近年來(lái),我省交通基礎(chǔ)建設(shè)得到迅猛發(fā)展
,各地興建了大量的混凝土橋梁
。在橋梁建造和使用過(guò)程中,有關(guān)因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量甚至導(dǎo)橋梁垮塌的報(bào)道屢見(jiàn)不鮮
。混凝土開(kāi)裂可以說(shuō)是“常發(fā)病”和“多發(fā)病”
,經(jīng)常困擾著橋梁工程技術(shù)人員
。其實(shí),如果采取一定的設(shè)計(jì)和施工措施
,很多裂縫是可以克服和控制的。為了進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)混凝土橋梁裂縫的認(rèn)識(shí)
,盡量避免工程中出現(xiàn)危害較大的裂縫
,本文盡可能對(duì)混凝土橋梁裂縫的種類和產(chǎn)生的原因作較全面的分析、總結(jié)
,以方便設(shè)計(jì)
、施工找出控制裂縫的可行辦法,達(dá)到防范于未然的作用
。
l 混凝土橋梁裂縫種類
、成因
實(shí)際上
,混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜而繁多
,甚至多種因素相互影響,但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因
。混凝土橋梁裂縫的種類
,就其產(chǎn)生的原因
,大致可劃分如下幾種:
一、荷載引起的裂縫
混凝土橋梁在常規(guī)靜
、動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫
,歸納起來(lái)主要有直接應(yīng)力裂縫
、次應(yīng)力裂縫兩種。
直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫
。裂縫產(chǎn)生的原因有:
1
、 設(shè)計(jì)計(jì)算階段
,結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)不計(jì)算或部分漏算
;計(jì)算模型不合理;結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實(shí)際受力不符
;荷載少算或漏算;內(nèi)力與配筋計(jì)算錯(cuò)誤
;結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠
。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不考慮施工的可能性;設(shè)計(jì)斷面不足
;鋼筋設(shè)置偏少或布置錯(cuò)誤
;結(jié)構(gòu)剛度不足;構(gòu)造處理不當(dāng)
;設(shè)計(jì)圖紙交代不清等。
2
、 施工階段
,不加限制地堆放施工機(jī)具
、材料;不了解預(yù)制結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)
,隨意翻身、起吊
、運(yùn)輸
、安裝;不按設(shè)計(jì)圖紙施工
,擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序,改變結(jié)構(gòu)受力模式
;不對(duì)結(jié)構(gòu)做機(jī)器振動(dòng)下的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算等
。
3、 使用階段
,超出設(shè)計(jì)載荷的重型車輛過(guò)橋;受車輛
、船舶的接觸
、撞擊;發(fā)生大風(fēng)
、大雪、地震
、爆炸等
。
次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有:
1
、 在設(shè)計(jì)外荷載作用下,由于結(jié)構(gòu)物的實(shí)際工作狀態(tài)同常規(guī)計(jì)算有出入或計(jì)算不考慮
,從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂
。例如兩鉸拱橋拱腳設(shè)計(jì)時(shí)常采用布置“X”形鋼筋、同時(shí)削減該處斷面尺寸的辦法設(shè)計(jì)鉸
,理論計(jì)算該處不會(huì)存在彎矩,但實(shí)際該鉸仍然能夠抗彎
,以至出現(xiàn)裂縫而導(dǎo)致鋼筋銹蝕
。
2、 橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要鑿槽
、開(kāi)洞
、設(shè)置牛腿等,在常規(guī)計(jì)算中難以用準(zhǔn)確的圖式進(jìn)行模擬計(jì)算
,一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置受力鋼筋
。研究表明,受力構(gòu)件挖孔后
,力流將產(chǎn)生繞射現(xiàn)象,在孔洞附近密集
,產(chǎn)生巨大的應(yīng)力集中
。在長(zhǎng)跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁中,經(jīng)常在跨內(nèi)根據(jù)截面內(nèi)力需要截?cái)噤撌?div id="d48novz" class="flower left">
,設(shè)置錨頭,而在錨固斷面附近經(jīng)?div id="d48novz" class="flower left">?梢钥吹搅芽p
。因此,若處理不當(dāng)
,在這些結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角處或構(gòu)件形狀突變處
、受力鋼筋截?cái)嗵幦菀壮霈F(xiàn)裂縫
。
實(shí)際工程中,次應(yīng)力裂縫是產(chǎn)生荷載裂縫的**常見(jiàn)原因
。次應(yīng)力裂縫多屬?gòu)埨?div id="jfovm50" class="index-wrap">、劈裂、剪切性質(zhì)
。次應(yīng)力裂縫也是由荷載引起,僅是按常規(guī)一般不計(jì)算
,但隨著現(xiàn)代計(jì)算手段的不斷完善
,次應(yīng)力裂縫也是可以做到合理驗(yàn)算的。例如現(xiàn)在對(duì)預(yù)應(yīng)力
、徐變等產(chǎn)生的二次應(yīng)力,不少平面桿系有限元程序均可正確計(jì)算
,但在40年前卻比較困難
。在設(shè)計(jì)上,應(yīng)注意避免結(jié)構(gòu)突變(或斷面突變)
,當(dāng)不能回避時(shí)
,應(yīng)做局部處理,如轉(zhuǎn)角處做圓角
,突變處做成漸變過(guò)渡
,同時(shí)加強(qiáng)構(gòu)造配筋,轉(zhuǎn)角處增配斜向鋼筋
,對(duì)于較大孔洞有條件時(shí)可在周邊設(shè)置護(hù)邊角鋼。
荷載裂縫特征依荷載不同而異呈現(xiàn)不同的特點(diǎn)
。這類裂縫多出現(xiàn)在受拉區(qū)
、受剪區(qū)或振動(dòng)嚴(yán)重部位。但必須指出
,如果受壓區(qū)出現(xiàn)起皮或有沿受壓方向的短裂縫,往往是結(jié)構(gòu)達(dá)到承載力極限的標(biāo)志
,是結(jié)構(gòu)破壞的前兆
,其原因往往是截面尺寸偏小。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同受力方式
,產(chǎn)生的裂縫特征如下:
1
、 中心受拉
。裂縫貫穿構(gòu)件橫截面
,間距大體相等,且垂直于受力方向
。采用螺紋鋼筋時(shí),裂縫之間出現(xiàn)位于鋼筋附近的次裂縫
。
2
、 中心受壓。沿構(gòu)件出現(xiàn)平行于受力方向的短而密的平行裂縫
。
3
、 受彎
。彎矩**大截面附近從受拉區(qū)邊沿開(kāi)始出現(xiàn)與受拉方向垂直的裂縫
,并逐漸向中和軸方向發(fā)展。采用螺紋鋼筋時(shí)
,裂縫間可見(jiàn)較短的次裂縫
。當(dāng)結(jié)構(gòu)配筋較少時(shí),裂縫少而寬
,結(jié)構(gòu)可能發(fā)生脆性破壞
。
4、 大偏心受壓
。大偏心受壓和受拉區(qū)配筋較少的小偏心受壓構(gòu)件,類似于受彎構(gòu)件
。
5
、 小偏心受壓。小偏心受壓和受拉區(qū)配筋較多的大偏心受壓構(gòu)件
,類似于中心受壓構(gòu)件
。
6、 受剪
。當(dāng)箍筋太密時(shí)發(fā)生斜壓破壞,沿梁端腹部出現(xiàn)大于45°方向的斜裂縫
;當(dāng)箍筋適當(dāng)時(shí)發(fā)生剪壓破壞
,沿梁端中下部出現(xiàn)約45°方向相互平行的斜裂縫。
7
、 受扭。構(gòu)件一側(cè)腹部先出現(xiàn)多條約45°方向斜裂縫
,并向相鄰面以螺旋方向展開(kāi)
。
8、 受沖切
。沿柱頭板內(nèi)四側(cè)發(fā)生約45°方向斜面拉裂
,形成沖切面
。
9、局部受壓
。在局部受壓區(qū)出現(xiàn)與壓力方向大致平行的多條短裂縫
。
二、 溫度變化引起的裂縫
混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)
,當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化,混凝土將發(fā)生變形
,若變形遭到約束
,則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力,當(dāng)應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫
。在某些大跨徑橋梁中
,溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超出活載應(yīng)力。溫度裂縫區(qū)別其它裂縫**主要特征是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏
。引起溫度變化主要因素有:
1
、年溫差。一年中四季溫度不斷變化
,但變化相對(duì)緩慢,對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響主要是導(dǎo)致橋梁的縱向位移
,一般可通過(guò)橋面伸縮縫
、支座位移或設(shè)置柔性墩等構(gòu)造措施相協(xié)調(diào),只有結(jié)構(gòu)的位移受到限制時(shí)才會(huì)引起溫度裂縫
,例如拱橋、剛架橋等
。我國(guó)年溫差一般以一月和七月月平均溫度的作為變化幅度
。考慮到混凝土的蠕變特性
,年溫差內(nèi)力計(jì)算時(shí)混凝土彈性模量應(yīng)考慮折減
。
2
、日照
。橋面板、主梁或橋墩側(cè)面受太陽(yáng)曝曬后
,溫度明顯高于其它部位
,溫度梯度呈非線形分布
。由于受到自身約束作用
,導(dǎo)致局部拉應(yīng)力較大,出現(xiàn)裂縫
。日照和下述驟然降溫是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)溫度裂縫的**常見(jiàn)原因
。
3
、驟然降溫
。突降大雨、冷空氣侵襲
、日落等可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)外表面溫度突然下降
,但因內(nèi)部溫度變化相對(duì)較慢而產(chǎn)生溫度梯度。日照和驟然降溫內(nèi)力計(jì)算時(shí)可采用設(shè)計(jì)規(guī)范或參考實(shí)橋資料進(jìn)行
,混凝土彈性模量不考慮折減
。
4、水化熱
。出現(xiàn)在施工過(guò)程中
,大體積混凝土(厚度超過(guò)2.0米)澆筑之后由于水泥水化放熱,致使內(nèi)部溫度很高
,內(nèi)外溫差太大,致使表面出現(xiàn)裂縫
。施工中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況
,盡量選擇水化熱低的水泥品種,限制水泥單位用量
,減少骨料入模溫度,降低內(nèi)外溫差
,并緩慢降溫
,必要時(shí)可采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)部散熱,或采用薄層連續(xù)澆筑以加快散熱
。
5
、蒸汽養(yǎng)護(hù)或冬季施工時(shí)施工措施不當(dāng)
,混凝土驟冷驟熱
,內(nèi)外溫度不均,易出現(xiàn)裂縫
。
6
、預(yù)制T梁之間橫隔板安裝時(shí),支座預(yù)埋鋼板與調(diào)平鋼板焊接時(shí)
,若焊接措施不當(dāng),鐵件附近混凝土容易燒傷開(kāi)裂
。采用電熱張拉法張拉預(yù)應(yīng)力構(gòu)件時(shí)
,預(yù)應(yīng)力鋼材溫度可升高至350℃,混凝土構(gòu)件也容易開(kāi)裂
。試驗(yàn)研究表明
,由火災(zāi)等原因引起高溫?zé)齻幕炷翉?qiáng)度隨溫度的升高而明顯降低
,鋼筋與混凝土的粘結(jié)力隨之下降,混凝土溫度達(dá)到300℃后抗拉強(qiáng)度下降50%,抗壓強(qiáng)度下降60%
,光圓鋼筋與混凝土的粘結(jié)力下降80%
;由于受熱
,混凝土體內(nèi)游離水大量蒸發(fā)也可產(chǎn)生急劇收縮
。
三、 收縮引起的裂縫
在實(shí)際工程中
,混凝土因收縮所引起的裂縫是**常見(jiàn)的。在混凝土收縮種類中,塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因,另外還有自生收縮和炭化收縮。
塑性收縮。發(fā)生在施工過(guò)程中、混凝土澆筑后4~5小時(shí)左右,此時(shí)水泥水化反應(yīng)激烈,分子鏈逐漸形成,出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā),混凝土失水收縮,同時(shí)骨料因自重下沉,因此時(shí)混凝土尚未硬化,稱為塑性收縮。塑性收縮所產(chǎn)生量級(jí)很大,可達(dá)1%左右。在骨料下沉過(guò)程中若受到鋼筋阻擋,便形成沿鋼筋方向的裂縫。在構(gòu)件豎向變截面處如T梁、箱梁腹板與頂?shù)装褰唤犹帲蛴不俺翆?shí)不均勻?qū)l(fā)生表面的順腹板方向裂縫。為減小混凝土塑性收縮,施工時(shí)應(yīng)控制水灰比,避免過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的攪拌,下料不宜太快,振搗要密實(shí),豎向變截面處宜分層澆筑。
縮水收縮(干縮)?div id="jfovm50" class="index-wrap">;炷两Y(jié)硬以后
,隨著表層水分逐步蒸發(fā),濕度逐步降低
,混凝土體積減小
,稱為縮水收縮(干縮)。因混凝土表層水分損失快
,內(nèi)部損失慢,因此產(chǎn)生表面收縮大
、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮
,表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束
,致使表面混凝土承受拉力,當(dāng)表面混凝土承受拉力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí)
,便產(chǎn)生收縮裂縫
。混凝土硬化后收縮主要就是縮水收縮
。如配筋率較大的構(gòu)件(超過(guò)3%),鋼筋對(duì)混凝土收縮的約束比較明顯
,混凝土表面容易出現(xiàn)龜裂裂紋。
自生收縮
。自生收縮是混凝土在硬化過(guò)程中,水泥與水發(fā)生水化反應(yīng)
,這種收縮與外界濕度無(wú)關(guān)
,且可以是正的(即收縮,如普通硅酸鹽水泥混凝土)
,也可以是負(fù)的(即膨脹
,如礦渣水泥混凝土與粉煤灰水泥混凝土)
。
炭化收縮
。大氣中的二氧化碳與水泥的水化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的收縮變形。炭化收縮只有在濕度50%左右才能發(fā)生
,且隨二氧化碳的濃度的增加而加快
。炭化收縮一般不做計(jì)算。
混凝土收縮裂縫的特點(diǎn)是大部分屬表面裂縫
,裂縫寬度較細(xì),且縱橫交錯(cuò)
,成龜裂狀
,形狀沒(méi)有任何規(guī)律。
研究表明
,影響混凝土收縮裂縫的主要因素有:
1、水泥品種
、標(biāo)號(hào)及用量
。礦渣水泥、快硬水泥
、低熱水泥混凝土收縮性較高
,普通水泥、火山灰水泥
、礬土水泥混凝土收縮性較低。另外水泥標(biāo)號(hào)越低
、單位體積用量越大
、磨細(xì)度越大,則混凝土收縮越大
,且發(fā)生收縮時(shí)間越長(zhǎng)
。例如
,為了提高混凝土的強(qiáng)度
,施工時(shí)經(jīng)常采用強(qiáng)行增加水泥用量的做法,結(jié)果收縮應(yīng)力明顯加大
。
2
、骨料品種。骨料中石英
、石灰?guī)r、白云巖
、花崗巖
、長(zhǎng)石等吸水率較小、收縮性較低
;而砂巖
、板巖、角閃巖等吸水率較大
、收縮性較高
。另外骨料粒徑大收縮小,含水量大收縮越大
。
3
、水灰比
。用水量越大
,水灰比越高,混凝土收縮越大
。
4
、外摻劑。外摻劑保水性越好
,則混凝土收縮越小。
5
、養(yǎng)護(hù)方法
。良好的養(yǎng)護(hù)可加速混凝土的水化反應(yīng),獲得較高的混凝土強(qiáng)度
。養(yǎng)護(hù)時(shí)保持濕度越高
、氣溫越低
、養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長(zhǎng)
,則混凝土收縮越小。蒸汽養(yǎng)護(hù)方式比自然養(yǎng)護(hù)方式混凝土收縮要小
。
6
、外界環(huán)境。大氣中濕度小
、空氣干燥、溫度高
、風(fēng)速大
,則混凝土水分蒸發(fā)快,混凝土收縮越快
。
7
、振搗方式及時(shí)間
。機(jī)械振搗方式比手工搗固方式混凝土收縮性要小
。振搗時(shí)間應(yīng)根據(jù)機(jī)械性能決定
,一般以5~15s次為宜。時(shí)間太短
,振搗不密實(shí)
,形成混凝土強(qiáng)度不足或不均勻
;時(shí)間太長(zhǎng)
,造成分層,粗骨料沉入底層
,細(xì)骨料留在上層,強(qiáng)度不均勻
,上層易發(fā)生收縮裂縫
。
對(duì)于溫度和收縮引起的裂縫
,增配構(gòu)造鋼筋可明顯提高混凝土的抗裂性
,尤其是薄壁結(jié)構(gòu)(壁厚20~60cm)。構(gòu)造上配筋宜優(yōu)先采用小直徑鋼筋(φ8~φ14)
、小間距布置(@10~@15cm)
,全截面構(gòu)造配筋率不宜低于0.3%,一般可采用0.3%~0.5%
。
四、 地基礎(chǔ)變形引起的裂縫
由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移
,使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力
,超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂
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;A(chǔ)不均勻沉降的主要原因有:
1、地質(zhì)勘察精度不夠、試驗(yàn)資料不準(zhǔn)。在沒(méi)有充分掌握地質(zhì)情況就設(shè)計(jì)、施工,這是造成地基不均勻沉降的主要原因。比如丘陵區(qū)或山嶺區(qū)橋梁,勘察時(shí)鉆孔間距太遠(yuǎn),而地基巖面起伏又大 ,勘察報(bào)告不能充分反映實(shí)際地質(zhì)情況
。
2
、地基地質(zhì)差異太大。建造在山區(qū)溝谷的橋梁
,河溝處的地質(zhì)與山坡處變化較大
,河溝中甚至存在軟弱地基
,地基土由于不同壓縮性引起不均勻沉降
。
3、結(jié)構(gòu)荷載差異太大
。在地質(zhì)情況比較一致條件下
,各部分基礎(chǔ)荷載差異太大時(shí),有可能引起不均勻沉降
,例如高填土箱形涵洞中部比兩邊的荷載要大,中部的沉降就要比兩邊大
,箱涵可能開(kāi)裂
。
4、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類型差別大
。同一聯(lián)橋梁中
,混合使用不同基礎(chǔ)如擴(kuò)大基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ),或同時(shí)采用樁基礎(chǔ)但樁徑或樁長(zhǎng)差別大時(shí)
,或同時(shí)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)但基底標(biāo)高差異大時(shí),也可能引起地基不均勻沉降
。
5
、分期建造的基礎(chǔ)。在原有橋梁基礎(chǔ)附近新建橋梁時(shí)
,如分期修建的高速公路左右半幅橋梁
,新建橋梁荷載或基礎(chǔ)處理時(shí)引起地基土重新固結(jié),均可能對(duì)原有橋梁基礎(chǔ)造成較大沉降
。
6、地基凍脹
。在低于零度的條件下含水率較高的地基土因冰凍膨脹
;一旦溫度回升,凍土融化
,地基下沉
。因此地基的冰凍或融化均可造成不均勻沉降。
7
、橋梁基礎(chǔ)置于滑坡體
、溶洞或活動(dòng)斷層等不良地質(zhì)時(shí),可能造成不均勻沉降
。
8
、橋梁建成以后,原有地基條件變化
。大多數(shù)天然地基和人工地基浸水后
,尤其是素填土、黃土
、膨脹土等特殊地基土,土體強(qiáng)度遇水下降
,壓縮變形加大
。在軟土地基中,因人工抽水或干旱季節(jié)導(dǎo)致地下水位下降
,地基土層重新固結(jié)下沉,同時(shí)對(duì)基礎(chǔ)的上浮力減小
,負(fù)摩阻力增加
,基礎(chǔ)受荷加大
。有些橋梁基礎(chǔ)埋置過(guò)淺
,受洪水沖刷、淘挖
,基礎(chǔ)可能位移
。地面荷載條件的變化,如橋梁附近因塌方
、山體滑坡等原因堆置大量廢方
、砂石等
,橋址范圍土層可能受壓縮再次變形
。因此,使用期間原有地基條件變化均可能造成不均勻沉降
。
對(duì)于拱橋等產(chǎn)生水平推力的結(jié)構(gòu)物
,對(duì)地質(zhì)情況掌握不夠、設(shè)計(jì)不合理和施工時(shí)破壞了原有地質(zhì)條件是產(chǎn)生水平位移裂縫的主要原因
。
五、鋼筋銹蝕引起的裂縫
由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足,混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面
,使鋼筋周圍混凝土堿度降低,或由于氯化物介入,鋼筋周圍氯離子含量較高,均可引起鋼筋表面氧化膜破壞,鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng),其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。由于銹蝕,使得鋼筋有效斷面面積減小,鋼筋與混凝土握裹力削弱
,結(jié)構(gòu)承載力下降,并將誘發(fā)其它形式的裂縫
,加劇鋼筋銹蝕
,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。
要防止鋼筋銹蝕
,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求控制裂縫寬度
、采用足夠的保護(hù)層厚度(當(dāng)然保護(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
,加強(qiáng)振搗
,保證混凝土的密實(shí)性,防止氧氣侵入
,同時(shí)嚴(yán)格控制含氯鹽的外加劑用量
,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)慎重
。
六、 凍脹引起的裂縫
大氣氣溫低于零度時(shí)
,吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍,游離的水轉(zhuǎn)變成冰,體積膨脹9%,因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力;同時(shí)混凝土凝膠孔中的過(guò)冷水(結(jié)冰溫度在-78度以下)在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布引起滲透壓,使混凝土中膨脹力加大,混凝土強(qiáng)度降低,并導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。尤其是混凝土初凝時(shí)受凍**嚴(yán)重,成齡后混凝土強(qiáng)度損失可達(dá)30%~50%。冬季施工時(shí)對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。
溫度低于零度和混凝土吸水飽和是發(fā)生凍脹破壞的必要條件。當(dāng)混凝土中骨料空隙多
、吸水性強(qiáng)
;骨料中含泥土等雜質(zhì)過(guò)多
;混凝土水灰比偏大、振搗不密實(shí)
;養(yǎng)護(hù)不力使混凝土早期受凍等
,均可能導(dǎo)致混凝土凍脹裂縫。冬季施工時(shí)
,采用電氣加熱法
、暖棚法
、地下蓄熱法
、蒸汽加熱法養(yǎng)護(hù)以及在混凝土拌和水中摻入防凍劑(但氯鹽不宜使用)
,可保證混凝土在低溫或負(fù)溫條件下硬化
。
七、施工材料質(zhì)量引起的裂縫
混凝土主要由水泥
、砂
、骨料、拌和水及外加劑組成
。配置混凝土所采用材料質(zhì)量不合格
,可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。
1
、水泥
?div id="jfovm50" class="index-wrap">。?)、水泥安定性不合格
,水泥中游離的氧化鈣含量超標(biāo)。氧化鈣在凝結(jié)過(guò)程中水化很慢,在水泥混凝土凝結(jié)后仍然繼續(xù)起水化作用
,可破壞已硬化的水泥石
,使混凝土抗拉強(qiáng)度下降。
?div id="jfovm50" class="index-wrap">。?)
、水泥出廠時(shí)強(qiáng)度不足,水泥受潮或過(guò)期
,可能使混凝土強(qiáng)度不足,從而導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂
。
?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">。?)、當(dāng)水泥含堿量較高(例如超過(guò)0.6%)
,同時(shí)又使用含有堿活性的骨料
,可能導(dǎo)致堿骨料反應(yīng)。
2
、砂
、石骨料
砂石的粒徑
、級(jí)配
、雜質(zhì)含量。
砂石粒徑太小
、級(jí)配不良
、空隙率大,將導(dǎo)致水泥和拌和水用量加大
,影響混凝土的強(qiáng)度
,使混凝土收縮加大
,如果使用超出規(guī)定的特細(xì)砂
,后果更嚴(yán)重。砂石中云母的含量較高
,將削弱水泥與骨料的粘結(jié)力
,降低混凝土強(qiáng)度。砂石中含泥量高
,不僅將造成水泥和拌和水用量加大
,而且還降低混凝土強(qiáng)度和抗凍性、抗?jié)B性
。砂石中有機(jī)質(zhì)和輕物質(zhì)過(guò)多
,將延緩水泥的硬化過(guò)程,降低混凝土強(qiáng)度
,特別是早期強(qiáng)度
。砂石中硫化物可與水泥中的鋁酸三鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),體積膨脹2.5倍
。
3
、拌和水及外加劑
拌和水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時(shí)對(duì)鋼筋銹蝕有較大影響
。采用海水或含堿泉水拌制混凝土
,或采用含堿的外加劑,可能對(duì)堿骨料反應(yīng)有影響
。
八
、施工工藝質(zhì)量引起的裂縫
在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作