混凝土龟裂纹是混凝土结构中常见的问题,其形成原因复杂多样,涉及材料、施工、环境等多个方面。本文将从多个角度详细阐述混凝土龟裂纹的成因。
材料因素
水泥特性对龟裂纹的形成有重要影响。水泥在水化过程中会产生热量,若选用水化热较高的水泥,且在地坪施工时未采取有效的温控措施,混凝土内部温度迅速上升后快速冷却,这种温度变化会导致混凝土体积收缩不均匀,从而产生龟裂纹。例如,在高温季节使用普通硅酸盐水泥大面积浇筑地坪时,就容易因水泥水化热引发龟裂纹。
骨料质量也是关键因素之一。骨料的含泥量过高、级配不合理,会使混凝土的收缩性增大。含泥量多会削弱骨料与水泥浆之间的粘结力,而级配不佳会导致混凝土内部孔隙率增加,在干燥过程中水分散失不均匀,进而产生龟裂纹。
施工因素
施工过程中的振捣与抹面操作对龟裂纹的形成有直接影响。振捣不密实,混凝土内部气泡不能完全排出,会在表面形成蜂窝麻面,这些薄弱部位在后期容易产生裂纹。抹面工序不当,如过度抹压或抹面时间过早、过晚,都会影响混凝土表面的密实度和平整度,增加龟裂纹出现的概率。过早抹面,混凝土还未充分沉实;过晚抹面,混凝土已开始初凝,强行抹面会破坏混凝土的内部结构。
养护条件
养护是混凝土地坪施工的关键环节。如果养护时间不足、洒水保湿不及时或养护温度控制不当,混凝土表面水分散失过快,会导致干缩裂缝,也就是龟裂纹。特别是在大风、干燥的气候条件下,若未做好养护措施,龟裂纹极易出现。
温度变化
混凝土地坪直接暴露在自然环境中,昼夜温差、季节温差较大时,混凝土会因热胀冷缩而产生应力。当这种应力超过混凝土的抗拉强度时,龟裂纹就会形成。例如,在北方地区的冬季,室外地坪受低温影响,收缩加剧,很容易出现龟裂纹。
地基沉降
若地坪基层的地基处理不当,存在软弱土层或不均匀沉降的情况,会使混凝土地坪受到不均匀的支撑力,从而产生裂缝。这种裂缝可能从基层逐渐发展到地坪表面,呈现出龟裂纹的形态。
干燥失水性收缩裂纹
干燥失水性收缩裂纹是在早期水泥地面施工过程中产生的。在浇筑完混凝土大概3-15小时左右,水泥地面发生剧烈水化反应,出现泌水和水分子急剧蒸发现象,从而引起水泥里面失水收缩的现象。混凝土在施工前由于水灰比例较大,用水量大,掺和料保水性差水泥稀疏,加上粗骨料少,搅拌不均匀,环境气温过高或干燥等原因,都会导致这种裂纹的产生。
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。这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。如果受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝,往往是结构达到承载力极限的标志,是结构破坏的前兆。
钢筋锈蚀
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炭化至钢筋表面,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的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。
冻胀裂缝
大气气温低于零度时,吸水饱和的混凝土出现冰冻,游离的水转变成冰,体积膨胀9%,因而混凝土产生膨胀应力;同时混凝土凝胶孔中的过冷水在微观结构中迁移和重分布引起渗透压,使混凝土中膨胀力加大,混凝土强度降低,并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重,成龄后混凝土强度损失可达30%~50%。
施工工艺不合理
在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中,若施工工艺不合理、施工质量低劣,容易产生各种裂缝。特别是细长薄壁结构更容易出现裂缝问题。
混凝土龟裂纹的形成是多种因素综合作用的结果。在实际工程中,我们需要从材料、施工、环境等多方面入手,采取科学合理的预防和治理措施,才能有效减少龟裂纹的出现,打造出高质量、美观耐用的混凝土地坪。