Przyczyny zwykłych pęknięć betonu:
1. Pęknięcia spowodowane obciążeniem
Pęknięcia powstające w betonie pod konwencjonalnymi obciążeniami statycznymi i dynamicznymi oraz naprężeniami wtórnymi nazywane są pęknięciami obciążeniowymi, które można podsumować jako pęknięcia naprężeniowe bezpośrednie i pęknięcia naprężeniowe wtórne. Pęknięcia naprężeniowe bezpośrednie odnoszą się do pęknięć powstałych w wyniku naprężeń bezpośrednich wywołanych obciążeniami zewnętrznymi, a pęknięcia naprężeniowe wtórne odnoszą się do pęknięć powstałych w wyniku naprężeń wtórnych spowodowanych obciążeniami zewnętrznymi. Charakterystyka pęknięć pod obciążeniem jest różna dla różnych obciążeń i ma inną charakterystykę. Takie pęknięcia pojawiają się najczęściej w obszarach rozciąganych, ścinanych lub w częściach silnie wibrujących. Należy jednak zaznaczyć, że jeśli w strefie ściskania występują łuszczenia lub krótkie pęknięcia wzdłuż kierunku ściskania, często jest to oznaką, że konstrukcja osiągnęła granicę swojej nośności i zwiastunem zniszczenia konstrukcji. Powodem jest często zbyt mały przekrój poprzeczny.
2. Pęknięcia spowodowane temperaturą:
Beton ma właściwość rozszerzalności i kurczenia się pod wpływem ciepła. Kiedy zmieni się środowisko zewnętrzne lub temperatura wewnętrzna konstrukcji, beton ulegnie deformacji. Jeśli odkształcenie zostanie powstrzymane, w konstrukcji zostaną wygenerowane naprężenia. Kiedy naprężenie przekroczy wytrzymałość betonu na rozciąganie, wystąpią pęknięcia temperaturowe. W niektórych mostach o dużej rozpiętości naprężenia temperaturowe mogą osiągnąć lub nawet przekroczyć naprężenie obciążenia użytkowego. Główną cechą pęknięć temperaturowych odróżniającą inne pęknięcia jest to, że będą się one rozszerzać lub zamykać wraz ze zmianami temperatury
3. Pęknięcia spowodowane skurczem:
W praktyce inżynierskiej najczęstsze są pęknięcia spowodowane skurczem betonu. Wśród rodzajów skurczu betonu głównymi przyczynami deformacji objętościowej betonu są skurcz plastyczny i skurcz (skurcz na sucho), a także skurcz autogeniczny i skurcz karbonizacyjny.
Skurcz plastyczny następuje w trakcie budowy oraz około 4 do 5 godzin po wylaniu betonu. W tym czasie następuje intensywna reakcja hydratacji cementu, stopniowo tworzą się łańcuchy molekularne, następuje krwawienie i szybkie odparowanie wody, a beton kurczy się na skutek utraty wody. opadają, więc beton jeszcze nie stwardniał, co nazywa się skurczem plastycznym. Wielkość skurczu plastycznego jest bardzo duża i sięga około 1 procent. Jeżeli kruszywo zostanie zablokowane przez pręt stalowy podczas procesu zatapiania, powstaną pęknięcia wzdłuż kierunku pręta stalowego. W pionowo zmiennym przekroju elementu, takim jak połączenie środnika belki teowej i dźwigara skrzynkowego oraz płyty górnej i dolnej, pojawią się pęknięcia wzdłuż kierunku środnika powierzchni na skutek nierównomiernego zagłębienia się przed stwardnieniem. Aby ograniczyć skurcz plastyczny betonu, należy w trakcie budowy kontrolować stosunek wodno-cementowy, aby uniknąć zbyt długiego mieszania, nie należy ciąć materiału zbyt szybko, drgania powinny być gęste, a przekrój zmienny pionowo powinien być odpowiednio wylewane warstwami.
Kurczyć w celu skurczu (robić i kurczyć), po stwardnieniu betonu, gdy wilgoć z wierzchniej warstwy stopniowo odparowuje, wilgotność stopniowo się zmniejsza, objętość betonu zmniejsza się, nazywa się i kurczy w celu skurczu (robi, aby się skurczyć). Ze względu na szybką utratę wilgoci na powierzchni betonu i powolną utratę wewnętrzną, przy dużym skurczu powierzchniowym i małym skurczu wewnętrznym dochodzi do nierównomiernego skurczu. Odkształcenie skurczowe powierzchni jest ograniczone przez beton wewnętrzny, powodując, że beton powierzchniowy przenosi siłę rozciągającą. powstają pęknięcia skurczowe. Skurcz po stwardnieniu betonu to głównie skurcz. Na przykład w przypadku elementów o dużym współczynniku zbrojenia (ponad 3 procent) ograniczenie skurczu betonu przez zbrojenie jest bardziej oczywiste, a pęknięcia są podatne na pęknięcia na powierzchni betonu.
Skurcz autogeniczny, skurcz autogeniczny to reakcja hydratacji pomiędzy cementem i wodą podczas procesu utwardzania betonu. Skurcz ten nie ma nic wspólnego z wilgotnością zewnętrzną i może być dodatni (to znaczy skurcz, jak w przypadku zwykłego betonu z cementu portlandzkiego) lub ujemny. (tj. ekspansja, taka jak beton z cementu żużlowego i beton z cementu popiołowego lotnego).
Skurcz karbonizacyjny to odkształcenie skurczowe spowodowane reakcją chemiczną pomiędzy dwutlenkiem węgla w atmosferze a hydratem cementu. Skurcz karbonizacyjny może wystąpić tylko wtedy, gdy wilgotność wynosi około 50 procent i będzie przyspieszał wraz ze wzrostem stężenia dwutlenku węgla. Na ogół nie oblicza się skurczu karbonizacyjnego.
Pęknięcia skurczowe betonu charakteryzują się tym, że większość z nich to pęknięcia powierzchniowe, szerokość pęknięcia jest stosunkowo niewielka, mają charakter krzyżowy, spękany i mają nieregularny kształt.
4. Pęknięcia spowodowane deformacją fundamentu:
Na skutek nierównomiernego osiadania pionowego lub poziomego przemieszczenia fundamentu w konstrukcji powstają dodatkowe naprężenia przekraczające wytrzymałość konstrukcji betonowej na rozciąganie, co skutkuje pękaniem konstrukcji.
5. Pęknięcia spowodowane korozją stali:
Ze względu na złą jakość betonu lub niewystarczającą grubość warstwy ochronnej, warstwa ochronna betonu ulega erozji pod wpływem dwutlenku węgla i zwęglenia na powierzchni pręta stalowego, co zmniejsza zasadowość betonu wokół pręta stalowego, lub z powodu interwencji chlorki, zawartość jonów chlorkowych wokół pręta stalowego jest wysoka, co może powodować utlenianie na powierzchni pręta stalowego. Membrana ulega zniszczeniu, a jony żelaza w pręcie stalowym reagują z tlenem i wilgocią przedostającymi się do betonu, oraz objętość zardzewiałego wodorotlenku żelaza wzrasta około 2 do 4 razy w porównaniu z pierwotną, powodując w ten sposób naprężenia rozszerzające w otaczającym betonie, co powoduje pękanie i łuszczenie się warstwy ochronnej betonu. Pęknięcia pojawiają się wzdłużnie wzdłuż pręta stalowego i rdza wycieka w powierzchnię betonu. Z powodu korozji zmniejsza się efektywne pole przekroju poprzecznego pręta stalowego, siła wiązania pomiędzy prętem stalowym a betonem, nośność konstrukcji zmniejsza się i powstają inne formy pęknięć, które pogarszają korozję prętów stalowych i prowadzić do uszkodzeń konstrukcji. Aby zapobiec korozji prętów stalowych, należy podczas projektowania kontrolować szerokość pęknięć zgodnie z wymaganiami specyfikacji i przyjąć odpowiednią grubość warstwy ochronnej (oczywiście warstwa ochronna nie powinna być zbyt gruba, w przeciwnym razie efektywna wysokość element zostanie zmniejszony, a szerokość pęknięcia wzrośnie po przyłożeniu siły); Kontroluj stosunek wodno-cementowy betonu, wzmacniaj wibracje, zapewniaj zwartość betonu, zapobiegaj wnikaniu tlenu i ściśle kontroluj ilość domieszek zawierających sól chlorową, szczególnie na obszarach przybrzeżnych lub innych obszarach o silnie korozyjnym powietrzu i wodach gruntowych.
