混凝土開裂的原因有哪些?
混凝土的開裂主要是由于混凝土中拉應(yīng)力超過了抗拉強(qiáng)度,或由于拉伸應(yīng)變達(dá)到或超過了極限拉伸值而引起的。其成因十分復(fù)雜,從內(nèi)因上講,有原材料不佳、均勻性不好、配合比不優(yōu)、水化熱溫、自身體積變形及其熱學(xué)、力學(xué)性能達(dá)不到抗裂能力的要求;有結(jié)構(gòu)形式不合理,容易造成過大的應(yīng)力集中;分縫、分塊不恰當(dāng),難以承受外界條件和荷載的影響等。從外因上講,有溫度、濕度等環(huán)境變化,有基礎(chǔ)、老混凝土的約束,有基礎(chǔ)不均勻沉陷和外荷超載等,具體表現(xiàn)為如下。
內(nèi)因:
1、混凝土收縮
混凝土在空氣中凝固期間,由于水泥的水化作用和自由水的蒸發(fā),體積會收縮。水泥等級高、用量多、水灰比大、骨料差、振搗不密實(shí),構(gòu)件施工時(shí)連續(xù)邊長較長,則混凝土收縮量大,產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力,易導(dǎo)致裂縫。此外值得注意的是具有高體積穩(wěn)定性的高性能混凝土其早期的收縮要比普通混凝土還要大得多。
2、混凝土徐變
混凝土在長期荷載作用下會發(fā)生徐變現(xiàn)象?;炷恋男熳兪侵钙湓陂L期恒載作用下,隨著時(shí)間的延長,沿著作用力的方向發(fā)生的變形,一般要延續(xù)2年~3年才逐漸趨向穩(wěn)定,這種變形隨時(shí)間而發(fā)展?;炷敛徽撌鞘軌?、受拉或受彎,均會產(chǎn)生徐變現(xiàn)象。這種變形產(chǎn)生的應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí),就可能產(chǎn)生裂縫,一般情況下可達(dá)3xl0—4~15xl0—4。
3、混凝土與鋼筋之間粘結(jié)錨固能力不足
粘結(jié)錨固能力是混凝土與鋼筋接觸界面上所產(chǎn)生的沿鋼筋縱向的剪應(yīng)力,是鋼筋與混凝土兩者進(jìn)行應(yīng)力傳遞和協(xié)調(diào)變形的保證?;炷翉?qiáng)度等級低;錨固長度不足;保護(hù)層厚度和鋼筋凈間距較大;鋼筋銹蝕嚴(yán)重,肋紋咬合作用降低;澆筑混凝土?xí)r,因水分氣泡逸出和混凝土的泌水下沉,頂部鋼筋與混凝土接觸不緊密,形成強(qiáng)度較低的空隙層,都會造成鋼筋混凝土裂縫。
外因:
1、荷載效應(yīng)的直接作用
混凝土構(gòu)件受到單調(diào)短期荷載、多次重復(fù)荷載或長期荷載作用時(shí),當(dāng)混凝土中拉應(yīng)力超過了抗拉強(qiáng)度,或由于拉伸應(yīng)變達(dá)到或超過了極限拉伸值會出現(xiàn)裂縫。裂縫的開展是由于鋼筋外圍混凝土的回縮。裂縫寬度與穿越裂縫的鋼筋應(yīng)力近乎成正比。在鋼筋混凝土出現(xiàn)可見裂縫后,鋼筋約束區(qū)內(nèi)裂縫截面上原混凝土承受的大部分拉應(yīng)力便轉(zhuǎn)由穿越裂縫截面的鋼筋承擔(dān)。
2、溫度變化的影響
溫度裂縫:混凝土和其它材料一樣,會隨著溫度的變化而產(chǎn)生熱脹冷縮變形。混凝土的溫度膨脹系數(shù)為0.6x10-5~1.3xl0—5之間,一般取1.0xl0—5,即溫度每改變1℃,1m混凝土將產(chǎn)生0.01mm的膨脹或收縮變形?;炷恋臏囟茸冃螌Υ篌w積混凝土(指最小邊尺寸在1m以上的混凝土結(jié)構(gòu))、縱長的混凝土結(jié)構(gòu)及大面積混凝土工程等極為不利,易使這些混凝土造成溫度裂縫。混凝土是不良導(dǎo)體,傳熱很慢,因此在大體積混凝土硬化初期,由于內(nèi)部水泥水化放熱而積聚較多熱量,造成混凝土內(nèi)外溫差很大,從而導(dǎo)致混凝土內(nèi)部熱脹大大超過混凝土表面的膨脹變形,使混凝土表面產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而遭開裂破壞。新老混凝土的送合面處常出現(xiàn)裂縫,是由新澆筑混凝土的水化熱與已冷卻的老混凝土的構(gòu)件溫差造成的。
3、基礎(chǔ)不均勻沉降引起的裂縫
建筑地基不均勻;在基礎(chǔ)上及其附近有地面堆載或相鄰基礎(chǔ)荷截差異較大;軟弱地基上的相鄰建筑距離過近;地基內(nèi)有厚度較大或厚薄不均勻的填土,其自重固結(jié)尚未完成時(shí),建筑結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)類型不同時(shí)都會引起基礎(chǔ)不均勻沉降,使混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生開裂。
4、外界環(huán)境的腐蝕作用
酸堿鹽腐蝕造成鋼筋混凝土裂縫地基土壤中含鹽量過多(>0.3%),即謂鹽漬土,對混凝土和鋼筋都有損害。氯鹽主要是氯離子引起鋼筋銹蝕造成鋼筋混凝土裂縫;硫酸鹽主要是與混凝土中的水化物起化學(xué)反應(yīng)引起鋼筋銹蝕造成鋼筋混凝土裂縫。化工、燃?xì)獾裙I(yè)部門中,酸、堿、鹽的跑冒滴漏,對鋼筋混凝土均有腐蝕作用,也會造成鋼筋混凝土裂縫。
混凝土碳化造成鋼筋混凝土裂縫混凝土水化過程中生產(chǎn)的氫氧化鈣,水化硅酸鈣與大氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng),生成碳酸鈣,使鋼筋失去堿性環(huán)境的保護(hù),引起鋼筋銹蝕膨脹,使混凝土發(fā)生順筋開裂。
此外,若混凝土保護(hù)層過薄,受酸、堿、鹽、水、氧等介質(zhì)的腐蝕時(shí),容易引起鋼筋銹蝕。鋼筋銹蝕引起鋼筋的體積膨脹,沿鋼筋周圍產(chǎn)生壓應(yīng)力,導(dǎo)致鋼筋混凝土發(fā)生縱向劈裂裂縫,甚至造成保護(hù)層混凝土脫落。
5、施工、設(shè)計(jì)不當(dāng)
施工過程中偷工減料造成材料、強(qiáng)度、構(gòu)件尺寸不符合設(shè)計(jì)要求。施工方法、程序不符合施工規(guī)范要求等都會降低混凝土的抗裂能力。如混凝土攪拌不均勻,振搗不密實(shí),養(yǎng)護(hù)不及時(shí);鋼筋除銹不夠,保護(hù)層過??;在現(xiàn)澆混凝土未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí),拆除支撐模板或堆載過重;任意留設(shè)施工縫,且不認(rèn)真處理。如模板支撐剛度不足或拆模過早,可能引起混凝土開裂;混凝土養(yǎng)護(hù)不當(dāng),特別是早期養(yǎng)護(hù)不好也可能引起裂縫。施工工藝低下是大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的最重要原因之一。
設(shè)計(jì)不當(dāng)也可能造成混凝土結(jié)構(gòu)開裂,如開洞或斷面突變引起應(yīng)力集中、構(gòu)造處理不當(dāng)或各種構(gòu)造縫設(shè)置不當(dāng)?shù)取?/span>
以上都是有可能造成混凝土開裂的原因!