2.收缩引起的裂缝:混凝土具有热膨胀和冷缩的特性。当外部环境或结构内部温度发生变化时,混凝土会发生变形。如果变形受到约束,结构就会产生应力。当应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生温度裂缝。在一些大跨度桥梁中,温度应力可以达到甚至超过活载应力。温度裂纹的主要特征是随着温度的变化而扩展或闭合。
3塑性收缩发生在施工过程中,混凝土浇筑后约4-5小时。此时水泥水化反应强烈,分子链逐渐形成,泌水和水分蒸发迅速发生。混凝土失水收缩。同时,骨料由于自身重量而下沉,此时混凝土还没有硬化,这就叫塑性收缩。塑性收缩量约为1%。在骨料下沉过程中,如果被钢筋堵住,就会形成沿钢筋方向的裂缝。在竖向变截面构件中,如T梁、箱梁腹板和顶底板接缝处,由于硬化前的不均匀沉降,会出现沿腹板的表面裂缝。为减少混凝土的塑性收缩,施工中应控制水灰比,避免长时间搅拌,下料不宜过快,振捣密实,竖向变截面应分层浇筑。
缩水收缩(干缩),混凝土硬化后,随着表面水分逐渐蒸发,湿度逐渐降低,混凝土体积减小,称为缩水收缩(干缩)。由于混凝土表面失水快,内部损失慢,出现了表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩。表面收缩变形受混凝土内部约束,使表面混凝土承受拉力。当表面混凝土的拉力超过其抗拉强度时,就会产生收缩裂缝。混凝土硬化后的收缩主要是收缩。当配筋率大于3%时,钢筋对混凝土收缩的约束作用明显,混凝土表面容易出现裂缝。
自生收缩,自生收缩是指混凝土在硬化过程中水泥与水发生的水化反应。这种收缩与外部湿度无关,可以是正的(即收缩,如普通硅酸盐水泥混凝土)或负的(即膨胀,如矿渣水泥混凝土和粉煤灰水泥混凝土)。
4.钢筋锈蚀引起的裂缝:由于混凝土质量差或保护层厚度不足,混凝土保护层被二氧化碳侵蚀碳化到钢筋表面,降低了钢筋周围混凝土的碱度,或由于氯离子的介入,钢筋周围氯离子含量高,使钢筋表面的氧化膜破裂,钢筋中的铁离子与侵入混凝土的氧和水发生反应,腐蚀物质氢氧化铁的体积比原来增加约2~4倍,对周围混凝土产生膨胀应力,导致保护层混凝土开裂剥落,沿钢筋纵向开裂,锈蚀渗入混凝土表面。由于锈蚀,钢筋的有效截面积减小,钢筋与混凝土的结合力减弱,结构的承载力降低,并诱发其他形式的裂缝,加剧钢筋的锈蚀,导致结构破坏。
5.冻胀引起的裂缝:当气温低于零时,饱和混凝土冻结,自由水结冰,混凝土体积膨胀9%;同时,混凝土胶孔中的过冷水(冻结温度低于-78度)使渗透压在微观结构中迁移和重新分布,使混凝土的膨胀力增大,强度降低,导致混凝土开裂。特别是混凝土初凝时冻结最为严重,老化后强度损失可达30%~50%。在冬季施工中,如果预应力孔道灌浆后不采取保温措施,也可能出现沿管道方向的冻胀裂缝。