混凝土管崩裂是一个复杂的问题,涉及多个方面的因素。以下是对混凝土管崩裂原因的详细阐述:
1. 水泥安定性不佳
水泥安定性不佳是混凝土管崩裂的一个重要原因。游离氧化钙或游离氧化镁在高温环境下煅烧后,熟化进程迟缓。当水泥硬化完成且环境条件适宜时,它们开始熟化反应,导致固相体积急剧膨胀,挤压周围的水泥石,从而引发裂缝。石膏掺量过多也会引发内部化学反应,生成高硫型水化硫铝酸钙,使体积膨胀,导致结构开裂。
2. 水泥颗粒级配失衡
水泥颗粒级配的合理性对混凝土的整体性能至关重要。当水泥颗粒级配失衡,尤其是1-3μm的颗粒含量过高时,会导致水化反应迅速且集中,释放大量热量,形成较高的水化热。混凝土内外温差过大,冷却收缩时产生不协调的收缩应力,导致早期开裂。
3. 水泥本身其他质量隐患
水泥出厂时强度不足、受潮或过期都会影响混凝土的质量。强度不足的水泥无法提供足够的支撑力,易在荷载作用下产生裂缝。受潮的水泥会提前水化,减少活性物质,影响水化反应的充分性和有效性。过期水泥的物理化学性质变化,水化反应迟缓且不完全,无法有效粘结骨料,导致混凝土强度降低,裂缝出现。
4. 骨料中含泥量较大
骨料含泥量过大会削弱混凝土骨料界面的粘结强度,使骨料与水泥浆之间的粘结变得松散。在承受拉力作用时,这种薄弱的粘结界面无法有效传递应力,导致抗拉强度大打折扣,裂缝易在粘结薄弱的部位产生。
5. 塑性坍落裂缝
在混凝土浇注过程或成型后但尚未初凝前,骨料在重力作用下逐渐下沉,而水向上浮动,导致泌水现象。对于钢筋混凝土,这种不均衡的受力状态会在钢筋表面产生顺筋裂缝。大流动性混凝土或水灰比较大的混凝土中,这种现象尤为突出。
6. 塑性收缩(干缩)裂缝
混凝土浇注完成后的塑性状态阶段,高温和大风天气会加速混凝土表面水分的散失,形成湿度差,促使内部水分向表面迁移,导致内部湿度分布不均匀,产生收缩应力。当应力超过混凝土在塑性状态下的承受能力时,裂缝产生。
7. 温度裂缝
外界温度的变化会导致混凝土热胀冷缩,产生胀缩变形。当混凝土构件受到约束无法自由伸缩时,内部会产生应力。一旦拉应力超过混凝土自身的抗拉强度极限,就会产生温度裂缝。
8. 输送管压力过高
混凝土输送管长期使用下,石子和细沙与输送管摩擦会导致壁厚变薄。泵送系统的压力很高,特别是在往高处输送时,输送管所承受的压力更大。当输送管变薄且压力过大时,就会出现爆管的现象。
9. 输送管堵管
泵送后输送管没有清洗,混凝土凝固后紧贴在输送管内部,加大阻力。输送越高压力越大,当阻力和压力同时过大时,输送管的承载就会受到底线,导致输送管裂开或爆开。
10. 施工不当
施工过程中擅自改变水灰比、加水提高混凝土流动性,或振捣不密实、不均匀,都会导致混凝土出现裂缝。模板作业不规范、拆模过早、养护方法不正确等也会影响混凝土的质量,增加开裂的风险。
11. 设计缺陷
设计结构中的断面突变、预应力施加不当、构造钢筋配置过少或过粗、未充分考虑混凝土构件的收缩变形等因素,都可能导致混凝土管在服役过程中产生裂缝。
12. 地基础变形
基础竖向不均匀沉降或水平方向位移会使结构中产生附加应力,超出混凝土结构的抗拉能力,导致结构开裂。
13. 钢筋锈蚀
混凝土质量较差或保护层厚度不足会导致钢筋锈蚀。锈蚀物体积膨胀,对周围混凝土产生膨胀应力,导致保护层混凝土开裂、剥离。
14. 冻胀作用
大气气温低于零度时,吸水饱和的混凝土出现冰冻,体积膨胀,产生膨胀应力,导致混凝土强度降低,出现裂缝。
15. 荷载引起的裂缝
混凝土在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称为荷载裂缝。直接应力裂缝和次应力裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位,是结构破坏的前兆。
混凝土管崩裂的原因多种多样,涉及水泥质量、骨料性质、施工工艺、环境条件以及设计缺陷等多个方面。为了有效防止混凝土管崩裂,需要从这些方面入手,采取综合措施,确保混凝土管的质量和安全。