土为什么会开裂(混凝土裂缝原因分析)
因混凝土是一种非均质性材料,由骨料,水泥石,结构钢筋及存留其中的气体和水组成。在硬化过程中,由于各种材料变形不一致,不可避免的会产生裂缝。绝大部分是肉眼看不到的微裂(一般小于0.05毫米),对于肉眼可见裂缝称为宏观裂缝,即通常所说的裂缝。尽管在建筑工程中混凝土的裂缝是不可避免的,但在设计、施工中,仍应采取有效的技术措施,控制裂缝的产生;特别要避免出现有害裂缝,以确保工程质量。为避免出现工程质量事故,现将混凝土裂缝原因做如下剖析。
1.塑性收缩裂缝:裂缝多产生于新浇筑并暴露于空气中的混凝土表面,形状规则,且长短不一,互不连贯,裂缝较浅,类似干燥的泥浆面。大多产生于混凝土初凝后,终凝前。在环境气温高,风速大,气候干燥的情况下易于出现。
原因分析:
(1)混凝土浇筑后未及时覆盖,表面水份蒸发过快,产生急剧的体积收缩,而此时混凝土强度极低,不能抵抗这种变形应力而导致开裂。
(2)水泥用量过多,或混凝土水灰比过大。
(3)模板、垫层过于干燥,吸水大。
2.沉降收缩裂缝:裂缝多沿结构上表面钢筋通长方向或箍筋上继续出现或在预埋件的附近周围出现。裂缝呈棱形,宽度1~4mm,深度不大,一般到钢筋上表面为止。多在混凝土浇筑后发生,硬化后停止。
原因分析:
混凝土浇筑时坍落度偏大,粗骨料沉落,挤出水份、空气,形成竖向体积缩小沉落,这种沉落受到钢筋、预埋件、模板,大的粗骨料及先期凝固混凝土的局部阻碍或约束,或混凝土本身各部相互沉降量相差过大而造成裂缝。
3.凝缩裂缝:混凝土表面呈现碎小的六角形花纹状裂缝,裂缝很浅,常在初凝前后出现。
原因分析:
混凝土表面过度的抹平压光,使水泥浆过多的浮到表面,形成含水量很大的砂浆层,它较下层混凝土有更大的干缩性能,水份蒸发后产生凝缩而出现裂缝。有时在混凝土表面撒干水泥压光或过度振捣也会产生这种裂缝。
4.干燥收缩裂缝:裂缝大多为表面性的,宽度较细,多在0.05~0.2mm之间。走向纵横交错,没有规律性。但对薄壁混凝土结构多沿短方向分布;整体结构多发生在结构变截处,大体积混凝土在平面部位较多见。这类裂缝一般在浇筑后一段时间出现,严重的可使裂缝由表及里,由小到大逐步向深部发展。形成贯穿裂缝,一般在薄壁混凝土结构中常有出现。
原因分析:
(1)混凝土浇筑后养护不当,表面水份散失快,体积收缩大,而内部湿度变化小,收缩也小,因而表面收缩变形受到内部混凝土约束,出现拉应力,引起混凝土表面开裂。
(2)混凝土连续长度较长,整体收缩大。
(3)混凝土经过度振捣,表面形成水泥含量较多的砂浆层,收缩增大。
5.温度裂缝:表面温度裂缝走向无一定规律性;大面积结构裂缝常纵横交错。表面温度裂缝多发生在施工期间,缝宽受温度变化影响较明显,冬季较宽,夏季较细。
原因分析:
表面温度裂缝,多由于温差较大引起的。特别是大体积混凝土基础浇筑后,在硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,使混凝土表面和内部温差较大。当温度产生非均匀的降温差时(如施工中注意不够而过早拆除模板;冬期施工,过早除掉保温层,或受到寒潮袭击),将导致混凝土表面急剧的温度变化而产生较大的降温收缩,此时表面受到内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力(内部降温慢,受自约束而产生压应力),而混凝土早期抗拉强度很低,因而出现裂缝。
6.沉陷裂缝:多属进深或贯穿性裂缝,其走向与沉陷情况有关,有的在上部,有的在下部,一般与地面垂直或呈30°~40°角方向发展。较大的贯穿性沉陷裂缝,往往上下或左右有一定的错距,裂缝宽度受温度变化影响小,因荷载大小而异,且与不均匀沉降值成比例。
原因分析:
(1)结构、构件下面的地基软硬不均,或局部存在松软土,未经夯实和必要的加固处理,混凝土浇筑后,地基局部产生不均匀沉降而引起裂缝。
(2)结构各部荷载悬殊,未作必要的加强处理,混凝土浇筑后因地基受力不均,产生不均匀下沉,造成结构应力集中,而导致出现裂缝。
(3)模板刚度不足,模板支撑不牢,支撑间距过大或支撑在松软土上;以及过早拆模,也常导致不均匀沉陷裂缝出现。
混凝土收缩裂缝的12因素
1、现代工民建的混凝土大都具有大体积混凝土的性质,应重视体积稳定性(水化热及收缩)。混凝土在水中一般呈微膨胀变形,在空气中一般呈收缩变形。
2、水泥用量越大,用水量越高,表现为水泥浆量越大,坍落度越大,收缩越大。避免雨中浇灌混凝土。遇有小雨,应采取防雨措施。
3、水灰比越大,干缩越大,一般高强混凝土的水灰比较小,对后期干缩有利,但由于水泥浆量或胶凝材料较多以及高效减水剂的作用。比中低强度混凝土收缩大,而且随着强度提高拉压比降低。
4、早期养护时间越早,越长(7~14天),收缩越小。保湿养护避免剧烈干燥能有效地降低收缩应力。注意振捣,特别是在梁板(或墙板)交接处,但不得超振.以防离析和大量泌水。楼板浇筑后立即喷雾,二次压光,覆盖塑料薄膜,加强潮湿养护对控制裂缝很有益处。
5、环境湿度越大,收缩越小,环境温度越高,越干燥,收缩越大。
6、骨料粒径越粗,收缩越小,骨料粒径越细,砂率越高,收缩越大。
7、配筋率越大,收缩越小,但配筋过大则会增加混凝土拉应力。配筋宜细而密.不宜粗而稀。注意在收缩应力集中区,加强构造配筋。预应力结构加强非预应力配筋。
8、风速越大,收缩越大,注意高空中现浇混凝土。避免炎热季节阳光直射新浇混凝土表面。
9、环境及混凝土温度越高,收缩越大。停工暴露时间越长,收缩越大。
10、收缩和环境降温同时发生,对工程更为不利。
11、尽早回填土,土壤是混凝土最佳养护介质。尽早封闭房屋和装修对减少收缩有利。
12、泌水量大,表面含水量过高,表面早期收缩加大,但应避免混凝土表面早期脱水加大收缩,