[建筑]桥梁墩身混凝土裂纹分析原因.doc

混凝土桥墩裂缝分析和控制 中铁0局集团二处 [提要]：本文对铁路和公路桥梁墩身混凝土在施工过程中的非受力裂缝的产生原因作了分析，并提出了相应的预防措施及处理方法。 [关键词]：桥墩 裂纹 分析 控制 许多桥梁混凝土桥墩在施工过程中出现了不同程度、不同形式的裂缝，这是一个相当普遍的现象。桥梁墩身混凝土裂缝是一直困扰着桥梁工程技术人员的技术难题。如2001年陇海线改建宝兰二线施工过程中宝天段多座桥梁桥墩浇灌完毕后不同程度的存在裂缝，为此郑州局西安工程指挥部组织宝兰二线设计、监理、各施工单位和有关专家沿线参观并组织招开研讨会。我单位在最近几年所施工的桥梁中亦有多座桥墩发现裂缝。为进一步加强对桥梁墩身混凝土裂缝的认识，尽量避免工程中出现危害较大的裂缝，本文对混凝土桥墩裂缝的种类和原因作了分析、总结，并提出了在实际施工中具有可操作性的预防措施和处理方法。 一、混凝土桥墩裂缝产生的原因 混凝土是一种多相体，它既具有抗压极限强度较高、耐久性良好的优点，又具有抗拉强度较低，受拉时抗变形能力小，容易开裂等缺点。混凝土结构所产生的裂缝原因大致可分以下三种： 1、由外荷载（如静、动荷载）的直接应力所产生的裂纹； 2、由结构的次应力（弯矩及切力）引起的裂缝； 3、变形变化所产生的裂纹，即主要由温度、收缩、不均匀沉降或膨胀等因素而引起的裂缝。 相关资料中认为，工程实践中结构物的裂缝原因，属于由荷载引起的约占20%左右，属于由变形变化引起的约占80%以上。 变形所产生的裂缝又分为温度差所产生的裂纹和收缩所产生的裂纹。温度差所产生的裂纹如外界气温的骤然变化及混凝土水化热不均所产生的裂纹。收缩所产生的裂纹有干缩、塑性收缩、碳化收缩及自收缩等所产生的裂纹。 （1）温度变化引起的裂缝 混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。引起温度变化主要因素有： A、年、月温差。一年中四季温度不断变化，但变化相对缓慢。我国年温差一般以一月和七月的月平均温度作为变化幅度。年、月温差产生的裂缝一般属深层裂缝。 B、日照。桥墩侧面受太阳曝晒后，温度明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布。由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。日照产生的裂缝一般属表面裂缝。日照和骤然降温是导致结构温度裂缝的最常见原因。 C、骤然降温。突降大雨、冷空气侵袭、日落等可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。 D、水化热。水泥在水化过程中放出的热量是混凝土体内温度上升的主要因素。混凝土内部温度显著升高，体积膨胀。由于混凝土的导热性能较差，而混凝土外部却随气温降低而冷却收缩，混凝土内部膨胀与外部收缩这两种作用互相抵制，使外部混凝土产生很大的拉应力，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，便开始出现裂缝。水化热裂缝仅存在结构表面。 E、蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，易出现裂缝。 （2）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。 A、塑性收缩。发生在施工过程中、混凝土浇筑后4~15小时左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，此时骨料与胶合料之间产生不均匀的沉缩变形，都发生在混凝土终凝之前，即塑性阶段，称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右。常在浇筑大体积混凝土后4~15小时内，在表面上，特别在养护不良的部位出现龟裂，裂缝无规则，既宽（1~2mm）又密（间距5~10cm），属表面裂缝。由于沉缩的作用，这些裂缝往往沿钢筋分布。 B、缩水收缩（干缩）。混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，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。 C、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）。 D、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。 混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。 （3）约束条件