裂缝类型

2024-05-13

裂缝类型（共6篇）

裂缝类型篇1

桥梁工程结构裂缝, 一旦管理不善、控制不力, 则往往容易出现在施工过程的各个角落, 如承台、立柱、盖梁以及空心板梁等等部位。由于裂缝的产生不仅会影响混凝土结构的外观质量, 严重时还会降低桥梁结构的设计功能, 从而危及到整桥的使用安全。对此, 桥梁工程的结构裂缝问题, 不得不引起我们工程建设者的重视。其实, 对于裂缝问题, 我们也大可不必“谈缝色变”, 如果我们能从根本上认识了这些裂缝的诱发成因, 从而采取有效的针对性措施, 原本很多容易出现的结构裂缝还是可以避免和控制的。为了尽量避免工程建设中出现危害性较大的结构裂缝, 本文下面就以结构裂缝的产生成因这一题材, 来浅谈一下自已的经验之见, 以供业内同行日后在从事相关工程的建设施工时能举一反三, 从而达到预防控制的目的。

1 结构裂缝形成原因的种类

根据桥梁工程的设计特点, 在工程施工中钢筋砼结构产生施工裂缝的原因, 大致有以下几种类型:

1.1 由施工荷载引起的裂缝

由施工荷载引起的裂缝, 这类裂缝我们简称为荷载裂缝。荷载裂缝产生的原因, 在于施工过程中, 由于工人不了解桥梁结构的受力特点, 而又毫无限制地在其上面堆放了大量的施工机具、工程材料, 造成了负荷过重从而引发了荷载裂缝的发生。此外, 以下几种情况也是引发荷载裂缝的常见主因:

随意翻身、起吊、运输、安装;不按设计图纸施工, 擅自更改结构施工顺序, 改变结构受力模式。不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。

1.2 由温度变化引起的裂缝

我们大家都知道, 混凝土与其它普通物质一样, 同样具有热胀冷缩的材料性质。当外部环境或结构内部温度发生变化时, 混凝土将发生变形。倘若变形遭到约束, 则会在结构内部将产生应力, 当应力超过混凝土抗拉强度时即产生了温度裂缝。在某些大跨径桥梁中, 温度应力可以达到甚至超出外部所有的活载累计应力。温度裂缝区别于其他裂缝的最大特征是随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化的主要施工因素有:

水化热。在施工过程中, 大体积混凝土在浇筑混合料之后由于水泥水化放热, 致使内部温度升高, 由于内外温差的进一步拉大, 致使表面出现裂缝。因此, 在施工中应根据实际情况, 尽量选用水化热偏低的水泥品种, 并限制水泥单位用量, 减少骨料入模温度, 降低内外温差, 并缓慢降温, 必要时可采用循环冷却系统进行内部散热, 或采用薄层连续浇筑以加快散热。

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。

预制T梁时横隔板安装, 支座预埋钢板与调平钢板焊接时, 若焊接措施不当, 铁件附近混凝土容易烧伤开裂。采用电热法张拉预应力构件时, 当预应力钢材温度升高至350℃时, 此时, 混凝土构件也容易出现开裂。

1.3 由收缩引起的裂缝

在公路工程建设中, 由混凝土收缩所引起的结构裂缝是最常见的一种。在混凝土收缩种类中, 塑性收缩和干性收缩是发生混凝土体积变形的两大主因。

塑性收缩。发生在施工过程中、混凝土浇筑后4h～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l%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。为减小混凝土塑性收缩, 施工时应控制水灰比, 避免过长时间的搅拌, 下料不宜太快, 振捣要密实, 竖向变截面处宜分层浇筑。

缩水收缩 (干缩) 。混凝土结硬以后, 随着表层水分逐渐蒸发, 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很快, 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。如配筋率较大的构件 (超过3%) , 钢筋对混凝土收缩的约束比较明显, 混凝土表面容易出现龟裂裂纹。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, 呈龟裂状, 形状没有任何规律。

1.4 由钢筋锈蚀引起的裂缝

由于混凝土质量较差或保护层厚度不足, 混凝土保护层受侵蚀炭化至钢筋表面, 使钢筋周围混凝土碱度降低, 或由于氯化物介入, 钢筋周围氯离子含量较高, 均可引起钢筋表面氧化膜破坏, 钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应, 其锈蚀物氧化铁体积比原来增长约2倍, 从而对周围混凝土产生膨胀应力, 导致保护层混凝土开裂、剥离, 沿钢筋纵向产生裂缝, 并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀, 使得钢筋有效断面面积减小, 钢筋与混凝土握裹力削弱, 结构承载力下降, 并将诱发其他形式的裂缝, 加剧钢筋锈蚀, 导致结构破坏。要防止钢筋锈蚀, 施工时应控制混凝土的水灰比, 加强振捣, 保证混凝土的密实性, 防止氧气侵入, 同时严格控制含氯盐的外加剂用量, 沿海地区或其他存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。

1.5 由工艺控制问题引起的裂缝

在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中, 若施工工艺不合理、施工质量低劣, 容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝, 特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异, 比较典型常见的有:

混凝土保护层过厚, 或乱踩已绑扎的上层钢筋, 使承受负弯矩的受力筋保护层加厚, 导致构件的有效高度减小, 形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。

混凝土振捣不密实、不均匀, 出现蜂窝、麻面、空洞, 导致钢筋锈蚀或其他荷载裂缝的起源点。

混凝土浇筑过快, 混凝土流动性较低, 在硬化前因混凝土沉实不足, 硬化后沉实过大, 容易在浇筑数小时后发生裂缝, 既塑性收缩裂缝。

混凝土搅拌、运输时间过长, 使水分蒸发过多, 引起混凝土塌落度过低。使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。

混凝土初期养护时急剧干燥, 使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝。

用泵送混凝土施工时, 为保证混凝土的流动性, 增加水和水泥用量, 或因其他原因加大了水灰比, 导致混凝土凝结硬化时收缩量增加, 使得混凝土体积上出现不规则裂缝。

混凝土分层或分段浇筑时, 接头部位处理不好, 易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。如混凝土分层浇筑时, 后浇混凝土因停电、下雨等原因未能在前浇混凝土初凝前浇筑, 引起层面之间的水平裂缝;采用分段现浇时, 先浇混凝土接触面凿毛、清洗不好, 新旧混凝土之间黏结力小, 或后浇混凝土养护不到位, 导致混凝土收缩而引起裂缝。

2 结束语

如上所述, 一座桥梁如果在建设过程中出现结构裂缝, 那么, 裂缝的出现绝对并非偶然, 它必定是由某一方面的原因或是某一个环节在管理上的疏忽所引起的, 虽然裂缝的初期出现, 并不会迅速影响整桥的正常使用, 但是, 大部分的裂缝却能随着时间的变化而再进一步恶化发展, 最终也将升级为危害性较大的病害缺陷。对此, 我们必须慎而待之。总之, 有了对以上几种裂缝产生原因的深入分析, 对我们以后在工程开工前或在施工过程中制订合理有效的技术措施起到了很好地参考作用。

摘要：本人结合多年参与公路桥梁现场施工工作实践, 对部分桥梁在建设过程中或建成通车后常见的一些裂缝类型进行归类总结, 通过查找原因分析问题, 才能让我们真正地了解各种裂缝的引发成因, 进而制订防范措施, 达到预防布控之目的。

关键词：桥梁工程,结构裂缝,裂缝类型,诱发原因

参考文献

[1]《桥梁施工工程师手册》 (第二版) 杨文渊, 徐主编.人民交通出版社2003年.

[2]《桥梁工程施工与维修》陈惠发主编.机械工业出版社2009年3月.

轨道板混凝土裂缝类型及成因分析篇2

郑州至西安高速铁路自投入运营后, 技术人员在日常维护过程中, 发现在轨道板, 轨道板和轨枕结合部位, 沿列车前进方向, 出现细微裂缝, 通过对K1060110下行段轨道板的裂缝分布及裂缝宽度的调研情况发现, 轨道板裂缝主要是沿轨道板与轨枕结合部及轨枕块角部的短裂缝和沿轨枕块侧边扩展的横向裂缝。其中, 最大裂缝宽度为1.15 mm。已超出我国混凝土规范中规定的裂缝宽度限值0.20 mm[1]。根据《超声波法检测混凝土缺陷技术规程》对该裂缝采用超声波无损检测分析仪进行深度量测时, 首先, 通过手持式钢筋混凝土雷达对轨道板表面钢筋位置进行标记, 待使用超声波分析仪量测时尽量避开钢筋的干扰;然后, 根据轨道板及轨枕结构尺寸制定出合理的测距, 并分别量测跨缝和不跨缝时不同测距下的声时;最后, 由所测数值求得该裂缝的深度为43.23 mm。本次调研所用的主要仪器、仪表有:①NM-4B型非金属超声波无损检测分析仪;②NJJ-95A手持式钢筋混凝土雷达;③40X刻度放大镜;④折叠式裂缝塞尺。

2调研结果分析

根据现场裂缝分布的调研结果分析可知, 郑西高铁无砟轨道轨道板产生的裂缝分布主要有以下规律和特点:①轨道板与轨结合部的四个角端出现45°左右的角裂缝;②轨道板中间位置轨枕外侧产生部分横向和斜向裂缝;③裂缝宽度基本上小于0.5 mm, 除个别裂缝, 最宽能达到1.15 mm, 其裂缝深度为43.23 mm。根据检测结果发现, 轨道板表面产生的裂缝分布呈现一定的随机性, 位置主要集中在轨枕边缘及附近轨道板外侧处。对无砟轨道结构中混凝土轨道板出现裂缝的主要原因初步分析, 内容包括以下几点。

(1) 从轨道构造方面分析, 轨枕块与轨道板混凝土粘结变截面处存在应力集中。

(2) 轨道板的配筋方式及配筋量也会影响混凝土的开裂情况, 从对裂缝分布调研情况看出, 郑西高铁混凝土轨道板表面产生的裂缝偏少 (大都产生在与轨枕结合部的位置) , 但裂缝宽度普遍较宽, 是因为其轨道板采用的是单层布筋, 而区别于双层配筋结构中的上层钢筋可以把原混凝土结构中的单个宽裂缝分散为若干细小微裂缝。

(3) 从材料角度分析, 混凝土具有热胀冷缩的性质, 随着外界环境或者内部温度的变化而产生相应的变形, 变形受到钢筋和支撑层的约束进而会产生应力, 当应力超过混凝土的抗拉强度时, 就会产生温度裂缝。温度裂缝不同于其他裂缝的最主要特性就是它将随着温度变化而扩张或者合拢。当然, 在天气温湿度骤变时, 产生的收缩变形也将直接影响着轨道板的开裂。

(4) 在无砟轨道投入运行使用后, 高速铁路轨道结构便会长期受到列车等外载荷的作用, 这时当产生的荷载应力大于轨道板结构混凝土的抗拉强度即达到混凝土的开裂应变时, 也会引起轨道板混凝土的开裂;此外, 轨道板在列车振动荷载作用下, 混凝土中现有的部分微裂缝会在外载荷作用下失去原来的稳定状态也跟随着产生运动, 既有不断的扩展又有新的增加, 特别是在受拉区这种现象更为突出, 最终也会形成肉眼可见的裂缝。

3轨道板混凝土裂缝形成原因分析

由于轨道板自身构造特征以及施工特点, 其产生的裂缝原因可以归纳为两类:一类由外载荷引起的的结构裂缝, 即受力裂缝;第二类是由轨道板混凝土自身材料特性引起的裂缝, 即非受力裂缝, 主要包括由温度梯度与收缩变形引起的裂缝。各类裂缝的形成原因总结如下[2,3,4]:

3.1 混凝土前期的施工裂缝

轨道板混凝土施工期间采用的浇筑方式为连续喷射式。在振捣过程中, 粗骨料相对于水泥砂浆会发生下沉现象, 此时将受到模板、钢筋和预制件的约束, 直到混凝土硬化结束, 便会出现若干裂缝。正处于初凝状态的轨道板混凝土的强度较低, 无法抵抗轨道板内置的钢筋在受到外界温度影响而发生的变形, 由变形引起的应力将会导致混凝土开裂。所以施工期间, 可选择夜间浇筑工作, 降低混凝土的入模温度, 从而减少此裂缝的产生。

3.2 温度变化引起的裂缝

由日照, 骤然的升温或降温及混凝土水化热等因素引起温度变化或温差而产生的裂缝为温度裂缝。混凝土材料的热传导性能差, 导致轨道板在受到温度变化的影响时, 其上表面至下表面将产生温度梯度, 从而在轨道板结构内产生温度应力。当该应力达到相关断裂极限时, 将会导致轨道板混凝土产生温度裂缝。

特别是在混凝土浇筑的初期, 结构内将会产生大量的水化热, 这些热量不易快速散发出去, 导致混凝土内部温度上升较快, 而此时混凝土表面温度为室外环境温度, 从而产生了较大的温差。当这种由温差引起的拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时, 也会导致轨道板混凝土开裂。因此, 施工期间应及时采取积极有效的养护措施, 减少温度裂缝的产生。

3.3 收缩变形引起的裂缝

由外界环境温度和湿度的变化引起混凝土体积变形而产生的裂缝为收缩裂缝。引起混凝土开裂的收缩变形主要包括塑性收缩、自收缩和干燥收缩三部分:塑性收缩是指因混凝土表面的蒸发速率比其表面的泌水速率大而产生的收缩现象。这种塑性收缩变形受到混凝土内部钢筋和粗骨料等其他约束后将产生裂纹。由塑性收缩引起的裂缝多发生在混凝土的表面, 且裂缝形状不规则、长短宽窄不一及可能呈龟裂状;自收缩是指因混凝土材料其内部尚未水化的胶凝材料吸收其毛细管中的水分而发生水化, 从而使得毛细管失水并产生压力使水泥浆产生的收缩现象。在早期抗拉强度较低的时, 由自收缩变形引起的应力将会产生若干微裂缝;干燥收缩是指因混凝土硬化后, 受到干燥或外界高温的环境影响, 其内部水分将会蒸发并不断向外散失, 从而引起混凝土由外而内的干燥变形现象。水泥的品种、胶凝材料的总量和单位用水量都将影响混凝土的干燥收缩变形的大小, 可通过混凝土的多次振捣使其密实凝固, 来减少因干燥收缩引起的裂缝

3.4 荷载作用引起的裂缝

当无砟轨道投入使用后, 轨道结构将受到高速列车的长期间歇性动载荷作用, 当由列车荷载引起的结构内部应力超过轨道板结构混凝土的极限抗拉强度时, 则会引起混凝土的开裂现象;此外, 在外荷载作用下, 轨道板混凝土中存在的部分细微裂缝将会失去原来的稳定状态, 进行不断的扩展并可能与相邻的微裂缝贯通, 从而导致了轨道板产生开裂现象。

4总结

综上所述, 无砟轨道轨道板混凝土结构产生的裂缝种类及其产生的原因较为复杂, 目前, 对轨道板开裂问题的研究主要集中在材料优化和构造措施方面, 而对于振动环境下双块式无砟轨道轨道板混凝土裂缝的形成、扩展规律方面的研究还较少, 对振动环境下轨道板振动响应还缺乏研究资料, 为进一步研究轨道板混凝土开裂问题有必要对双块式无砟轨道轨道板在列车荷载作用下振动响应展开研究。

参考文献

[1]GB50010-2010, 混凝土结构设计规范[S].

[2]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社, 1997.

[3]张艳锋.无砟轨道道床板混凝土断裂参数研究[D].长沙:中南大学, 2011.

裂缝类型篇3

关键词：裂缝,防范措施,不均匀沉降,收缩变形

在建筑结构设计中, 裂缝控制是一项重要的内容, 现有结构设计是允许结构带裂缝工作的, 但需要控制裂缝在规范允许的范围内, 这样才能既保证建筑物的安全和适用, 又在较大程度上满足经济性和合理性。在实际工作中, 常常因结构设计上的一些原因, 导致结构产生大的变形及裂缝, 影响正常使用, 现就一些常见裂缝问题进行分析并相应提出防范措施。

1 雨篷一端与主体建筑物连接处的裂缝

当建筑物有大雨篷时, 常将大雨篷一端固接在主要建筑上, 另一端固接在柱上。这时在雨篷与主楼固接处的板梁下口、柱顶处雨篷板面及其它边缘翻口上面常易产生裂缝。

裂缝产生的原因是:由于主体建筑往往层数较多, 主体建筑和雨篷荷载差异很大, 因而主体建筑的沉降较雨篷另一端的沉降大得多。因此常易产生裂缝。

防范措施。

(1) 设计时可将产生裂缝的两个节点设计成铰接。

(2) 也可采用单柱两端悬臂式雨篷, 一端与主体建筑脱开, 上口加白铁坡泛水。也可设计成双柱两端悬臂。

(3) 柱与主体建筑距离不大时, 应考虑将柱的基础与主体建筑做成整体, 避免出现不均匀沉降。

2 出现在钢筋混凝土高梁两侧面的裂缝

此裂缝常常出现在高梁两侧面的中部, 裂缝宽度是中间较大, 向上、下逐渐变细, 呈橄榄状。其长度一般上至底板附近, 下至底部纵向钢筋面;个别情况则贯通梁底面。这类裂缝的方向垂直于纵向钢筋, 并沿梁跨度方向分布, 裂缝间距大致相等。当梁的宽度、高度较大, 且梁的支座水平位移受到约束时, 钢筋硷高梁的两侧面中部更容易出现这类裂缝。

这类裂缝的产生主要是由于混凝土收缩引起。由于在梁中部虽按规范要求设置了纵向构造钢筋, 但远比底部纵向钢筋少, 底部因有纵向钢筋, 顶部因有楼板对混凝土收缩变形的约束, 所以混凝土的收缩变形在梁中部较大, 裂缝也就呈橄榄状。这类裂缝常称为收缩裂缝, 如果梁上仅有这类裂缝, 对结构安全影响不大。

防范措施。

这类裂缝的产生与混凝土收缩有关, 在施工时要控制混凝土凝结期的收缩变形。但是, 混凝土的收缩不能彻底消除, 因此, 必须在梁的中部配置适当的纵向构造钢筋。根据 (混凝土结构设计规范》GB50010~2002, 第10.2.16条“当梁的腹板高度大于等于450mm时, 在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋, 每侧纵向构造钢筋 (不包括梁上、下部受力钢筋及架立钢筋) 的截面面积不应小于腹板截面面积的0.1%, 且其间距不宜大于200mm”。建议中部纵向钢筋配筋率不宜小于0.15%, 同时优先采用螺纹钢筋。对已出现的裂缝, 一般可采用粘结材料予以封闭, 阻止水气掺人, 以防止钢筋锈蚀。如果裂缝较大, 影响结构强度时, 则应采用结构补强办法处理。

3 现浇钢筋混凝土肋形板结构板面上的裂缝

这些裂缝的位置在主梁附近, 有时在次梁附近也有发现, 裂缝方向均平行于梁。有时在板长方向的中间部位也可见到裂缝。现浇钢筋混凝土肋形板结构出现裂缝与结构布置及板厚有密切关系。

在一般民用建筑中, 板的跨度大多取3m~4m, 此时板厚100mm~120mm, 满足承载力和挠度要求, 而恰恰这种普遍采用的结构布置常易出现这样的裂缝, 产生裂缝的原因是。

(1) 板面的裂缝。这些裂缝产生的原因是支座负弯矩钢筋设计有效高度与实际情况不符。施工时板面钢筋一般都放在次梁纵筋上面, 而纵筋上表面离板面的厚度一般都在25mm以上, 再加上操作不当原因, 使负弯矩钢筋有效高度减小较多。尤其当板厚只有100mm如果负弯矩钢筋的保护层有30mm~40mm则负弯矩钢筋的应力要比原设计值大50%~100%, 因此出现裂缝。

(2) 板长方向中间部位的裂缝。出现这类裂缝的主要原因是混凝土的收缩, 板面裂缝方向不是受力部位, 这些部位截面上仅在板底部有少量分布筋, 故也易出现裂缝。

上面所述出现裂缝的原因, 都是从强度上分析的。但实际上板面裂缝还与混凝土级配、所选用的材料、施工操作及养护都有很大关系, 都应该在设计和施工中引起重视。上述裂缝的防范措施如下。

(1) 现浇钢筋混凝土板板厚度选择, 最好取120mm, 在充分发挥板强度的前提下, 决定梁的布置。这样板虽比已往厚些, 但梁的数量有所减少, 施工和埋管也较方便。

(2) 宜优先考虑采用双向板。如选用单向板结构时, 要考虑主次梁挠度对板弯矩的影响。

(3) 若对板面裂缝控制要求较高, 则在设计负弯矩钢筋时, 选用板的有效高度应考虑施工的实际情况。

(4) 防止现浇钢筋混凝土板出现裂缝, 除从结构强度上和施工上采取措施外, 还应对地坪材料和板底材料的选用给予关注。有条件时, 优先考虑采用块材、卷材, 避免采用水磨石面, 抹灰等湿作业材料来做地坪和平顶。

4 砖砌女儿墙的裂缝

钢筋混凝土平屋面上的女儿墙常出现裂缝, 裂缝呈水平状, 位置在女儿墙与屋面的交接处。一般在墙角处先出现裂缝, 随后逐渐向中间延伸, 个别严重的可贯通全长。

产生裂缝的原因是。

(1) 砖砌女儿墙一部分砌筑在墙体上, 另一部分砌在板上, 尤其是砌在预制空心板上时出现裂缝的情况更为普遍。这是因为板的挠曲, 使女儿墙有向上拱起的趋势, 从而引起女儿墙产生水平方向的裂缝。

(2) 与平屋面防水处理构造有关。当采用刚性防水层时, 常常把混凝土防水层与女儿墙直接相连。由于温度变化, 使防水层收缩或膨胀, 从而引起女儿墙前后错动, 造成女儿墙出现水平方向的裂缝。如是卷材防水层, 由于在层面板上常需做水泥砂浆找平层, 它也与女儿墙直接相连, 受温度影响使女儿墙出现水平裂缝。

防范措施如下。

(1) 将女儿墙全部砌筑在混凝土梁或者圈梁上, 避免受板挠曲的影响。

(2) 在屋面混凝土防水层或水泥浆找平层与女儿墙之间设置柔性防水材料, 以减少或避免防水层或砂浆找平层因为温度的变化对女儿墙的影响。

(3) 在实施上述两项措施后, 当女儿墙高度大于500mm时, 除满足强度要求外, 宜在女儿墙内设置与墙同厚的钢筋混凝土柱, 以提高女儿墙的抗裂性能和安全度。

裂缝类型篇4

1 混凝土桥梁裂缝的类型与成因

混凝土桥梁是比较常见的道路桥梁, 这种桥梁的使用寿命相对比较长, 而且因为原料成本比较低, 非常容易得到, 所以此种桥梁深受欢迎, 但是因为混凝土特性以及外部环境等原因, 使得混凝土桥梁存在着比较致命的劣势, 即裂缝, 有些混凝土桥梁正是因其裂缝过于严重不得不面临着重新维修的问题, 如果当地的经济等条件没有能力维修, 桥梁也就逐渐的变为危桥, 影响着所有过桥的车辆以及人员的安全。

1.1荷载裂缝。简单的说就是因为施工期间或者是后期运行期间, 因为荷载的问题所引发的裂缝, 这种荷载既包括静荷载, 也包括动荷载, 由此种原因所引发的混凝土桥梁裂缝典型的有两种, 一种是直接应力裂缝, 另一种也就是次应力裂缝。这种两种类型的裂缝形成的原因有些差异, 前者通常是由于设计阶段存在诸多问题, 或者是因为最初选择的计算模型不够科学合理, 从而导致荷载出现了少算或者是漏算的情况。当然也有可能是因为施工阶段以及使用阶段都没有严重违规的情况, 比如施工人员自行进行施工, 没有参考设计图纸, 而使用时期, 桥梁上长期超载, 这应该是最普便, 也是影响最大的原因之一, 再加之, 可能受到地震等偶然因素的影响, 使得混凝土桥梁出现了直接应力裂缝。而后者, 也就是次应力裂缝, 所引起的原因, 也不外乎设计阶段计算结果与实际有出入, 导致荷载不均, 另外, 因为桥梁需要进行开洞等处理, 因此无法利用图式等方法来准确无误完成模拟计算, 这样应力就会过度的集中在某一部位上, 所以引发了裂缝。

1.2变形裂缝。简单的说就是因为温度或者是湿度等发生了变化, 而使其发生了明显的不均匀沉降, 最终产生了裂缝。如果外部环境明显变化, 或者是混凝土内部结构也有出现了十分明显的变化, 混凝土就会随之出现明显的变形, 一旦变形受到了自身的应力的束缚, 即会出现裂缝。由于温度而引发的变形裂缝十分常见, 也最难以避免, 因为一年四季温度都在发生这变化, 甚至一天之中也有十分明显的温度变化, 因此难以预防, 只希望能够尽可能的避免。当混凝土的湿度发生变化时, 也会产生变形裂缝, 其原理与温度有些相似, 当混凝土外部水分蒸发过快时, 而内部湿度要远远超过外部湿度等, 就会产生裂缝。

实际上, 除了上述上述两种裂缝之外, 混凝土桥梁还有施工裂缝以及化学反应裂缝, 施工裂缝不难理解, 即因为施工操作不当也引发的裂缝, 化学反应裂缝, 主要是指混凝土中的矿物质与碱性溶液发生了反应, 而产生的裂缝。

2 常见裂缝的机理分析

裂缝是固体材料中的某种不连续现象, 在学术上属于结构材料强度理论范畴。可以把混凝土的强度理论大致分为唯象理论、统计理论、构造理论、分子理论四种。裂缝机理的产生相当复杂, 裂缝主要是一种或几种因素引起的, 其他因素只是引起了裂缝继续发展或加剧劣化的作用。根据混凝土材料的性质, 混凝土是带裂缝工作的, 裂缝的存在和发展, 使相应部位构件的承载力得到一定程度的削弱, 还会引起保护层剥落、钢筋锈蚀、混凝土碳化、持久强度低等, 甚至危害桥梁的正常运行和缩短其使用寿命。

混凝土结构的裂缝分为微观裂缝与宏观裂缝, 在荷载试验中表明, 当混凝土构件受压时, 荷载在30%的极限强度以下时, 微裂几乎不变动, 在30%~70%极限强度时, 微裂开始扩展并增加, 到70%~90%极限强度时, 微裂显著扩展并迅速增多, 其微裂之间开始串联起来, 直至完全破坏, 当小于0.05mm的不可见裂缝为微观裂缝, 大于等于0.05mm的可见裂缝为宏观裂缝。混凝土的裂缝是微裂的发展。

3 裂缝对混凝土构件的影响

3.1裂缝在混凝土构件材料中, 使空气中的有害气体或物质容易渗入混凝土内, 与水泥的某些水化产物相互作用形成碳酸钙, 使混凝土的碱度降低, 由于混凝土碳化, 同时使钢筋钝化膜过早破坏钢筋产生锈蚀, 那样会加剧混凝土收缩开裂。

3.2降低混凝土抵抗各种侵蚀性物质 (如酸性溶液、镁盐) 的耐腐蚀性能力, 当侵蚀性溶液通过裂缝渗入混凝土内部与水泥作用, 将一部分水泥的水化产物 (例如Ca (OH) 2) 或是松软物质溶解并流失, 引起混凝土破坏, 当受到硫酸盐的作用时, 在裂缝和混凝土孔隙中生成低溶解度的物质并逐渐累积, 产生的应力也随之增大, 巨大的应力迫使混凝土破坏。

3.3混凝土裂缝影响混凝土结构物的结构强度和整体稳定性, 轻则会影响桥梁结构外观, 正常使用和耐久性, 严重的贯穿裂缝可能导致桥梁的完全破坏, 危及人的生命安全。

在世界各国的土木结构规范中, 对混凝土结构都有限制最大裂缝宽度的条文, 其本意主要出于使结构在预定的服役期内满足适用性和耐久性的要求, 在使用荷载下, 只要裂缝宽度小于或等于规范规定的最大裂缝宽度, 结构就有具有要求的耐久性和要求的适用性。

在根据裂缝的宽度限制来确定混凝土构件的耐久性是比较方便的, 但是在实际应用当中是不现实的, 本文认为裂缝深度更能体现对钢筋混凝土梁的失效分析的客观性。在对现状城市桥梁检测的试验的有关报告, 其中对检测的试验数据进行分析比较, 证明裂缝的深度变化对桥梁各种性能指标是有着直接关系的, 而且影响是显著的。

结束语

综上所述, 可知对裂缝成因与类型以及对混凝土桥梁的影响进行分析十分必要, 因为有很多人可能会了解混凝土桥梁的裂缝, 但是对其产生原因以及影响都知之甚少, 对其进行研究, 可以提高人们的认识程度, 这对混凝土桥梁的裂缝质量控制有着积极的作用, 将其纳入到社会监督体系中, 以防施工单位规范施工程序, 杜绝偷工减料等。裂缝对混凝土桥梁看似影响不大, 但是实际上, 危害极大, 如果任其发展, 整个桥梁有可能就会成为危桥, 十分危险。

参考文献

[1]杨文渊, 徐.桥梁施工工程师手册[M].北京:人民交通出版社, 1999 (2) .

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裂缝类型篇5

低渗透储层广泛分布于全国各大油气田中, 在我国石油工业中占有重要地位, 这类油藏在今后将是我国石油工业增储上产的重要资源基础[1]。对低渗透储层, 由于岩石致密程度增加, 岩石的强度和脆性加大, 因而在构造应力场的作用下, 岩石会不同程度的产生构造裂缝, 这些裂缝既是储油空间, 又是油气运移的主要通道, 对裂缝的描述和预测是低渗透储层研究的重要内容, 准确描述裂缝发育是储层评价的前提, 对低渗透储层的研究起着举足轻重的作用[2]。

2 低渗透储层构造裂缝成因类型及特点

根据野外观察和室内实验分析, 低渗透储层构造裂缝按其成因、分布特征、以及与主体构造的形成在时间和空间上的关系配置等因素综合考虑, 可以分为区域构造裂缝、局部构造裂缝、复合型构造裂缝等三大类。

2.1 区域构造裂缝。

区域构造裂缝是在一定区域范围内分布 (特别是走向) 具有一定规律性的裂缝, 它是地质历史阶段全球应力场变化的产物。区域性构造裂缝裂缝面平直、穿层深、延伸长, 方向变化不大, 垂直于层面或与岩层面呈大角度相交, 而且往往呈两组正交的形式, 与局部构造无关;同一层面上的区域裂缝一般同时发育两组, 它们切割岩层在层面上呈棋盘格子状, 当岩层直立或倾角较高时, 在剖面上呈阶梯状。

2.2 局部构造裂缝。

局部构造裂缝是岩层受到构造应力的影响, 产生大规模褶皱或者断裂变形以后, 由局部构造应力场的变化引起的。局部构造裂缝在不同的地区、不同构造以及不同的构造部位所表现出的产状、性质和规模大小等方面各不相同, 没有区域上分布的规律性, 但与局部构造 (如褶皱和断层) 关系密切。

局部构造裂缝根据其产生部位分为与褶皱有关的裂缝、与断层有关的裂缝。

2.2.1 与纵弯褶皱有关的裂缝。

岩层在水平挤压力作用下褶皱发育之初, 先形成一组直立的共轭剪切裂缝 (平面“X”型裂缝) , 节理面与岩层面垂直, 还可以产生与挤压力方向平行的早期横张节理 (追踪张裂缝) , 是追踪早期平面“X”型裂缝形成的。这对“X”型共轭裂缝在褶皱作用进一步发展中常被新形成的节理利用和改造, 一般不容易保存下来。所以褶皱上发育的节理主要是在褶皱发育的中期和晚期发生的, 是引起褶皱的区域性应力和褶皱形成过程中派生的局部应力作用的结果。2.2.2与横弯褶皱有关的裂缝。纵弯褶皱形成的力学背景是岩层受到与层面垂直的构造应力作用, 在这样的应力下岩层发生褶皱时 (以穹状背斜为例) , 穹拱部分普遍处于引张状态, 裂缝的产生与岩层之间的错动有关, 往往在层面上形成张裂缝和放射状裂缝。2.2.3与断层有关的裂缝。在断层附近的裂缝发育带内, 由与断层相同的应力场引发的裂缝是与断层面平行的一组剪裂缝及与其共轭的另一组剪裂缝。

断层与裂缝之间的关系为:已知断层和裂缝之间的关系, 就可以确定形成裂缝与断层的受力状态, 知道断层面和其伴生的裂缝的方向, 就可以确定断层的运动方向。另外在断层的上盘或下盘还可以产生由于断块的滑动而派生的羽状张裂缝和剪裂缝, 羽状张裂缝与断层成45°, 剪裂缝一组与断层大角度相交, 一组与断层小角度相交。在局部区域内, 裂缝发育在断层附近的一定区域内, 远离断层裂缝的密度减小, 断层附近因应力集中易发育构造裂缝。

2.3 复合型构造裂缝。

区域性裂缝形成于小规模的构造运动时期或大规模构造运动的初期阶段;在大规模构造运动开始 (褶皱或断层开始形成) 之后, 早期区域性裂缝要受到不同程度、不同形式的应力改造, 使其进一步剪切产生平滑 (走滑) 断层, 或者使其张开形成张性裂缝, 这种裂缝同时具有区域和局部构造裂缝的部分特征。因此把它叫做复合性裂缝。从裂缝的二次改造方式来看主要有重张缝和追踪张性缝两种形式。

2.3.1 重张缝。

在形成褶皱或断层的过程中, 在某些构造部位 (如褶皱的外凸部位、局部断层面附近) 会派生出局部拉张应力, 使早期形成的区域裂缝张开, 呈张性状态, 重张是沿某一条区域裂缝张开, 使早期的区域剪切裂缝加宽、延长。重张多产生于褶皱的核部, 往往呈纵向张开;在褶皱的倾伏部位容易产生横向重张。2.3.2追踪张性缝。追踪张性裂缝不是沿一条早期区域裂缝张开延伸, 而是沿两条或多条早期平面“X”型区域裂缝进一步张开连通而形成, 但其张开方向与单一的区域性剪切缝不一致, 而与共轭剪切裂缝的角平分线平行, 即是两组剪切裂缝的复合方向张开, 其形态在层面上呈锯齿状。总体延伸方向与主构造方向垂直 (横向) 或平行 (纵向) 。

复合裂缝虽然具有区域性裂缝和局部裂缝的双重特征, 但其后期改造作用仍然受局部应力场的控制。因此分布与局部构造裂缝一样, 受构造形态和构造部位的影响。

3 低渗透储层构造裂缝发育影响因素

3.1 构造部位对裂缝的影响。

构造裂缝的发育与构造位置关系密切, 构造曲率变化大的部位是裂缝发育的最佳部位, 其次是断鼻、褶皱和断块轴向交点部位[4]。在断层发育区, 离断层越近的地方, 裂缝越发育, 而在断层的交汇部位和断层的拐弯部位往往是裂缝最发育的地方。

3.2 岩性对裂缝的影响。

岩性因素包括岩石组分、粒度状况、胶结状况等, 这些因素直接决定着岩石的抗压、抗张和抗剪强度, 进而影响到地层受力时岩石断裂破坏的难易以及岩石断裂破坏的程度。通常认为, 岩石的脆性组分增加, 裂缝密度增大;粒度大, 裂缝发育程度低;胶结强度高, 裂缝发育差[5]。一般来说, 含长石、石英及白云石等脆性成分高的岩石中裂缝密度大。

3.3 裂缝发育与地层埋深的关系。

通常情况下随着地层埋深的增加, 地层的围压也随着增大。所以研究裂缝发育与地层埋深的关系, 也就等效于研究裂缝发育与地层围压的关系。此外, 随着埋深增大, 地层温度升高、围压均增大, 岩石的脆性降低, 塑性增高, 从而使裂缝发育强度随深度的增大而减弱[5]。

3.4 其它因素。

裂缝的发育还受其它多种因素控制, 如构造运动、地层厚度、温度、孔隙流体等因素控制[6]。但这些因素对于裂缝的分布与发育所起的作用都基本一致。例如构造运动, 虽然它是裂缝形成的主要原因, 但对任一期构造运动而言, 它对低渗透储层所在区域的构造作用力的大小和方向几乎都是一致的, 或相同的, 其对裂缝形成的影响也是一致的。同样, 而对于温度和孔隙流体, 在同一构造运动阶段, 低渗透储层所在区域应该处于一个大致相同的温度场和渗流场。

4 结论

4.1 构造裂缝既是低渗透储层油气的储集

空间, 又控制着油气运移和产量规模, 裂缝对于低渗透储层的油气富集与运移具有重要作用。

4.2 低渗透储层构造裂缝按其成因、分布特

征、以及与主体构造的形成在时间和空间上的关系配置, 可以分为区域构造裂缝、局部构造裂缝、复合型构造裂缝等3大类。这三类裂缝在构造演化过程中相互叠加可以形成极好的裂缝性储层。

4.3 低渗透储层构造裂缝的发育受多因素

的控制, 构造部位、储层岩性和储层埋深等对于裂缝的形成与发育有重要影响, 此外构造运动、地层厚度、温度等也是低渗透储层裂缝的的形成和发育的因素。

摘要：储层构造裂缝的研究是低渗透储层研究的主要内容之一, 开展低渗储层构造裂缝研究, 对低渗透储层油气勘探开发具有指导作用。较为系统地分析了低渗透储层构造裂缝不同成因类型, 并对裂缝发育控制因素进行了探讨。

关键词：低渗透储层,构造裂缝,成因类型,影响因素

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裂缝类型篇6

关键词：预制,混凝土梁板,开裂,防治

引言

丽龙高速公路龙泉段工程地处浙南重山岭区，系浙江省规划建设“两纵两横十八连三绕三通道”中十八连之二连，是浙江省政府重点建设项目，全线总长3 2.5 k m，共有桥梁2 4座，梁板共计一千余片，主要为后张预应力空心板，梁板为13、1 6、2 0 m等三种不同长度，混凝土强度C50；部分为后张预应力T梁，跨径30m，混凝土强度为C50；现浇桥面防水混凝土为C40。在梁板的预制过程中，混凝土表面裂缝时有发生，这将影响到混凝土梁板外观质量和后期使用。

⒈裂缝原因分析

钢筋混凝土梁板预制阶段裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种原因互相影响，但每产生一条裂缝均有使其产生的一种或几种主要原因。对于各种类型裂缝，究其原因大致可以分成以下几类。

⑴原材料质量不良引起的裂缝

预制混凝土构件的主要原材料由水泥、砂、钢筋、碎石、水及外加剂等组成，若原材料质量不合格，可能导致结构产生裂缝。 (1) 使用不合格水泥早期易产生不规则的裂缝，水泥必须使用旋窑生产的，禁止使用立窑生产的； (2) 砂石含泥量超过规定，不仅降低混凝土的强度和抗渗性，还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝；砂石的级配差，有的沙砾过量，用这种材料常造成侧面裂缝；碱集料反应易造成爆炸裂缝，在潮湿的地方较为多见； (3) 水和外加剂：拌合用水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时，对钢筋锈蚀有较大的影响。

⑵梁板混凝土施工不当引起的裂缝

混凝土施工工艺不当易造成混凝土出现裂缝，产生这类裂缝的主要有以下几种： (1) 空心板两端头和T梁腹部的钢筋较密，在混凝土浇筑时，混凝土中大碎石无法进入梁板内部，只有混凝土浆和细小碎石混凝土可以进入梁体内，这造成混凝土的离析和混凝土配合比实际发生变化，使混凝土的强度远达不到设计值，致使混凝土在梁板张拉时产生裂缝； (2) 混凝土在浇筑过程中，施工不当易造成芯模上浮（本工程一律采用钢芯模），致使空心板的顶板的混凝土厚度不足够（在某一中桥梁板浇筑现场检查发现有部分梁板顶板的厚度只有7～8cm，设计厚度为12cm），在混凝土张拉后，其顶板上方出现一些张拉裂缝； (3) 波纹管的固定筋间距过长或固定不牢，在混凝土浇筑振捣过程中可能使波纹管跑位，造成钢绞线实际位置与设计不一致； (4) 混凝土保护层厚度不足，二氧化碳和氯化物侵蚀钢筋表面，致使钢筋锈蚀，其锈蚀物体积膨胀，导致保护层混凝土开裂、剥落、沿钢筋纵向产生裂缝； (5) 在混凝土浇筑工程中，混凝土的振捣必须要到位，不能漏振，也不能过振； (6) 在浇筑底板之后，安装芯模和绑扎钢筋要迅速，若底板混凝土开始初凝，则梁板侧面出现一条较明显的分界线； (7) 混凝土的养护工作要到位，否则易使混凝土产生收缩裂缝。

⑶张拉引起的裂缝

张拉引起的裂缝是指在预制梁板在钢绞线张拉过程中产生的裂缝，究其原因，引起这类裂缝的主要因素有以下几种： (1) 锚具布置与钢绞线不垂直，或锚具周围的钢筋布置不当，造成端头处存在不垂直于锚具的拉应力； (2) 混凝土强度未达到设计张拉强度，按桥梁规范规定混凝土必须达到设计强度的75%才能进行张拉； (3) 固定波纹管的固定筋位置过疏或不牢固，在混凝土浇筑过程中，波纹管移位，造成实际钢绞线实际位置与设计不相符； (4) 超张拉现象的存在。

⑷混凝土级配引起的裂缝

混凝土级配不良易使梁板产生裂缝，其主要有以下两种情况：一是指在空心板的两端和T梁腹部由于钢筋较密集，浇筑混凝土时，混凝土中大碎石无法下落，致使混凝土的级配发生较大变化，细集料过多，使空心板和T梁腹部处产生细微裂缝；二是由于预制梁板的混凝土强度要求较高（C 5 0），有些施工单位为了保证混凝土的强度，私自增加混凝土中水泥的用量，造成水泥量用量过大，致使产生收缩裂缝。

⑷温差应力引起的裂缝

混凝土具有热胀冷缩的性质，当混凝土外部环境或结构内部温度发生变化时，混凝土将发生变形，若变形受到约束时，混凝土内部将产生应力，当这一应力超过混凝土抗拉强度时，即产生温度裂缝。产生温度裂缝的主要有昼夜温度骤降、水化热、施工气候炎热等因素引起混凝土内外温差不一致，内部温度高，外表温度低，使混凝土外表出现大量细微的裂缝，特别是在夏天中午温度高，夜晚温度低，温差骤降，气温变化大，在正午浇筑的梁板混凝土出现这种裂缝较多。

⒉预防裂缝的措施

由于混凝土梁板裂缝产生的原因的不确定性，在梁板混凝土出现裂缝时，我们只有通过对施工现场和资料对其进行分析，只能肯定某些原因的存在，可能使预应力混凝土的产生裂缝，故我们对其进行综合考虑，逐一排查，提前预防，故针对上述裂缝产生的原因，其预防措施如下：

⑴原材料质量

作为施工单位、监理单位和业主首先要对水泥、集料、钢筋、水等原材料进行层层把关，对于不合格材料坚决不得进场，对于已经进场的要及时清理出场。

⑵钢筋布置及波纹管固定

梁板钢筋的布置应严格按设计图纸布置，特别是箍筋的布置较密处，避免造成箍筋的堆积，使混凝土碎石无法落下，造成梁体内混凝土细集料过多；波纹管的固定筋的位置应该适当增加，要求直线段固定筋间距不大于50cm，曲线段一般间距为20～30cm，固定筋的固定必须采用点焊，固定位置必须精确、牢固。

⑶混凝土级配的影响

混凝土的级配主要是指梁板两端和T梁腹部等钢筋较密处，箍筋严格按照规范和设计进行定位、绑扎，避免混凝土碎石无法进入，同时对些部位的混凝土进行专门配合比设计，采用小碎石混凝土，避免梁体内混凝土细集料过多的现象，减少钢筋密集处混凝土裂缝产生。

⑷混凝土施工过程中的预防

在混凝土的施工工程中首先确保混凝土保护层的厚度，保护层过厚或过薄均易造成混凝土梁产生裂缝；其次，在空心板施工工程中，要确保芯模不上浮，否则将造成混凝土顶板厚度不足，在梁板张拉后，梁板顶面中部易出现裂缝；最后，混凝土的振捣要到位，过振或漏振均易使混凝土梁产生裂缝

⑸温差应力引起的裂缝的防治

针对丽水地区昼夜温差较大，特别是厦天温差骤变较大特点，我部要求各施工单位夏天浇筑混凝土时，避免在高温时间（10:00～16:00）进行混凝土施工；其次要求各施工单位必须进行覆盖养生，高温时间应适当增加养生次数。