裂缝产生的原因分析

裂缝产生的原因分析

        1.1 材料选择不当形成裂缝

        混凝土主要是由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格,可能导致结构出现裂缝。主要表现在以下几点:水泥安定性不合格、强度不足、水泥受潮或过期,导致混凝土强度不足,从而引起混凝土开裂;砂石粒径太小、级配不良、空隙率大,将导致水泥和用水量加大,影响混凝土的强度,使混凝土收缩加大;拌合水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。

        1.2 钢筋锈蚀引起的裂缝

        由于混凝土质量较差或保护层厚度不足,混凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土碱度降低,或由于氯化物介入,钢筋周围氯离子含量较高,均可引起钢筋表面氧化膜破坏,钢筋中铁离子与侵入到混凝土中氧气和水分发生锈蚀反应,其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2~4倍,从而对周围混凝土产生膨胀应力,导致保护层混凝土开裂、剥离,沿钢筋纵向产生裂缝。

        1.3 温度变化引起的裂缝

        混凝土具有热胀冷缩的性质,当外部环境或结构内部温度发生变化,混凝土将发生变形,若变形遭到约束,则在结构内将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度裂缝的特征主要是表面裂缝的走向一般无规律性,深层或贯穿裂缝的走向一般与主筋平行或接近平行;裂缝宽度大小不一,受温度变化的影响热细冷宽。表面温度裂缝常出现在现浇混凝土1~2d之间,深层温度裂缝与贯穿温度裂缝常开始出现在现浇混凝土21d后。引起温度变化主要原因有:(1)表面温度裂缝多由于温差较大引起的。如大体积混凝土(厚度超过2m)浇筑之后由于水泥水化放热,致使内部温度很高,内外温差太大,导致表面出现裂缝。在冬季施工中,过早除掉保温层,或受寒潮袭击,都导致混凝土因早期强度低而产生裂缝。此外当预制构件采用蒸汽养护时,由于降温过快或构件急于出池,急带揭盖,均使混凝土表面收缩,产生裂缝。(2)深层贯穿裂缝多由于结构降温差值大,受外界的约束而引起的。如现浇桥台混凝土或大体积刚性扩大基础,浇筑在坚硬的地基上,未采取隔离等放松约束措施或收缩缝间距过大。在混凝土浇筑时,温度很高,加上水泥水化热的温度升高很大,使温度更高。当混凝土冷却收缩大拉应力,进而产生降温收缩裂缝;这类裂缝有时成贯穿状。

        1.4 艺质量导致的裂缝

        在桥梁建设中,有相当一部分的钢筋混凝土桥梁的裂缝是由于施工方面的原因造成的,在混凝土结构构件制作、运输、安装过程中,施工工艺不合理、施工质量较低,容易产生各种形式的裂缝。具体有以下几点。

        (1)混凝土的拌制:搅拌设备为500型强制式搅拌机,拌和时间为每盘料大约3min,拌和时间适中,坍落度为9~13cm,拌和过程中有不均匀现象。存在水灰比过大的问题,水灰比过大,混凝土干缩量增大,易产生干缩裂缝。

        (2)混凝土浇注:浇注过程中采用插入式振捣器为主,附着式震动器为辅(主要在梁端10m处使用)。浇注过程出现过震现象,致使混凝土表面粗细骨料离析,靠近模板表面的混凝土细骨料集中。

        (3)混凝土养生:在夏天由于白天气温大多超过30℃,最高气温达到35℃,梁体侧面不易吸附水分,气温过高加快了梁体水分的蒸发,致使表面产生干缩裂缝。由以上分析可知:水平构造钢筋、施工原材料、混凝土自身应力、模板及制梁台座及施工工艺的缺陷都是混凝土收缩裂缝的形成原因。各种不利因素的叠加致使梁体产生收缩裂缝。