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橋梁裂縫出現的幾種類型及原因

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橋梁裂縫出現的幾種類型及原因

發布日期:2019-09-29 作者:內蒙華固 點擊:

 橋梁病害表征主要為撓度加大、表面破損、裂縫出現、混凝土碳化,剝蝕及鋼筋銹蝕、結構局部構造破壞及人為破壞等。大部分的病害都可以表現集中在裂縫方面,如撓度加大而出現裂縫、表面破損而出現表面裂縫、混凝土碳化造成鋼筋銹蝕而產生的裂縫等等。

裂縫種類( 1) 塑性裂縫。混凝土澆筑后開始凝聚,由流態變成塑態,再變成固態,在塑態階段產生的裂縫稱為塑性裂縫,是一種早期裂縫。它主要是由施工不當引起的,如混凝土攪拌時間過長,使混凝土凝固速度加快,造成結構上的微裂縫; 養護不好,造成現澆混凝土表面水分蒸發過快,產生的不規則的裂縫; 施工時振搗不充分,或混凝土的析水過多等。

( 2) 收縮裂縫。混凝土凝固時由于體積變小發生收縮而產生收縮裂縫。收縮裂縫主要發生在混凝土的表面,裂縫細密,分布均勻,多沿梁、板的長邊走向。大體積混凝土在平面部位較為多見,側面也常見,預制構件多發生在箍筋位置上。高度較大的混凝土梁,一般在腰部產生豎向裂縫,集中于構件中部,中間寬兩頭細,而在底部則沒有。這主要與配筋的密度相關,配筋密的地方裂縫少,配筋疏的地方,混凝土無法承受拉應力而開裂。另外,含泥量大的混凝土也容易產生收縮裂縫。為了防止這類裂縫的發生,應該控制混凝土中水泥用量、水灰比和砂率不能過大,嚴格控制砂石含泥量,混凝土應振搗密實,對板面進行抹壓: 同時要加強混凝上的早期養護,并適當延長養護時間,避免曝曬。

( 3) 拱橋徑向裂縫。截面整體性差: 在拱橋設計中,拱圈均按整體的組合截面計算。但為了便于施工,拱橋( 如雙曲拱橋) 又常采用預制裝配、化整為零的施工方法,導致截面的整體性較差。

( 4) 腹下箱間間隙處縱向裂縫。該處裂縫產生的原因是在原橋預制箱體間隙填筑混凝土時因粗骨料過大,卡在箱間使產生空洞,施工后再用砂漿抹平,從而使表面有裂縫。拱腹預制箱體縱向連接處的徑向裂縫產生的原因與此相同。

( 5) 墩臺帽裂縫。不論在主橋還是引橋的墩臺帽處,沿橋軸線方向均有一上下貫穿墩帽的裂縫,其他裂紋呈放射性。這種原因主要是由于局部應力所致. 因橋面恒載和活載的作用力集中地通過立柱傳至橋墩,使其周圍墩頂其他部位產生拉應力。

( 6) 拱腳裂縫。我國修建的拱橋大多數為拱腳固結的無鉸拱橋,拱腳處承受很大的負彎矩,是最易破壞的地方。拱腳處一旦出現較大的裂縫,拱肋在兩個平面內的抗彎剛度和抗扭剛度都會產生很大變化。混凝土的碳化及鋼筋銹蝕混凝土碳化及鋼筋銹蝕現象在結構中非常普遍,是對鋼結構和鋼筋混凝土結構的損害造成的主要原因之一。

混凝土保護層碳化或氯離子侵蝕引發的鋼筋銹蝕,潛伏期長,病發初期沒有任何征兆,及至發現裂縫、混凝土保護層崩落等病害特征時,鋼筋銹蝕已經處于加速期或破壞期。(1)混凝土的碳化混凝土的碳化是介質與混凝土相互作用的一種很廣泛的形式,最典型的例子是大氣中的CO2與水泥水化物中的Ca(OH)2發生化學應而引起碳酸鈣沉析而降低混凝土性能的耐久性。由于碳化降低了混凝土孔隙液體的pH 值( 碳化后pH 值為8 ~ 10) ,一旦碳化達到鋼筋表面,這將使混凝土失去對鋼筋的保護作用,鋼筋的鈍化保護膜開始被溶解,如有水和空氣存在,混凝土中的鋼筋就開始銹蝕。(2)混凝土結構中鋼筋的銹蝕鋼筋的銹蝕過程是一個電化學腐蝕過程,是由鐵與電介質溶液接觸形成大量的微腐蝕電池所引起的。當電介質溶液的pH 值小于4時,腐蝕表現為酸蝕;而pH 值為4~10時,腐蝕即為銹蝕; 當pH 值大于10 時,鋼筋表面開始生成一層溶解度很小的氧化保護膜( 鈍化膜) 這時腐蝕的速度就很低了;當pH 值接近12 時,這層保護膜變得非常致密穩定,使陽極反應難以進行,銹蝕停止。混凝土酸類水泥在凝結硬化時,大量生成得Ca(OH)2以及水泥中含有的硝、鉀、氧化物等能使混凝土中的溶液呈現高堿性。其pH 值可達到12.5~ 13.5,因此處于混凝土中 的鋼筋會發生鈍化,如果外包混凝土層不發生破壞,鋼筋是不會發生銹蝕的。氯離子的侵蝕氯鹽不僅通過對鋼筋的銹蝕作用而導致鋼筋混凝土結構的破壞,對結構混凝土也有一定的破壞作用,如鹽結晶腐蝕、加速凍融破壞及激發堿集料反應等。在氯離子侵蝕環境下,結構周圍環境中氯離子的含量一般較高,對結構混凝土中的鋼筋易造成嚴重蝕損傷。氯離子本身雖然并不構成腐蝕產物,在腐蝕中也不消耗,但為整個腐蝕過程的進行起到了加速催化的作用。應該注意的是,在混凝土結構中常見的由氯離子所引起的鋼筋腐蝕主要是局部的坑蝕,這主要是由于氯離子一般首先在較小區域的鋼筋表面破壞鈍化膜,形成小陽極,與大部分表面鈍化膜完好的鋼筋區域———即大陰極問形成腐蝕電偶,使坑蝕的發展加速。


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