¿Problema de grietas en la cubierta del puente?
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En cuanto al ancho de fisura, consulte la especificación:
Especificación de diseño para puentes y alcantarillas de hormigón armado y hormigón pretensado para carreteras JTG D62-2004: Bloque de cálculo de fisuras
Recuerde la pieza El ancho de fisura permitido para acero pretensado es de 0,1 mm, para miembros de acero totalmente pretensados, el ancho de fisura es de 0,2 mm.
El hormigón se ha convertido en el material de construcción más utilizado en el mundo hoy en día debido a su amplia gama de materiales, bajo precio, alta resistencia a la compresión, buena resistencia al fuego, baja resistencia a la intemperie y bajos costes de mantenimiento. La principal desventaja del hormigón es su escasa resistencia a la tracción y su tendencia a agrietarse. Una gran cantidad de práctica de ingeniería y análisis teóricos muestran que casi todos los componentes de hormigón funcionan con grietas, pero algunas grietas son muy finas e incluso invisibles a simple vista (< 0,05 mm). Generalmente son inofensivas para el uso de la estructura y pueden. se permitirá que exista bajo la acción de la carga de servicio o factores físicos y químicos externos, algunas grietas continuarán generándose y expandiéndose, causando la carbonización del concreto, el desprendimiento de la capa protectora y la corrosión de las barras de acero, debilitando la resistencia y rigidez del concreto; , reduciendo su durabilidad, e incluso provocando accidentes por desplome en casos severos, poniendo en peligro el normal uso de la estructura. Las especificaciones de diseño actuales de mi país para carreteras, ferrocarriles, construcción, conservación de agua y otros departamentos utilizan métodos para limitar el ancho de las grietas de los componentes para garantizar el uso normal de las estructuras de concreto. Este artículo analiza únicamente el último tipo de grieta.
En los últimos años, la infraestructura de transporte de mi país se ha desarrollado rápidamente y se han construido una gran cantidad de puentes de hormigón en varios lugares. Durante la construcción y uso de puentes, hay frecuentes informes de que las grietas afectan la calidad del proyecto e incluso provocan el colapso del puente. Se puede decir que el agrietamiento del hormigón es una "enfermedad que ocurre con frecuencia", que a menudo preocupa al personal técnico y de ingeniería de puentes. De hecho, si se toman ciertas medidas de diseño y construcción, muchas grietas pueden superarse y controlarse. Para fortalecer aún más la comprensión de las grietas en puentes de concreto y tratar de evitar la aparición de grietas dañinas en los proyectos, este artículo realiza un análisis integral y un resumen de los tipos y causas de las grietas en puentes de concreto tanto como sea posible, para que el diseño y la construcción puede encontrar métodos factibles para controlar las grietas, para lograr el papel de prevenir problemas antes de que ocurran.
Tipos y causas de grietas en puentes de hormigón
De hecho, las causas de las grietas en estructuras de hormigón son complejas y diversas, e incluso múltiples factores interactúan entre sí, pero cada tipo de El crack tiene una o varias razones principales. Los tipos y causas de las grietas en los puentes de hormigón se pueden dividir a grandes rasgos en las siguientes categorías:
1. Las grietas causadas por la carga
Los puentes de hormigón son causadas por cargas estáticas y dinámicas convencionales y secundarias. Las grietas se llaman grietas de carga y se pueden resumir en dos tipos: grietas por tensión directa y grietas por tensión secundaria.
Las grietas por tensión directa se refieren a las grietas provocadas por la tensión directa provocada por cargas externas. Las razones de las grietas son:
1.
En la etapa de cálculo de diseño, el cálculo estructural no se calcula o se omite parcialmente el modelo de cálculo no es razonable; inconsistente con el cálculo de carga real; cálculo insuficiente u omitido de fuerzas internas y factor de seguridad estructural insuficiente; La posibilidad de construcción no se considera en el diseño estructural; la sección de diseño es insuficiente; la configuración de la barra de acero es demasiado pequeña o incorrecta; la rigidez estructural es insuficiente; los planos de diseño no son claros;
2.
Durante la etapa de construcción, no existen restricciones para el apilamiento de máquinas, herramientas y materiales de construcción; no comprenden las características de tensión de la estructura prefabricada y su volteo, izar, transportar e instalar a voluntad; no siguen los planos de diseño y construcción, los cambios no autorizados en la secuencia de construcción estructural y los cambios en el modo de tensión de la estructura no verifican la resistencia a la fatiga de la estructura bajo la vibración de la máquina;
3. Durante la fase de uso, vehículos pesados que exceden la carga de diseño cruzan el puente; contacto e impacto entre vehículos y barcos; fuertes vientos, fuertes nevadas, terremotos, explosiones, etc.
Las grietas por tensión secundaria se refieren a grietas por tensión secundarias causadas por cargas externas. Las razones de las grietas son:
1.
Bajo la carga externa de diseño, el estado de funcionamiento real de la estructura es diferente del cálculo convencional o no se considera en el cálculo, lo que resulta en en tensiones secundarias en algunas partes provocando grietas estructurales. Por ejemplo, en el diseño del pie del arco de un puente en arco de doble bisagra, las bisagras a menudo se diseñan disponiendo barras de acero en forma de "X" al tiempo que se reduce el tamaño de la sección transversal. Teóricamente, no se producirá ningún momento de flexión en este lugar, pero en el funcionamiento real, la bisagra aún puede resistir la flexión e incluso agrietarse, lo que provoca que la barra de acero se oxide.
2.
En estructuras de puentes, muchas veces es necesario cortar ranuras, abrir agujeros, colocar ménsulas, etc. Los cálculos convencionales son difíciles de simular con diagramas precisos y el refuerzo generalmente se establece en función de la experiencia. Las investigaciones muestran que después de extraer el componente de tensión, el flujo de fuerza producirá fenómenos de difracción, que serán densos cerca del agujero, lo que dará como resultado una enorme concentración de tensión. En vigas continuas pretensadas de luces largas, las vigas de acero a menudo se cortan de acuerdo con la fuerza interna de la sección y se colocan cabezas de anclaje, pero a menudo se pueden ver grietas cerca de las secciones de anclaje. Por lo tanto, si no se maneja adecuadamente, es probable que se produzcan grietas en las esquinas de estas estructuras, en cambios repentinos en la forma de los componentes y en los cortes de las barras de acero.
En la ingeniería actual, el agrietamiento por tensión secundaria es la causa más común de agrietamiento por carga. Las grietas por tensión secundaria son en su mayoría de tracción, división y corte. Las fisuras por tensión secundarias también son causadas por cargas y generalmente no se calculan según los métodos convencionales. Sin embargo, con la mejora continua de los métodos de cálculo modernos, las fisuras por tensión secundarias también se pueden calcular de forma razonable.
Por ejemplo, muchos programas de elementos finitos para sistemas de varillas planas pueden calcular correctamente las tensiones previas y secundarias causadas por la fluencia, pero esto era difícil hace 40 años. Al diseñar, se debe tener cuidado para evitar mutaciones estructurales (o mutaciones transversales). Cuando sea inevitable, se deben realizar tratamientos locales, como agregar esquinas redondeadas en las esquinas, transiciones graduales en cambios repentinos, fortalecer los refuerzos estructurales, agregar barras de unión diagonales en las esquinas y colocar acero en ángulo para proteger los bordes alrededor de orificios más grandes, si es posible.
Las características de las fisuras por carga varían con diferentes cargas y muestran diferentes características. Estas grietas suelen aparecer en zonas de tensión, zonas de corte o zonas con fuertes vibraciones. Sin embargo, debe señalarse que los desconchones o las grietas cortas en el área de presión a lo largo de la dirección de la presión son a menudo una señal de que la estructura ha alcanzado el límite de su capacidad de carga y son un precursor de daños estructurales. El tamaño de la sección es demasiado pequeño. Según los distintos modos de tensión de la estructura, las características de las fisuras son las siguientes:
1. Las grietas atraviesan la sección transversal del miembro a intervalos aproximadamente iguales y perpendiculares a la dirección de la tensión. Cuando se utilizan barras de acero roscadas, aparecen grietas secundarias cerca de las barras y entre las grietas.
2. El centro está bajo presión. Aparecen grietas paralelas cortas y densas a lo largo del miembro paralelas a la dirección de la tensión.
3.
Doblado. Las grietas perpendiculares a la dirección de tracción comienzan a aparecer desde el borde de la zona de tracción cerca de la sección con el momento flector máximo y se desarrollan gradualmente hacia el eje neutro. Cuando se utiliza varilla de refuerzo roscada, se pueden ver grietas secundarias más cortas entre las grietas. Cuando una estructura tiene menos refuerzo, las grietas son pocas y anchas y la estructura puede volverse frágil.
4. Gran compresión excéntrica. Los miembros de compresión excéntrica pequeños con una compresión excéntrica grande y menos refuerzo en el área de tensión son similares a los miembros de flexión.
5. Pequeña presión excéntrica. Los miembros de compresión excéntricos grandes con compresión excéntrica pequeña y más refuerzo en el área de tensión son similares a los miembros de compresión centrales.
6. Cuando los estribos son demasiado densos, se producirá una falla por compresión oblicua y aparecerán grietas oblicuas a lo largo del extremo de la viga y el vientre en direcciones superiores a 45 °; cuando los estribos sean apropiados, se producirá una falla por compresión por corte y grietas oblicuas en direcciones de aproximadamente; 45° paralelos entre sí aparecerán a lo largo de las partes media e inferior de los extremos de la viga.
7. Inicialmente, aparecieron muchas grietas oblicuas con una dirección de 45° en un lado del componente, y se expandieron a la superficie adyacente en dirección espiral.
8. Dibuje un bisel de 45 grados a lo largo de los cuatro lados internos de la placa del cabezal de la columna para formar un plano de perforación.
9. Compresión local. La zona de presión local tiene muchas grietas cortas aproximadamente paralelas a la dirección de la presión.
En segundo lugar, las grietas provocadas por los cambios de temperatura
El hormigón tiene las características de expansión y contracción térmica. El hormigón puede deformarse cuando cambia el ambiente externo o la temperatura dentro de la estructura. Si se restringe la deformación, se crean tensiones en la estructura y cuando las tensiones exceden la resistencia a la tracción del hormigón, se desarrollan grietas por temperatura. En algunos puentes de luces largas, las tensiones térmicas pueden alcanzar o incluso superar las tensiones de carga viva. La característica más importante que distingue las grietas de temperatura de otras grietas es que se expanden o cierran con los cambios de temperatura. Los principales factores que provocan los cambios de temperatura son:
1. Diferencia de temperatura anual. La temperatura cambia a lo largo del año, pero el cambio es relativamente lento, provocando principalmente el desplazamiento longitudinal de la estructura del puente. Generalmente, se puede coordinar mediante medidas estructurales como juntas de dilatación del tablero de puentes, desplazamientos de cojinetes o pilares flexibles. Las grietas por temperatura solo aparecerán cuando el desplazamiento de la estructura sea limitado, como puentes de arco, puentes de estructura rígida, etc. En general, la diferencia de temperatura anual de China se basa en las temperaturas medias mensuales de enero y julio. Teniendo en cuenta las características de fluencia del hormigón, el módulo de elasticidad del hormigón debe reducirse al calcular la fuerza interna de la diferencia de temperatura anual.
2. Después de que la plataforma del puente, la viga principal o el lado del muelle se exponen al sol, la temperatura es significativamente más alta que en otras partes y el gradiente de temperatura no es lineal. Debido a la autocontrol, la tensión de tracción local es relativamente grande y aparecen grietas. La luz solar y el posterior enfriamiento repentino son las causas más comunes de grietas por temperatura en las estructuras.
3. Enfriamiento repentino. Lluvias fuertes y repentinas, invasión de aire frío, puesta de sol, etc. Puede causar una caída repentina de temperatura en la superficie exterior de la estructura, pero crea un gradiente de temperatura debido a cambios relativamente lentos en la temperatura interna. Al calcular las fuerzas internas de sol y enfriamiento, se pueden utilizar las especificaciones de diseño o los datos reales del puente, sin considerar la reducción del módulo de elasticidad del hormigón.
4. Calor de hidratación. Durante el proceso de construcción, después de verter hormigón de gran volumen (espesor superior a 2,0 metros), debido al calor liberado por la hidratación del cemento, la temperatura interna es muy alta y la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior es demasiado grande, lo que resulta en grietas en la superficie. Durante la construcción, se deben seleccionar en la medida de lo posible variedades de cemento con bajo calor de hidratación, se debe limitar la dosificación unitaria de cemento, se debe reducir la temperatura del agregado que ingresa al molde, se debe reducir la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior y se debe reducir la temperatura del agregado que ingresa al molde. La temperatura debe enfriarse lentamente. Si es necesario, se puede utilizar un sistema de refrigeración por circulación para la disipación interna del calor, o se puede utilizar colada continua de capa fina para acelerar la disipación del calor.
5. El curado con vapor inadecuado o las medidas de construcción en invierno harán que el concreto se enfríe y se caliente repentinamente, lo que resultará en temperaturas desiguales dentro y fuera, lo que fácilmente puede causar grietas.
6. Al instalar los tabiques entre las vigas en T prefabricadas y soldar las placas de acero embebidas para los soportes y las placas de acero niveladoras, si las medidas de soldadura son inadecuadas, el hormigón cerca de las partes de hierro se quemará fácilmente. y crack. Cuando se utiliza tensado electrotérmico para tensar componentes pretensados, la temperatura de las barras de acero pretensadas puede aumentar hasta 350 °C y los componentes de hormigón son propensos a agrietarse. Los estudios experimentales han demostrado que la resistencia del hormigón quemado a altas temperaturas provocadas por incendios y otras causas disminuye significativamente a medida que aumenta la temperatura, y la fuerza de unión entre las barras de acero y el hormigón también disminuye en consecuencia. Cuando la temperatura del hormigón alcanza los 300°C, la resistencia a la tracción cae un 50%, la resistencia a la compresión cae un 60% y la fuerza de unión entre el acero redondo y el hormigón cae un 80%. Como resultado del calentamiento, las grandes cantidades de agua libre en el hormigón se evaporan y se contraen drásticamente.
En tercer lugar, las grietas causadas por la contracción
En la ingeniería real, las grietas del hormigón causadas por la contracción son las más comunes. Entre los tipos de contracción del hormigón, la contracción plástica y la contracción (contracción en seco) son las principales razones de la deformación volumétrica del hormigón, y la contracción espontánea y la contracción por carbonatación también son las principales razones.
Contracción del plástico. Ocurre durante la construcción y aproximadamente 4-5 horas después de que se vierte el concreto. En este momento, la reacción de hidratación del cemento es intensa, se forman gradualmente cadenas moleculares, el sangrado y el agua se evaporan rápidamente y el hormigón se contrae debido a la pérdida de agua. Al mismo tiempo, el árido se hunde por su propio peso, por lo que el hormigón aún no se ha endurecido, lo que se denomina contracción plástica. La amplitud de la contracción plástica es muy grande, alcanzando aproximadamente el 1%. Si las barras de acero bloquean el agregado durante el proceso de hundimiento, se formarán grietas a lo largo de la dirección de las barras de acero. En las secciones transversales verticales de los componentes, como las uniones entre las almas de las vigas en T y las vigas cajón y las placas superior e inferior, se producirán grietas en la superficie a lo largo de la dirección de las almas debido al asentamiento desigual antes del endurecimiento. Para reducir la contracción plástica del hormigón, se debe controlar la relación agua-cemento durante la construcción, evitar mezclar durante demasiado tiempo, descargar los materiales demasiado rápido, vibrar fuertemente y verter en capas con secciones transversales verticalmente variables.
Contracción (contracción en seco). Después de que el hormigón se endurece, a medida que la humedad de la superficie se evapora gradualmente, la humedad disminuye gradualmente y el volumen del hormigón disminuye, lo que se denomina contracción (contracción en seco). Debido a que la superficie del concreto pierde agua rápidamente y el interior pierde agua lentamente, se produce una contracción desigual con una gran contracción superficial y una pequeña contracción interna. La deformación por contracción de la superficie está restringida por el hormigón interno, lo que hace que la superficie del hormigón soporte fuerza de tracción. Las grietas por contracción ocurren cuando la superficie del concreto se somete a fuerzas de tracción que exceden su resistencia a la tracción. La contracción del hormigón después del endurecimiento es principalmente contracción. Para componentes con una proporción de refuerzo grande (más del 3%), las barras de acero tienen un efecto de restricción significativo sobre la contracción del concreto y es probable que aparezcan grietas en la superficie del concreto.
Contracción autógena. La contracción autógena es la reacción de hidratación entre el cemento y el agua durante el proceso de endurecimiento del hormigón. Esta contracción no tiene nada que ver con la humedad externa y puede ser positiva (es decir, contracción, como el hormigón de cemento Portland común) o negativa (es decir, expansión, como el hormigón de cemento de escoria, hormigón de cemento de cenizas volantes).
Contracción por carbonización. Deformación por contracción causada por la reacción química entre el dióxido de carbono de la atmósfera y el hidrato de cemento. La contracción por carbonatación sólo puede ocurrir cuando la humedad es aproximadamente del 50% y se acelera a medida que aumenta la concentración de dióxido de carbono. La contracción por carbonatación generalmente no se calcula.
Las grietas por contracción del hormigón se caracterizan principalmente por grietas superficiales de ancho estrecho, entrecruzadas, agrietadas y de formas irregulares.
Las investigaciones muestran que los principales factores que afectan las grietas por retracción del hormigón son:
1. Tipo de cemento, etiqueta y dosificación. El cemento de escoria, el cemento de endurecimiento rápido y el hormigón de cemento de baja temperatura tienen tasas de contracción más altas, mientras que el cemento ordinario, el cemento de puzolana y el hormigón de cemento de bauxita tienen tasas de contracción más bajas. Además, cuanto menor sea la calidad del cemento, mayor será la dosificación por unidad de volumen, mayor será la finura de molienda, mayor será la contracción del hormigón y más tiempo tardará en producirse la contracción. Por ejemplo, para mejorar la resistencia del hormigón, a menudo se utiliza durante la construcción el método de aumentar a la fuerza la cantidad de cemento, y la tensión de contracción aumenta significativamente.
2. Variedades agregadas. La piedra caliza, la dolomita, el granito y el feldespato entre los agregados tienen baja absorción de agua y bajas tasas de contracción, mientras que la arenisca, la pizarra y los anfíboles tienen una alta absorción de agua y altas tasas de contracción. Además, cuanto mayor sea el tamaño de las partículas del agregado, menor será la contracción, y cuanto mayor sea el contenido de humedad, mayor será la contracción.
3. Relación agua-cemento. Cuanto mayor sea el consumo de agua y mayor la relación agua-cemento, mayor será la retracción del hormigón.
4. Aditivos externos. Cuanto mejor sea la retención de agua del aditivo, menor será la contracción del hormigón.
5. Métodos de mantenimiento. Un buen curado puede acelerar la reacción de hidratación del hormigón y obtener una mayor resistencia del hormigón. Cuanto mayor es la humedad, menor es la temperatura y cuanto mayor es el tiempo de curado, menor es la contracción del hormigón. El método de curado con vapor se encoge menos que el hormigón de curado natural.
6. Entorno externo. Cuando la humedad en la atmósfera es baja, el aire está seco, la temperatura es alta y la velocidad del viento es alta, el agua en el concreto se evapora rápidamente y el concreto se encoge más rápido.
7. Método y tiempo de vibración. La contracción del hormigón vibrado mecánicamente es menor que la del apisonado manual. El tiempo de vibración debe determinarse de acuerdo con las propiedades mecánicas; generalmente es apropiado 5 ~ 15 s/tiempo. Si el tiempo es demasiado corto, la vibración no será densa, lo que resultará en una resistencia del concreto insuficiente o desigual; si el tiempo es demasiado largo, causará delaminación, con el agregado grueso hundiéndose hacia la capa inferior y el agregado fino quedando en la capa superior; , provocando una resistencia desigual y propensa a grietas por contracción en la capa superior.
Para las grietas causadas por la temperatura y la contracción, agregar barras de acero estructural puede mejorar significativamente la resistencia a las grietas del hormigón, especialmente para estructuras de paredes delgadas (espesor de pared de 20 a 60 cm). El refuerzo estructural debe consistir principalmente en barras de acero de pequeño diámetro (φ8~φ14) y dispuestas en pequeños intervalos (@10~@15cm). La proporción de refuerzo de toda la estructura de la sección transversal no debe ser inferior al 0,3% y, en general, al 0,3%. Se puede utilizar ~0,5%.
4. Grietas por deformación de la cimentación
Debido al asentamiento vertical desigual o desplazamiento horizontal de la cimentación, se generan tensiones adicionales en la estructura, superando la capacidad de tracción de la estructura de hormigón. , provocando el colapso de la estructura. Las principales razones del asentamiento desigual de los cimientos son:
1. El estudio geológico no es lo suficientemente preciso y los datos de las pruebas son inexactos. El diseño y la construcción sin una comprensión completa de las condiciones geológicas es la principal causa del asentamiento desigual de los cimientos. Por ejemplo, para puentes en colinas o áreas montañosas, la distancia de perforación durante el estudio es demasiado grande, la superficie del lecho rocoso es ondulada y el informe del estudio no puede reflejar completamente las condiciones geológicas reales.
2. La geología de la fundación es demasiado diferente.
Para los puentes construidos en valles, la geología de los valles y las laderas cambia mucho, e incluso hay cimientos débiles en los valles, y el suelo de los cimientos provoca un asentamiento desigual debido a la diferente compresibilidad.
3. La diferencia de carga estructural es demasiado grande. Cuando las condiciones geológicas son consistentes, puede ocurrir un asentamiento desigual cuando las cargas de los cimientos en diferentes lugares varían demasiado. Por ejemplo, la carga en el medio de una alcantarilla tipo cajón de alto relleno es mayor que en los dos lados, por lo que el asentamiento en el medio es mayor que en los dos lados, y la alcantarilla tipo cajón puede agrietarse.
4. Los tipos de cimentaciones estructurales son bastante diferentes. En el mismo puente, el uso mixto de diferentes cimientos, como cimientos expandidos y cimientos de pilotes, o cimientos de pilotes con grandes diferencias en el diámetro o longitud del pilote, o cimientos expandidos con grandes diferencias en las elevaciones de los cimientos, también pueden causar un asentamiento desigual de los cimientos. .
5. Las bases para la construcción por fases. Cuando se construye un puente nuevo cerca de los cimientos del puente original, como los medios puentes izquierdo y derecho de una carretera construida en etapas, el suelo de los cimientos se volverá a consolidar debido a la carga del nuevo puente o al tratamiento de los cimientos, lo que puede causar mayor asentamiento de la cimentación original del puente.
6. Levantamiento por heladas de los cimientos. En condiciones bajo cero, el suelo de los cimientos con un alto contenido de agua se expande debido a la congelación; una vez que la temperatura aumenta, el suelo congelado se derrite y los cimientos se hunden; Por lo tanto, la congelación o descongelación de los cimientos puede provocar un asentamiento desigual.
7. Cuando la cimentación del puente se coloca en una geología desfavorable como deslizamientos de tierra, cuevas o fallas activas, puede ocurrir un asentamiento desigual.
8. Una vez construido el puente, las condiciones básicas originales cambian. Después de que la mayoría de los cimientos naturales y artificiales se sumergen en agua, especialmente los suelos de cimientos especiales, como el suelo de relleno simple, el loess y el suelo expansivo, la resistencia del suelo disminuye y la deformación por compresión aumenta cuando se expone al agua. En cimientos de suelo blando, debido al bombeo artificial o a las estaciones secas, el nivel del agua subterránea desciende y la capa de suelo de cimientos se consolida y se hunde nuevamente. Al mismo tiempo, la flotabilidad sobre los cimientos disminuye, la fricción negativa aumenta y la carga sobre los cimientos. los cimientos aumentan. Algunos cimientos de puentes están enterrados a poca profundidad y pueden desplazarse debido a la erosión por inundaciones y la excavación. A medida que cambian las condiciones de carga del suelo, como una gran cantidad de materiales de desecho, arena y grava acumulados cerca del puente debido a deslizamientos de tierra y otras razones, la capa de suelo dentro de la ubicación del puente puede comprimirse y deformarse nuevamente. Por lo tanto, durante el uso, los cambios en las condiciones originales de los cimientos pueden causar un asentamiento desigual.
Para las estructuras que generan empuje horizontal, como los puentes de arco, las principales razones de las grietas por desplazamiento horizontal son una comprensión insuficiente de las condiciones geológicas, un diseño irrazonable y la destrucción de las condiciones geológicas originales durante la construcción.
5. Grietas causadas por la corrosión de las barras de acero
Debido a la mala calidad del concreto o al espesor insuficiente de la capa protectora, la capa protectora de concreto se corroe y carboniza por el dióxido de carbono en la superficie. de las barras de acero, reduciendo la alcalinidad del hormigón alrededor de las barras de acero, o debido a la intervención de iones de cloruro, el alto contenido de iones de cloruro alrededor de las barras de acero puede causar la destrucción de la película de óxido en la superficie de las barras de acero. , y los iones de hierro en las barras de acero reaccionan con el oxígeno y la humedad que invaden el concreto, y la relación de volumen del material oxidado hidróxido de hierro El aumento original es de aproximadamente 2 a 4 veces, lo que produce tensión de expansión en el concreto circundante, causando agrietamiento y desconchado de la capa protectora de hormigón, y grietas a lo largo de la dirección longitudinal de las barras de acero. Debido a la corrosión, se reduce el área de la sección transversal efectiva de las barras de acero, se debilita la fuerza de unión entre las barras de acero y el hormigón, se reduce la capacidad de carga de la estructura y se inducen otras formas de grietas, lo que agrava la corrosión de las barras de acero y provoca daños estructurales.
Para evitar la corrosión de las barras de acero, el ancho de la grieta debe controlarse de acuerdo con las especificaciones y el espesor de la capa protectora debe ser suficiente (por supuesto, la capa protectora no debe ser demasiado gruesa, de lo contrario, la altura efectiva del componente se reducirá y el ancho de la fisura aumentará cuando se tensione durante la construcción. Se debe controlar la relación agua-cemento del concreto, se debe reforzar la vibración para asegurar la compacidad del concreto y evitar la intrusión de oxígeno. y controlar estrictamente la cantidad de mezclas de sales que contienen cloro, especialmente en áreas costeras u otras áreas donde el aire y el agua subterránea son altamente corrosivos.
6. Grietas provocadas por las heladas
Cuando la temperatura atmosférica es inferior a cero, el hormigón saturado de agua se congela, el agua libre se convierte en hielo y se expande un 9%, provocando que el hormigón se endurezca. para expandirse. Al mismo tiempo, la migración y redistribución del agua sobreenfriada (temperatura de congelación inferior a -78 °C) en los poros del gel de hormigón provoca presión osmótica, que aumenta la fuerza de expansión en el hormigón, reduce la resistencia del hormigón y provoca grietas. En particular, el hormigón se ve más afectado por la congelación durante el fraguado inicial, y la pérdida de resistencia del hormigón después del envejecimiento puede alcanzar del 30% al 50%. Durante la construcción en invierno, si no se toman medidas de aislamiento después de la lechada del túnel pretensado, pueden ocurrir grietas por heladas a lo largo de la dirección de la tubería.
La temperatura es bajo cero y el hormigón está saturado de agua. Estas son las condiciones necesarias para que se produzcan daños por heladas. Cuando hay muchos huecos en el agregado de concreto
La absorción de agua es fuerte; el agregado contiene demasiadas impurezas, como tierra, la relación agua-cemento del concreto es demasiado grande y la vibración no es densa; Un mantenimiento deficiente hará que el hormigón se congele prematuramente, lo que puede provocar grietas en el hormigón. Durante la construcción en invierno, el concreto puede usar el método de calentamiento eléctrico, el método de invernadero, el método de almacenamiento térmico subterráneo, el método de calentamiento con vapor y agregar anticongelante al agua de mezcla del concreto (pero la sal de cloro no es aplicable) y mantenerlo a temperaturas bajas o negativas.
7. Grietas provocadas por la calidad de los materiales de construcción
El hormigón está compuesto principalmente por cemento, arena, áridos, agua de amasado y aditivos. Los materiales de calidad inferior utilizados para preparar el hormigón pueden provocar grietas en la estructura.
1. Cemento
(1). La estabilidad del cemento es incondicional y el contenido de óxido de calcio libre en el cemento supera el estándar. El óxido de calcio se hidrata muy lentamente durante el proceso de fraguado y continúa hidratándose después de que el concreto de cemento haya fraguado, lo que puede destruir la piedra de cemento endurecida y reducir la resistencia a la tracción del concreto.
(2) La resistencia del cemento antes de salir de fábrica es insuficiente y el cemento puede estar húmedo o caducado, lo que puede provocar que el hormigón tenga una resistencia insuficiente, provocando grietas en el hormigón.
(3) Cuando el contenido de álcali del cemento es alto (por ejemplo, superior al 0,6%) y se utilizan agregados con actividad alcalina al mismo tiempo, pueden ocurrir reacciones álcali-agregado.
2. Áridos de arena y piedra
(1), tamaño de partícula, granulometría y contenido de impurezas de la arena y la piedra.
Si el tamaño de las partículas de arena y grava es demasiado pequeño, la gradación es deficiente y la proporción de huecos es grande, provocará un aumento en el consumo de cemento y agua de mezcla, lo que afectará la resistencia del hormigón. y aumentar la contracción del hormigón. Si se utiliza arena ultrafina más allá del límite, las consecuencias serán más graves. El alto contenido de mica en la arena y la grava debilitará la fuerza de unión entre el cemento y el agregado y reducirá la resistencia del concreto. El alto contenido de lodo en la arena y la grava no sólo aumentará la cantidad de cemento y agua de mezcla, sino que también reducirá la resistencia, la resistencia a las heladas y la impermeabilidad del hormigón. El exceso de materia orgánica y sustancias ligeras en la arena y la grava retrasarán el proceso de endurecimiento del cemento y reducirán la resistencia del hormigón, especialmente la resistencia inicial. El sulfuro de la arenisca puede reaccionar químicamente con el aluminato tricálcico del cemento, provocando que el volumen se expanda 2,5 veces.
(2), reacción de agregados alcalinos.
Existen tres tipos de reacción álcali-agregado:
(1), reacción álcali-ácido silícico. Los agregados que participan en esta reacción incluyen riolita, andesita, toba, ópalo, sílice negra, pedernal, tridimita, roca volcánica vítrea, calcedonia, rocas microcristalinas o metamórficas, etc. El álcali reacciona con la sílice microcristalina y el gel de sílice producto se expande cuando se expone al agua, creando una gran tensión interna en el hormigón, que puede provocar que el hormigón explote repentinamente. Esta reacción es la forma principal de reacción de agregados alcalinos.
②Reacción del ácido silícico alcalino. Los agregados que participan en esta reacción incluyen roca arcillosa, filita, arenisca dura, limolita, etc. Esta reacción se caracteriza por una velocidad de expansión muy lenta. Desde la expansión hasta el agrietamiento, puede salir muy poco gel del hormigón.
③Reacción de rocas carbonatadas alcalinas. La mayoría de los carbonatos no son alcalinos activos. Solo la estructura específica de la piedra caliza dolomita arcillosa de grano fino y la piedra caliza dolomía arcillosa de grano fino tienen actividad alcalina para reaccionar con el álcali, y solo pueden reaccionar y expandirse en un ambiente con alta alcalinidad y cierta humedad.
La forma y distribución de las grietas de reacción de agregados alcalinos están relacionadas con la contención de las barras de acero. Cuando la fuerza de restricción es pequeña, a menudo aparecen grietas en el mapa y hay extracto blanco o transparente en las grietas. Cuando las restricciones son fuertes, pueden aparecer grietas a lo largo de las barras de acero. En la práctica de la ingeniería, es necesario detectar la actividad alcalina de los agregados, utilizar materiales que sean inofensivos para el proyecto y utilizar variedades de cemento con bajo contenido de álcali.
3. Agua de mezcla y aditivos
Cuando el contenido de impurezas como cloruro en el agua de mezcla o aditivos es alto, la corrosión de las barras de acero será mayor. Mezclar hormigón con agua de mar o agua de manantial que contenga alcalinos, o usar aditivos que contengan alcalinos, puede tener un impacto en la reacción álcali-agregado.
8. Grietas causadas por la calidad de la tecnología de la construcción
Durante el proceso de vertido de la estructura de hormigón, producción de componentes, izado del encofrado, transporte, apilado, montaje e izado, si la construcción La tecnología no es razonable, la construcción de mala calidad puede producir fácilmente grietas longitudinales, transversales, oblicuas, verticales, transversales, superficiales, profundas y penetrantes, especialmente en estructuras delgadas y de paredes delgadas. La ubicación, la dirección y el ancho de las grietas varían según las razones. Las más típicas son:
1. La capa protectora de hormigón es demasiado gruesa o la capa superior de barras de acero se pisa al azar, de modo que La capa protectora de las barras de acero se esfuerza bajo la acción del momento de flexión negativo y se vuelve más gruesa, lo que resulta en una reducción en la altura efectiva del componente y la formación de grietas perpendiculares a las barras de acero estresadas.
2. El hormigón no se vibra de forma densa y uniforme y tiene panales, superficies picadas y huecos, lo que provoca corrosión de las barras de acero u otras grietas por carga.
3. El hormigón se vierte demasiado rápido y la fluidez del hormigón es baja. Si el hormigón no se compacta lo suficiente antes del endurecimiento, y si se compacta demasiado después del endurecimiento, es fácil que se produzcan grietas, es decir, grietas por contracción plástica, después de varias horas de vertido.
4. El tiempo de mezclado y transporte del hormigón es demasiado largo, lo que provoca una evaporación excesiva del agua, provocando que el asentamiento del hormigón sea demasiado bajo, provocando grietas por contracción irregulares en el volumen del hormigón.
5. El concreto se secará rápidamente durante el período de curado inicial, lo que resultará en grietas de contracción irregulares en la superficie del concreto en contacto con la atmósfera.
6. Durante el bombeo de hormigón en la construcción, para garantizar la fluidez del hormigón, se aumenta la cantidad de agua y cemento utilizados, o se aumenta la relación agua-cemento por otros motivos, lo que hace que el hormigón se descomponga. Se encoge al solidificarse y endurecerse, provocando que el volumen del hormigón aparezcan grietas irregulares.
7. Cuando el hormigón se vierte en capas o secciones, las juntas no se manejan bien y es probable que aparezcan grietas entre el hormigón viejo y nuevo y las juntas de construcción. Por ejemplo, cuando el concreto se vierte en capas, debido a cortes de energía, lluvia, etc., el concreto vertido frontal no se puede verter antes del fraguado inicial del concreto vertido hacia atrás, lo que resulta en grietas horizontales entre las capas cuando se vierte en segmentos; Si se usa en el lugar, la superficie de contacto del concreto vertido por primera vez no está excavada adecuadamente, límpiela, la fuerza de unión entre el concreto nuevo y el viejo es pequeña o el concreto vertido posteriormente no se mantiene bien, lo que resulta en concreto. contracción y grietas.
8. La congelación temprana del hormigón puede provocar grietas en la superficie de los componentes, o desprendimientos parciales o huecos después del desmolde.
9. Durante el proceso constructivo la rigidez del encofrado es insuficiente. Cuando se vierte el hormigón, el encofrado se deforma debido a la presión lateral, provocando grietas compatibles con la deformación del encofrado.
10. El encofrado se retira prematuramente durante la construcción y la resistencia del hormigón es insuficiente, lo que provoca grietas en los componentes por su propio peso o carga de construcción.
11. Los soportes no estaban completamente compactados o tenían una rigidez insuficiente antes de la construcción, y los soportes se hundieron de manera desigual después de verter el concreto, lo que provocó grietas en el concreto.
12. En la estructura prefabricada, cuando los componentes se transportan y apilan, las almohadillas de soporte no están en línea vertical, o el voladizo es demasiado largo, o hay fuertes golpes durante el transporte; la posición del punto de elevación es inapropiada y la viga en forma de T. Los componentes con baja rigidez lateral y sin medidas de refuerzo lateral confiables pueden causar grietas.
13. La secuencia de instalación es incorrecta y no se comprenden suficientemente las consecuencias, provocando grietas. Por ejemplo, en la construcción in situ de vigas continuas de hormigón armado y soportes de naves completas, si las barandillas de muro de hormigón armado se vierten al mismo tiempo que las vigas principales, a menudo aparecerán grietas después de desmantelar los marcos; es menos probable que ocurran cuando las barandillas se vierten después de desmantelar el marco.
14. Mal control de calidad de la construcción. La aplicación aleatoria de proporciones de mezcla de concreto conduce a una medición inexacta de los materiales de agua, arena y cemento, lo que resulta en una resistencia insuficiente del concreto, reducción de otras propiedades (trabajabilidad, compacidad) y agrietamiento estructural.