混凝土裂缝成因分析
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摘要：目前的土木建筑工程，以混凝土结构占主导地位，混凝土结构由于内外因素的作用不可避免地存在裂缝，而裂缝是混凝土结构物承载能力、耐久性及防水性降低的主要原因。本文根据实际工作经验及相关文献尝试从多角度浅析混凝土裂缝形成原因。
关键词：混凝土；裂缝；形成原因
Abstract: The current civil construction, concrete structure dominated by concrete structures due to the role of internal and external factors that inevitably exist in the cracks, the crack is reduced by the carrying capacity of concrete structures, durability and water resistance. Based on practical experience and related literature to try causes from various angles of concrete cracks.
Keywords: concrete; cracks; causes
中图分类号：TU522.3+1 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）05-0020-02
混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。混凝土结构由于内外因素的作用（如混凝土施工和本身变形、约束等原因）不可避免地存在裂缝，这种裂缝刚开始通常属于无危害的微裂缝，对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害。但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断的扩展和连通，最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝，也就是混凝土工程中常说的裂缝。而裂缝是混凝土结构物承载能力、耐久性及防水性降低的主要原因。
在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的，混凝土建筑或构建常常是带风作业，裂缝的存在常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低承载能力、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外部美观和使用寿命，有时甚至威胁到人们的生命和财产安全。很多工程的失事都是由于裂缝的不稳定发展所致。虽然裂缝不可避免，但是其在一定的范围内是可以接受的。钢筋混凝土规范也明确规定：有些结构在所处的不同条件下，允许存在一定宽度的裂缝。但在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生，使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度，尤其要尽量避免有害裂缝的出现，从而确保工程质量。
目前世界各国对于混凝土裂缝有害程度的标准制定不完全一致，但大致相同。如从结构耐久性要求、承载力要求及正常使用要求，最严格的允许裂缝宽度为0.1mm。近年来，许多国家已根据大量试验与泵送混凝土的经验将其放宽到0.2mm。当结构所处的环境正常，保护层厚度满足设计要求，无侵蚀介质，钢筋混凝土裂缝宽度可放宽至0.4mm；在湿气及土中为0.3mm；在海水及干湿交替中为0.15mm。沿钢筋的顺筋裂缝有害程度高，必须处理。近年来预应力混凝土应用范围逐渐推广到更多的结构领域，其混凝土强度等级必须提高至C50。在采用泵送条件下，其收缩与水化热大大增加，约束应力裂缝很难避免，张拉前开裂，张拉后又不闭合，裂缝控制的难度更加困难。预应力结构裂缝允许宽度是严格的，预应力筋腐蚀属“应力腐蚀”并有可能脆性断裂，预兆性较小，裂缝扩展速度快。裂缝深度h与结构厚度H的关系如下：h≤0.1H表面裂缝；0.1H＜h＜0.5H浅层裂缝；0.5H≤h＜1.0H纵深裂缝；h=H贯穿裂缝。应当尽量避免贯穿性及纵深裂缝，如出现该种裂缝应采取化学灌浆处理来保证强度，即贯缝抗拉强度必须超过混凝土抗拉强度。早期裂缝一般出现在一个月之内，中期裂缝约在6个月之内，其后1～2年或更长时间属于后期裂缝。
混凝土裂缝常见成因：
一、人为原因
1.材料质量
在混凝土工程使用劣质水泥、砂、石等材料导致裂缝出现。这是一种人为原因，也是所谓“豆腐渣工程”出现的主要原因之一。为杜绝这种情况的出现，唯有把好质量关，只有材料的质量关把好了，工程质量才会在根本上得到保证。
2.施工原因
由于施工原因造成裂缝出现的因素很多。如混凝土结构养护不良或养护时间不够；水灰比过大、水泥或外加剂加入量过大；搅拌时间不够、振捣不实；钢筋表面污染、保护层过小或过大；任意留置施工缝且不按规定处理；后期施工扰动前期混凝土；构件内外温差大，未采取有效措施；在不宜施工的气候条件下，勉强施工；冬季施工未采取防冻措施等。
3.工艺原因
混凝土是一种人造混合材料，其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能使裂缝产生的直接或间接原因。此外，模板构造不当，漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过拆模等都有可能造成混凝土开裂。施工过程中，钢筋表面污染，混凝土保护层太大或太小，浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。
二、其他常见原因
1.结构受荷
结构受荷后产生裂缝的因素很多，施工中和使用都可能出现裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件，在使用荷载作用下往往出现不同程度的裂缝。普通钢筋混凝土构件在承受了30%~40%的设计荷载，就可能出现裂缝，肉眼一般不能察觉，而构件的极限破坏荷载往往都在设计荷载的1.5倍以上。所以在一般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的（这类裂缝有的文献称之为无害裂缝）。在钢筋混凝土设计规范中，分别不同情况规定裂缝的最大宽度为0.2~0.3nun。对那些宽度超过规范规定的裂缝，以及不允许开裂的构件上出现裂缝则应认为有害，需加以认真分析，慎重处理。
2.沉降收缩
沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致，或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致，特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，裂缝呈梭形，其走向与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或呈30～45度角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度宽度0.3～0.4mm，受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。
3.温度变形
主要因为内外温差原因，在混凝土硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热，并聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝士表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。
4.湿度变形（塑性收缩）
此种裂缝多现于混凝土构件与空气中的上表面。普通混凝土在空气中硬结时，表面因失水较快而产生收缩，由此而在构件内产生拉应力，在早期混凝土强度较低时，混凝土收缩值最大。因此，若构件早期养护不良，极易产生收缩裂缝。这类裂缝，在现浇剪力墙、水池底、壁等工程结构中最为常见。
5.徐变裂缝
结构构件在内应力的作用下，除瞬时弹性变形外，其变形值随时间的延长而增加的现象称为徐变变形。据文献记载受弯构件由于徐变变形的作用，其长期变形值可增加2～3倍，因变形量加大而使拉区混凝土承受拉应力，造成裂缝的出现。预应力构件因徐变会产生较大的应力损失，降低了结构的抗裂性能。此类裂缝常见于受弯构件的拉区，其特征与承受荷载出现裂缝相同。