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混凝土開裂的原因有哪些?

2023-10-27 17:25:12 麥臣

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混凝土的開裂主要是由于混凝土中拉應力超過了抗拉強度,或由于拉伸應變達到或超過了極限拉伸值而引起的。其成因十分復雜,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、力學性能達不到抗裂能力的要求;有結(jié)構(gòu)形式不合理,容易造成過大的應力集中;分縫、分塊不恰當,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,構(gòu)件施工時連續(xù)邊長較長,則混凝土收縮量大,產(chǎn)生較大的拉應力,易導致裂縫。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,這種變形隨時間而發(fā)展?;炷敛徽撌鞘軌骸⑹芾蚴軓?,均會產(chǎn)生徐變現(xiàn)象。這種變形產(chǎn)生的應力超過混凝土抗拉強度時,就可能產(chǎn)生裂縫,一般情況下可達3xl0415xl04。


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力,是鋼筋與混凝土兩者進行應力傳遞和協(xié)調(diào)變形的保證。混凝土強度等級低;錨固長度不足;保護層厚度和鋼筋凈間距較大;鋼筋銹蝕嚴重,肋紋咬合作用降低;澆筑混凝土時,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、荷載效應的直接作用

混凝土構(gòu)件受到單調(diào)短期荷載、多次重復荷載或長期荷載作用時,當混凝土中拉應力超過了抗拉強度,或由于拉伸應變達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力便轉(zhuǎn)由穿越裂縫截面的鋼筋承擔。


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0.6x1051.3xl05之間,一般取1.0xl05,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?;炷潦遣涣紝w,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,建筑結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)類型不同時都會引起基礎(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反應引起鋼筋銹蝕造成鋼筋混凝土裂縫。化工、燃氣等工業(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,生成碳酸鈣,使鋼筋失去堿性環(huán)境的保護,引起鋼筋銹蝕膨脹,使混凝土發(fā)生順筋開裂。 

此外,若混凝土保護層過薄,受酸、堿、鹽、水、氧等介質(zhì)的腐蝕時,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)生壓應力,導致鋼筋混凝土發(fā)生縱向劈裂裂縫,甚至造成保護層混凝土脫落。


5、施工、設(shè)計不當

施工過程中偷工減料造成材料、強度、構(gòu)件尺寸不符合設(shè)計要求。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,養(yǎng)護不及時;鋼筋除銹不夠,保護層過??;在現(xiàn)澆混凝土未達到設(shè)計強度時,拆除支撐模板或堆載過重;任意留設(shè)施工縫,且不認真處理。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)護不當,特別是早期養(yǎng)護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)計不當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力集中、構(gòu)造處理不當或各種構(gòu)造縫設(shè)置不當?shù)取?/span>


以上都是有可能造成混凝土開裂的原因!


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