混凝土开裂的原因有哪些?

2022-06-20 11:22:10 麦臣

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混凝土的开裂主要是由于混凝土中拉应力超过了抗拉强度,或由于拉伸应变达到或超过了极限拉伸值而引起的。其成因十分复杂,从内因上讲,有原材料不佳、均匀性不好、配合比不优、水化热温、自身体积变形及其热学、力学性能达不到抗裂能力的要求;有结构形式不合理,容易造成过大的应力集中;分缝、分块不恰当,难以承受外界条件和荷载的影响等。从外因上讲,有温度、湿度等环境变化,有基础、老混凝土的约束,有基础不均匀沉陷和外荷超载等,具体表现为如下。


内因:

1、混凝土收缩

混凝土在空气中凝固期间,由于水泥的水化作用和自由水的蒸发,体积会收缩。水泥等级高、用量多、水灰比大、骨料差、振捣不密实,构件施工时最大连续边长较长,则混凝土收缩量大,产生较大的拉应力,易导致裂缝。此外值得注意的是具有高体积稳定性的高性能混凝土其早期的收缩要比普通混凝土还要大得多。


2、混凝土徐变

混凝土在长期荷载作用下会发生徐变现象。混凝土的徐变是指其在长期恒载作用下,随着时间的延长,沿着作用力的方向发生的变形,一般要延续2年~3年才逐渐趋向稳定,这种变形随时间而发展。混凝土不论是受压、受拉或受弯,均会产生徐变现象。这种变形产生的应力超过混凝土抗拉强度时,就可能产生裂缝,一般情况下可达3xl0415xl04


3、混凝土与钢筋之间粘结锚固能力不足

粘结锚固能力是混凝土与钢筋接触界面上所产生的沿钢筋纵向的剪应力,是钢筋与混凝土两者进行应力传递和协调变形的保证。混凝土强度等级低;锚固长度不足;保护层厚度和钢筋净间距较大;钢筋锈蚀严重,肋纹咬合作用降低;浇筑混凝土时,因水分气泡逸出和混凝土的泌水下沉,顶部钢筋与混凝土接触不紧密,形成强度较低的空隙层,都会造成钢筋混凝土裂缝。


外因:

1、荷载效应的直接作用

混凝土构件受到单调短期荷载、多次重复荷载或长期荷载作用时,当混凝土中拉应力超过了抗拉强度,或由于拉伸应变达到或超过了极限拉伸值会出现裂缝。裂缝的开展是由于钢筋外围混凝土的回缩。裂缝宽度与穿越裂缝的钢筋应力近乎成正比。在钢筋混凝土出现可见裂缝后,钢筋约束区内裂缝截面上原混凝土承受的大部分拉应力便转由穿越裂缝截面的钢筋承担。


2、温度变化的影响

温度裂缝:混凝土和其它材料一样,会随着温度的变化而产生热胀冷缩变形。混凝土的温度膨胀系数为0.6x1051.3xl05之间,一般取1.0xl05,即温度每改变1℃,1m混凝土将产生0.01mm的膨胀或收缩变形。混凝土的温度变形对大体积混凝土(指最小边尺寸在1m以上的混凝土结构)、纵长的混凝土结构及大面积混凝土工程等极为不利,易使这些混凝土造成温度裂缝。混凝土是不良导体,传热很慢,因此在大体积混凝土硬化初期,由于内部水泥水化放热而积聚较多热量,造成混凝土内外温差很大,从而导致混凝土内部热胀大大超过混凝土表面的膨胀变形,使混凝土表面产生较大拉应力而遭开裂破坏。新老混凝土的送合面处常出现裂缝,是由新浇筑混凝土的水化热与已冷却的老混凝土的构件温差造成的。


3、基础不均匀沉降引起的裂缝

建筑地基不均匀;在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷截差异较大;软弱地基上的相邻建筑距离过近;地基内有厚度较大或厚薄不均匀的填土,其自重固结尚未完成时,建筑结构或基础类型不同时都会引起基础不均匀沉降,使混凝土结构发生开裂。


4、外界环境的腐蚀作用

酸碱盐腐蚀造成钢筋混凝土裂缝地基土壤中含盐量过多(0.3),即谓盐渍土,对混凝土和钢筋都有损害。氯盐主要是氯离子引起钢筋锈蚀造成钢筋混凝土裂缝;硫酸盐主要是与混凝土中的水化物起化学反应引起钢筋锈蚀造成钢筋混凝土裂缝。化工、燃气等工业部门中,酸、碱、盐的跑冒滴漏,对钢筋混凝土均有腐蚀作用,也会造成钢筋混凝土裂缝。

混凝土碳化造成钢筋混凝土裂缝混凝土水化过程中生产的氢氧化钙,水化硅酸钙与大气中的二氧化碳发生反应,生成碳酸钙,使钢筋失去碱性环境的保护,引起钢筋锈蚀膨胀,使混凝土发生顺筋开裂。 

此外,若混凝土保护层过薄,受酸、碱、盐、水、氧等介质的腐蚀时,容易引起钢筋锈蚀。钢筋锈蚀引起钢筋的体积膨胀,沿钢筋周围产生压应力,导致钢筋混凝土发生纵向劈裂裂缝,甚至造成保护层混凝土脱落。


5、施工、设计不当

施工过程中偷工减料造成材料、强度、构件尺寸不符合设计要求。施工方法、程序不符合施工规范要求等都会降低混凝土的抗裂能力。如混凝土搅拌不均匀,振捣不密实,养护不及时;钢筋除锈不够,保护层过小;在现浇混凝土未达到设计强度时,拆除支撑模板或堆载过重;任意留设施工缝,且不认真处理。如模板支撑刚度不足或拆模过早,可能引起混凝土开裂;混凝土养护不当,特别是早期养护不好也可能引起裂缝。施工工艺低下是大体积混凝土产生裂缝的最重要原因之一。

设计不当也可能造成混凝土结构开裂,如开洞或断面突变引起应力集中、构造处理不当或各种构造缝设置不当等。


以上都是有可能造成混凝土开裂的原因!


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