水化熱的水泥。或減少水泥的用量,或摻人優(yōu)質(zhì)粉煤灰。
(3)加快澆注后混凝土的散熱,如使用鋼模板(結(jié)構(gòu)較薄時(shí)),或分層澆注混凝土,每層厚度不大于30cm,以便于散熱。并使溫度分布均勻;或在大體積混凝土中,預(yù)埋或利用一些管,孔道如鋼索的套管,通過冷水或冷風(fēng)來降溫。
(4)降低欲澆注混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)筑物的外部約束。如減小澆注體長(zhǎng)度或厚度,分塊厚為1.5~2.0米,以減少約束作用,平面方向,每塊截面積不小于50m2,塊與塊問豎向接縫面,應(yīng)與截面積短邊平行,垂直其長(zhǎng)邊。跳塊澆注,上下鄰層混凝土間豎向接縫,應(yīng)錯(cuò)開位置做成企口,并按施工縫處理,以減少溫度收縮應(yīng)力;或減小約束體體積;或改善交界面狀況,如頂進(jìn)箱涵,底板與墊層間涂石蠟層,大體積橋臺(tái)混凝土與墊層間,澆瀝青膠。并鋪5mm厚砂等做法。來改善交界面的狀況。兩層混凝土澆注間隔時(shí)間不得長(zhǎng)于15d。
(5)加強(qiáng)澆注混凝士的表面保護(hù)。如澆注后,表面應(yīng)及時(shí)用草簾、草袋、砂、鋸末等覆蓋,并灑水養(yǎng)護(hù),或蓄水養(yǎng)護(hù),夏天適當(dāng)延長(zhǎng)這一狀態(tài)養(yǎng)護(hù);寒冷季節(jié),采取保溫措施,保護(hù)混凝土表面,薄壁結(jié)構(gòu),要適當(dāng)延長(zhǎng)其拆模時(shí)間,使之緩慢降溫。拆模時(shí),混凝土中心與表面溫差,不宜大于20C,以防急速降溫。
(6)改善混凝土的性能。如盡量選用低熱或中熱水泥(如礦渣水泥、粉煤灰水泥),或選用合適骨料如石灰?guī)r骨料及其級(jí)配良好,以便降低水化熱。
(7)蒸汽養(yǎng)護(hù)構(gòu)件時(shí),嚴(yán)格控制升溫速度不大于10~15 C/h,降溫不大于15 C/h,并應(yīng)適當(dāng)冷養(yǎng)后吊運(yùn)構(gòu)件出池,以避免過大溫度應(yīng)力。
5.治理方法:
(1)對(duì)于一般結(jié)構(gòu)的縫寬小于0.1mm裂縫,因可自行愈合,只采取封閉措施,即一般采用涂?jī)杀榄h(huán)氧膠泥,貼環(huán)氧玻璃布,以及噴水泥砂漿等進(jìn)行裂縫表面封閉。
(2)對(duì)于有防水要求的結(jié)構(gòu),縫寬大于0.1mm的深層及貫穿性裂縫,可根據(jù)裂縫的可灌程度采取灌漿方法進(jìn)行裂縫修補(bǔ)。裂縫修補(bǔ)方法將在下面專題討論。
(五)施工因素產(chǎn)生的裂縫
1.現(xiàn)象:
(1)U形橋臺(tái),翼墻與前墻連接處開裂,裂縫由上向下延伸,(見圖2-5-4);耳墻式橋臺(tái),在耳墻與雉墻連接處出現(xiàn)豎向裂縫,裂縫由下向上延伸(見圖2-5-5)。
(2)橋墩墩身水平裂縫橋墩的鋼筋混凝土墩身,尤其是高墩(約10~20米以上的墩),在橋墩墩身兩側(cè)面,出現(xiàn)水平狀的裂紋,如圖2-5-6所示。有時(shí),水平裂紋可發(fā)展***四周貫通,當(dāng)橋上活載通過時(shí),可見裂縫有開、合現(xiàn)象。
(3)由于支架、拱架、模板發(fā)生不均勻沉陷,在現(xiàn)澆混凝土上產(chǎn)生的裂縫,多屬于深層或貫穿的裂縫,裂縫延伸方向與沉陷情況有關(guān)。
(4)連續(xù)梁混凝土澆注順序不當(dāng)產(chǎn)生的裂縫。如三跨連續(xù)梁,在三日內(nèi)順序從中跨、左邊跨、右邊跨進(jìn)行混凝土澆注,在***澆注的中跨產(chǎn)生垂直主筋的橫向裂縫。
(5)使用木模澆注的鋼筋混凝土構(gòu)件,預(yù)制構(gòu)件脫模出現(xiàn)縱向、斜向裂縫。
(6)構(gòu)件在堆放、運(yùn)輸中產(chǎn)生的裂縫。
2.危害:
(1)橋臺(tái)、橋墩裂縫,***其整體性,危及橋跨結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全。
(2)結(jié)構(gòu)及構(gòu)件裂縫,輕者引起鋼筋過早銹蝕,重者將降低其承載能力,甚***報(bào)廢。
3.原因分析:
(1)耳墻式橋臺(tái)裂縫,是因?yàn)樵诨炷脸跄趦?nèi),模板***發(fā)生下沉或晃動(dòng);或冬期施工中,耳墻間填筑非滲水性土壤,受凍發(fā)生凍脹產(chǎn)生耳墻與雉墻連接處豎裂;U形橋臺(tái),多因橋臺(tái)翼墻間填土不實(shí),含水量大,臺(tái)后排水不良等原因,造成填土土側(cè)壓力加大或受凍膨脹,推擠翼墻,產(chǎn)生裂縫。
(2)橋墩,尤其高墩,由于澆注混凝土?xí)r,施工縫處理不好,該處混凝土抗拉強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)要求,橋墩在活載作用下,邊緣產(chǎn)生超過設(shè)計(jì)的拉應(yīng)力造成水平裂縫。
(3)混凝土初凝后,模板變形,***下沉或晃動(dòng),就會(huì)在還未具有強(qiáng)度的混凝土中發(fā)生裂縫,造成構(gòu)造缺陷。
(4)連續(xù)梁混凝土,由于模板和支架因施工過程中重量分布的變化發(fā)生撓度變化,造成***澆注的混凝土發(fā)生裂縫形成構(gòu)造缺陷。
(5)預(yù)制構(gòu)件模板隔離劑失效,混凝土與模板粘連。起吊模板時(shí)構(gòu)件受力不均或受扭,出現(xiàn)縱向斜向裂縫。
(6)構(gòu)件堆放、運(yùn)輸時(shí),***墊木不在一條豎直線上;或運(yùn)輸時(shí)構(gòu)件懸挑過長(zhǎng);或吊點(diǎn)位置不對(duì);或構(gòu)件側(cè)向剛度較差,吊裝時(shí)未采取臨時(shí)加固措施,造成混凝土開裂。
4.預(yù)防措施:
(1)要做好模板、支架、拱架各***處基礎(chǔ)和地基的處理,確保其不發(fā)生沉降、移位等變形。
(2)耳墻式橋臺(tái)、U形橋臺(tái)。要控制其間填土的土質(zhì)、含水量及密實(shí)度,做好橋臺(tái)的防水及排水設(shè)施,防止填土過濕及受凍。
(3)橋墩混凝土澆筑中,要按要求及技術(shù)規(guī)程,對(duì)不可避免的施工縫,要清除待繼續(xù)澆混凝土面的浮漿,用水沖洗后鋪水泥漿在待澆面上,然后繼續(xù)澆筑混凝土。在可能情況下,橋墩應(yīng)一氣澆完,不留施工縫。
(4)現(xiàn)澆混凝土支設(shè)模板要考慮避免混凝土偏壓。必須保證模板要充分牢固。支架要處理好基礎(chǔ)、支架壓縮變形和撓度,支架接頭和接觸面壓緊等因素,防止發(fā)生下沉、變形,要設(shè)置千斤頂和揣手楔來調(diào)整。
(5)預(yù)先設(shè)計(jì)好澆注順序和分區(qū),澆注時(shí)嚴(yán)格按順序進(jìn)行,并在混凝土中摻入緩凝劑,調(diào)整硬化開始時(shí)間。為防止發(fā)生裂縫,可***澆注會(huì)產(chǎn)生***撓度位置的混凝土,***澆注容易發(fā)生裂縫的中間支點(diǎn)處的混凝土。
(6)預(yù)制構(gòu)件模板應(yīng)涂隔離劑并保持澆注前有效;構(gòu)件起模前先用千斤均勻松動(dòng),然后再平穩(wěn)脫模。
(7)構(gòu)件堆放,按其受力特點(diǎn)設(shè)墊塊,重疊堆放,墊塊應(yīng)在一條豎直線上,板、柱等正反相同的構(gòu)件應(yīng)做好標(biāo)志,避免放反損壞;運(yùn)輸中,應(yīng)在構(gòu)件間設(shè)墊木并互相綁牢,防止晃、撞、顫。
(8)吊裝時(shí),按規(guī)定設(shè)吊點(diǎn),對(duì)側(cè)向剛度差的構(gòu)件如預(yù)制預(yù)應(yīng)力空心箱梁,要有橫向加固設(shè)施,并設(shè)牽引繩,防止吊裝中晃、撞。
5.治理方法:
(1)對(duì)結(jié)構(gòu)承載力影響小的縱向裂縫,一般可用水泥砂漿或環(huán)氧膠泥進(jìn)行修補(bǔ)。
(2)裂縫較寬時(shí),應(yīng)先沿縫鑿成八字形凹槽,然后用水泥砂漿或環(huán)氧膠泥嵌補(bǔ);裂縫較深時(shí),可根據(jù)受力情況。采用灌化學(xué)漿液,包鋼絲網(wǎng)水泥等法處理。
(3)由運(yùn)輸、堆放、吊裝等原因引起較細(xì)的表面橫裂縫,可先將裂縫處清洗干凈,待干燥后用環(huán)氧膠泥涂刷或粘環(huán)氧玻璃布封閉;構(gòu)件邊角縱向裂縫處松散混凝土應(yīng)剔除,然后用水泥砂漿或豆石混凝土修補(bǔ)。
(4)裂縫貫穿整個(gè)截面的構(gòu)件報(bào)廢處理,不得使用。
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