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  混凝土因其取材廣泛、價格低廉、抗壓強度高、可澆築成各種形狀,並且耐火性好、不易風化、養護費用低,成為當今世界建築結構中使用最廣泛的建築材料。結構補強混凝土最主要的缺點是抗拉能力差,容易開裂。大量的工程實踐和理論分析表明,幾乎所有的混凝土構件均是帶裂縫工作的,只是有些裂縫很細,甚至肉眼看不見(<0.05mm),一般對結構的使用無大的危害,可允許其存在;有些裂縫在使用荷載或外界物理、化學因素的作用下,不斷產生和擴展,引起混凝土碳化、保護層剝落、鋼筋腐蝕,使混凝土的強度和剛度受到削弱,隔震工程耐久性降低,嚴重時甚至發生垮塌事故,危害結構的正常使用,必須加以控制。我國現行公路、鐵路、建築、水利等部門設計規范均采用限制構件裂縫寬度的辦法來保障混凝土結構的正常使用。本文所討論的僅指後一類裂縫。

  近年來,我國交通基礎建設得到迅猛發展,各地興建了大量的混凝土橋梁。在橋梁建造和使用過程中,有關因出現裂縫而影響工程質量甚至導橋梁垮塌的報道屢見不鮮。混凝土開裂可以說是“常發病”和“多發病”,經常困擾著橋梁工程技術人員。其實,LRB隔震墊如果采取一定的設計和施工措施,很多裂縫是可以克服和控制的。為了進一步加強對混凝土橋梁裂縫的認識,盡量避免工程中出現危害較大的裂縫,本文盡可能對混凝土橋梁裂縫的種類和產生的原因作較全面的分析、總結,以方便設計、施工找出控制裂縫的可行辦法,達到防范於未然的作用。

  由於混凝土質量較差或保護層厚度不足,混凝土保護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,或由於氯化物介入,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生鏽蝕反應,其鏽蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2~4倍,從而對周圍混凝土產生膨脹應力,導致保護層混凝土開裂、剝離,沿鋼筋縱向產生裂縫,並有鏽跡滲到混凝土表面。由於鏽蝕,使得鋼筋有效斷面面積減小,鋼筋與混凝土握裹力削弱,結構承載力下降,並將誘發其它形式的裂縫,加劇鋼筋鏽蝕,導致結構破壞。

  要防止鋼筋鏽蝕,設計時應根據規范要求控制裂縫寬度、采用足夠的保護層厚度(當然保護層亦不能太厚,否則構件有效高度減小,受力時將加大裂縫寬度);施工時應控制混凝土的水灰比,加強振搗,保證混凝土的密實性,防止氧氣侵入,同時嚴格控制含氯鹽的外加劑用量,沿海地區或其它存在腐蝕性強的空氣、地下水地區尤其應慎重。

  凍脹引起的裂縫

  大氣氣溫低於零度時,吸水飽和的混凝土出現冰凍,遊離的水轉變成冰,體積膨脹9%,因而混凝土產生膨脹應力;同時混凝土凝膠孔中的過冷水(結冰溫度在-78度以下)在微觀結構中遷移和重分布引起滲透壓,使混凝土中膨脹力加大,混凝土強度降低,並導致裂縫出現。尤其是混凝土初凝時受凍最嚴重,成齡後混凝土強度損失可達30%~50%。冬季施工時對預應力孔道灌漿後若不采取保溫措施也可能發生沿管道方向的凍脹裂縫。

  溫度低於零度和混凝土吸水飽和是發生凍脹破壞的必要條件。當混凝土中骨料空隙多 、吸水性強;骨料中含泥土等雜質過多;混凝土水灰比偏大、振搗不密實;養護不力使混凝土早期受凍等,均可能導致混凝土凍脹裂縫。冬季施工時,采用電氣加熱法、暖棚法、地下蓄熱法、蒸汽加熱法養護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溫條件下硬化。

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