混凝土出现裂缝的原因有多种。
荷载引起的裂缝:在常规静、动荷载及次应力下,混凝土会产生裂缝。这些裂缝主要分为直接应力裂缝和次应力裂缝。直接应力裂缝是由外荷载引起的直接应力产生的,而次应力裂缝则是由于外荷载引起的次生应力产生。这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重的部位。当受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝时,这往往是结构达到承载力极限的标志,是结构破坏的前兆。
温度引起的裂缝:混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或结构内部温度发生变化时,混凝土将发生变形。如果变形受到约束,结构内将产生应力。当应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生温度裂缝。这类裂缝的主要特征是随温度变化而扩张或合拢。
地基础变形引起的裂缝:由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,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。
钢筋锈蚀引起的裂缝: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。同时,氯化物介入导致钢筋周围氯离子含量较高,引起钢筋表面氧化膜破坏。这些因素导致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,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,并有锈迹渗到混凝土表面。
冻胀引起的裂缝: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(结冰温度在-78度以下)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%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。
施工材料质量引起的裂缝:混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格可能导致结构出现裂缝。
施工工艺质量引起的裂缝:在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中如果施工工艺不合理或施工质量低劣容易产生各种裂缝特别是在细长薄壁结构中更容易出现。
总的来说要防止混凝土出现裂缝需要从设计、施工和使用维护等多个环节采取相应措施进行预防和维修补救。