混凝土结构产生裂缝的原因

由于混凝土组成材料和微观构造的不同以及所受外界影响的不同，混凝土产生裂缝的原因较为复杂，裂缝对结构功能的影响也是不同的。根据裂缝产生的原因，裂缝分为以下几种。

1.由大体积混凝土水化热引起的裂缝

大体积混凝土凝结和硬化过程中，水泥与水发生化学反应，释放出大量的热量，称为“水化热”，导致混凝土块体温度升高。当混凝土块体内部的温度与外部环境温度相差很大，以致形成的温度应力或温度变形超过混凝土当时的抗拉强度或极限拉伸值时，就会产生裂缝。

防止这种裂缝的主要措施是合理地分层、分块、分缝，采用低热水泥，添加掺合料(例如粉煤灰)，埋冷却水管，预冷集料，预冷水，加强养护等。

2.塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝发生在混凝土浇筑后数小时，混凝土仍处于塑性状态的时刻。在初凝前因表面水分蒸发快，内部水分补充不上，出现表层混凝土干缩现象，生成网状裂缝。在炎热或大风天气以及混凝土水化热高的条件下，大面积的路面或楼板都容易产生这种裂缝。这种裂缝的宽度可大可小，长度可由数厘米到数米，深度很少超过5 cm，但是薄板有可能被其裂穿。裂缝分布的形状通常是不规则的，有时与板的长边正交。

防止这种裂缝的措施是尽量降低混凝土的水化热，控制水灰比，采用合适的搅拌时间和浇筑措施以及防止混凝土表面水分过快的蒸发(覆盖席棚或塑料布)等。

3.由混凝土塑性塌落引起的裂缝

在大厚度的构件中，混凝土浇筑后半小时到数小时即可能发生由混凝土塑性塌落引起的裂缝，其原因是混凝土的塑性塌落受到模板或顶部钢筋的抑制，或是在过分凸凹不平的基础上进行浇筑，又或是模板沉陷、移动以及斜面浇筑的混凝土向下流淌，使混凝土发生不均匀的塌落。

防止这种裂缝的方法是采用合适的混凝土配合比(特别要控制水灰比)，防止模板沉陷，进行合适的振捣和养护等。在裂缝刚发生，塌落终止后，即将混凝土表面重新抹面压光，可使此类裂缝闭合。若发现较晚，混凝土已硬化，则需对这种顺筋裂缝采取措施，以防钢筋锈蚀。

4.由混凝土干缩引起的裂缝

普通混凝土在硬化过程中，发生由干缩引起的体积变化。当这种体积变化受到约束时，例如两端固定梁，或是高配筋率的梁，或是浇筑在老混凝土上或坚硬岩基上的新混凝土，都可能产生这种裂缝。这种裂缝的宽度有时很大，甚至会贯穿整个结构。

防止这种裂缝的措施是改善水泥性能，合理减少水泥用量，降低水灰比，对结构进行合理分缝，保证配筋率不要过高等，而且加强潮湿养护尤为重要。

5.由碱集料反应引起的裂缝

碱集料反应所形成的裂缝，在无筋或少筋混凝土中为网状(龟背状)裂缝;在钢筋混凝土结构中，碱集料反应受到钢筋或外力约束时，其膨胀力将垂直于约束力的方向，膨胀裂缝则平行于约束力的方向。

判断混凝土裂缝是否属于碱集料反应损伤，除检查外观外，还应通过取芯检验，综合分析，做出评估和提出相应的建议。

与收缩裂缝相比，碱集料反应裂缝出现较晚，多在施工后数年到一二十年后。在受约束的情况下，碱集料反应膨胀裂缝平行于约束力方向，而收缩裂缝则垂直于约束力方向。碱集料反应裂缝出现在同一工程的潮湿部位，湿度愈大愈严重，而同一工程的干燥部位则无此种裂缝。碱集料反应产物碱硅凝胶有时可顺裂缝渗流出来，凝胶多为半透明状的乳白色、黄褐色或黑色物质。

6.由外界温度变化引起的裂缝

混凝土结构突然遇到短期内大幅度的降温，例如寒潮的袭击，会产生较大的内外温差，引起较大的温度应力而使混凝土开裂。海下石油储罐、混凝土烟囱、核反应堆容器等承受高温的结构，也会因温差引起裂缝。

防止这种裂缝的措施是:对于突然降温，要注意天气预报，采取防寒措施;对于高温，要采取隔热措施或合适的配筋及施加预应力等;对于长度大的墙式结构，则要与防止混凝土干缩裂缝一起考虑，设置温度－干缩构造缝。

7.由结构基础不均匀沉陷引起的裂缝

超静定结构的基础沉陷不均匀时，结构构件受到强迫变形而开裂，随着不均匀沉陷的进一步发展，裂缝会进一步扩大。

防止这种裂缝的措施是，根据地基条件和结构形式，采取合理的构造措施，例如设置沉陷缝等。

8.由钢筋腐蚀引起的裂缝

当钢筋混凝土构件处于不利环境，例如容易碳化或渗入氯离子和氧(溶于海水中)的海洋环境中时，若混凝土保护层过薄，特别是混凝土的密实性不良，埋在混凝土中的钢筋将生锈，即产生氧化铁。氧化铁的体积比原来未锈蚀的金属的体积大很多，产生体积膨胀，挤压周围混凝土使其胀裂，这种裂缝通常是“先锈后裂”，其走向沿钢筋方向，称为“顺筋裂缝”，比较容易识别。“顺筋裂缝”发生后，更加速了钢筋腐蚀，最后导致混凝土保护层成片剥落。这种“顺筋裂缝”对耐久性的影响较大。

9.由荷载作用引起的裂缝

构件承受不同性质的荷载作用，其裂缝形状也不同，如图1-1所示。通常受力裂缝的方向大致与主拉应力方向正交。

图1-1　不同荷载作用下的裂缝

(a)弯曲裂缝　(b)轴心受拉裂缝　(c)受扭裂缝　(d)局部荷载下的裂缝