桥梁预防性养护..ppt

第一部分混凝土桥梁的耐久性及常见裂缝成因分析主讲单成林教授 ********** 华南理工大学土木与交通学院引起混凝土开裂原因 1 非荷载裂缝 混凝土收缩裂缝 引起混凝土收缩的原因 影响混凝土收缩裂缝的主要因素 钢筋锈蚀引起的裂缝 骨料膨胀引起的裂缝 碱骨料反应 大体积混凝土水化热引起的裂缝 地基础变形引起的裂缝 冻胀引起的裂缝 施工材料质量引起的裂缝 施工工艺质量引起的裂缝 2 荷载引起的裂缝 直接应力裂缝 次应力裂缝 荷载裂缝特征 温度变化引起的裂缝前言由于混凝土材料是一种抗压不抗拉的多孔脆性材料,开裂是其典型的病害特征。大量的工程实践和理论分析表明,几乎所有的混凝土构件均是带裂缝工作的,只是有些裂缝很细,但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,使混凝土的强度和刚度受到削弱,严重时甚至发生垮塌事故,必须加以控制。我国现行公路、铁路、建筑、水利等部门设计规范均采用限制构件裂缝宽度的办法来保障混凝土结构的正常使用。 1 非荷载裂缝 混凝土收缩裂缝混凝土收缩实为多孔结构的水泥石收缩,有三种类型引起: ①化学收缩(塑性收缩)-水化过程中体积缩小; ②物理收缩(缩水收缩)- 毛细孔的自由水蒸发、干燥引起体积缩小; ③碳化收缩-空气中 CO 2与混凝土中 Ca(OH) 2发生化学反应,产生 CaCO 3析出水分蒸发,促使体积缩小。 引起混凝土收缩的原因塑性收缩: 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,出现泌水和水分急剧蒸发,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。塑性收缩所产生量级很大,可达 1% 左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡,便形成沿钢筋方向的裂缝。在构件竖向变截面处如 T 梁、箱梁腹板与顶底板交接处,因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝。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应力。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。若混凝土的自由收缩受到约束,如超静定结构的约束(无铰拱)、配筋率较大时钢筋的阻碍、大体积、新旧(不同龄期)混凝土结合(如承台与墩台身混凝土龄期及水灰比不一致、桥面现浇混凝土与梁板混凝土、湿接头混凝土与构件混凝土结合等)、混凝土与其它材料结合(如与岩石或石砌体结合)等约束。当以上各种约束在混凝土内部产生的拉应力大于当时混凝土的极限拉应力时,就会产生与拉应力方向相垂直的裂缝。不同龄期混凝土产生的裂缝图如下: 桥面铺装层混凝土收缩裂缝构件湿接头混凝土收缩裂缝