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為什么混凝土老是開裂?

日期: 2019-11-18
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一、荷載引起的裂縫

? ?混凝土在常規靜、動荷載及次應力下產生的裂縫稱荷載裂縫,歸納起來主要有直接應力裂縫、次應力裂縫兩種。直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產生的裂縫, 次應力裂縫是指由外荷載引起的次生應力產生裂縫。

? ?荷載裂縫特征依荷載不同而異呈現不同的特點。這類裂縫多出現在受拉區、受剪區或振動嚴重部位。但必須指出,如果受壓區出現起皮或有沿受壓方向的短裂縫,往往是結構達到承載力極限的標志,是結構破壞的前兆,其原因往往是截面尺寸偏小。

為什么混凝土老是開裂?

二、溫度變化引起的裂縫

? ?混凝土具有熱脹冷縮性質,當外部環境或結構內部溫度發生變化,混凝土將發生變形,若變形遭到約束,則在結構內將產生應力,當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中,溫度應力可以達到甚至超出活載應力。溫度裂縫區別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴張或合攏。

為什么混凝土老是開裂?

三、收縮引起的裂縫

? ?在實際工程中,混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中,塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發生混凝土體積變形的主要原因,另外還有自生收縮和炭化收縮。

? ?塑性收縮。發生在施工過程中、混凝土澆筑后4~5小時左右,此時水泥水化反應激烈,分子鏈逐漸形成,出現泌水和水分急劇蒸發,混凝土失水收縮,同時骨料因自重下沉,因此時混凝土尚未硬化,稱為塑性收縮。塑性收縮所產生量級很大,可達1%左右。

? ?在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋,便形成沿鋼筋方向的裂縫。在構件豎向變截面處如T梁、箱梁腹板與頂底板交接處,因硬化前沉實不均勻將發生表面的順腹板方向裂縫。為減小混凝土塑性收縮,施工時應控制水灰比,避免過長時間的攪拌,下料不宜太快,振搗要密實,豎向變截面處宜分層澆筑。

? ?縮水收縮(干縮)混凝土結硬以后,隨著表層水分逐步蒸發,濕度逐步降低,混凝土體積減小,稱為縮水收縮(干縮)。因混凝土表層水分損失快,內部損失慢,因此產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮,表面收縮變形受到內部混凝土的約束,致使表面混凝土承受拉力,當表面混凝土承受拉力超過其抗拉強度時,便產生收縮裂縫。混凝土硬化后收縮主要就是縮水收縮。如配筋率較大的構件(超過3%),鋼筋對混凝土收縮的約束比較明顯,混凝土表面容易出現龜裂裂紋。

? ?自生收縮。自生收縮是混凝土在硬化過程中,水泥與水發生水化反應,這種收縮與外界濕度無關,且可以是正的(即收縮,如普通硅酸鹽水泥混凝土),也可以是負的(即膨脹,如礦渣水泥混凝土與粉煤灰水泥混凝土)。

? ?炭化收縮。大氣中的二氧化碳與水泥的水化物發生化學反應引起的收縮變形。炭化收縮只有在濕度50%左右才能發生,且隨二氧化碳的濃度的增加而加快。炭化收縮一般不做計算。

? ?混凝土收縮裂縫的特點是大部分屬表面裂縫,裂縫寬度較細,且縱橫交錯,成龜裂狀,形狀沒有任何規律。

四、地基礎變形引起的裂縫

? ?由于基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移,使結構中產生附加應力,超出混凝土結構的抗拉能力,導致結構開裂。

五、鋼筋銹蝕引起的裂縫

? ?由于混凝土質量較差或保護層厚度不足,混凝土保護層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面,使鋼筋周圍混凝土堿度降低,或由于氯化物介入,鋼筋周圍氯離子含量較高,均可引起鋼筋表面氧化膜破壞,鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發生銹蝕反應,其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2~4倍,從而對周圍混凝土產生膨脹應力,導致保護層混凝土開裂、剝離,沿鋼筋縱向產生裂縫,并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕,使得鋼筋有效斷面面積減小,鋼筋與混凝土握裹力削弱,結構承載力下降,并將誘發其它形式的裂縫,加劇鋼筋銹蝕,導致結構破壞。

? ?要防止鋼筋銹蝕,設計時應根據規范要求控制裂縫寬度、采用足夠的保護層厚度(當然保護層亦不能太厚,否則構件有效高度減小,受力時將加大裂縫寬度);施工時應控制混凝土的水灰比,加強振搗,保證混凝土的密實性,防止氧氣侵入,同時嚴格控制含氯鹽的外加劑用量,沿海地區或其它存在腐蝕性強的空氣、地下水地區尤其應慎重。

為什么混凝土老是開裂?

六、凍脹引起的裂縫

? ?大氣氣溫低于零度時,吸水飽和的混凝土出現冰凍,游離的水轉變成冰,體積膨脹9%,因而混凝土產生膨脹應力;同時混凝土凝膠孔中的過冷水(結冰溫度在-78度以下)在微觀結構中遷移和重分布引起滲透壓,使混凝土中膨脹力加大,混凝土強度降低,并導致裂縫出現。尤其是混凝土初凝時受凍最嚴重,成齡后混凝土強度損失可達30%~50%。冬季施工時對預應力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發生沿管道方向的凍脹裂縫。

為什么混凝土老是開裂?

七、施工材料質量引起的裂縫

? ?混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質量不合格,可能導致結構出現裂縫。

八、施工工藝質量引起的裂縫

? ?在混凝土結構澆筑、構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中,若施工工藝不合理、施工質量低劣,容易產生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進的和貫穿的各種裂縫,特別是細長薄壁結構更容易出現。裂縫出現的部位和走向、裂縫寬度因產生的原因而異。



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