混凝土结构裂缝问题，通常是指混凝土结构表面出现的开裂现象，这是由混凝土内部的微裂缝通过外部作用发展而形成的。其中外部作用包括两个方面，一是外部荷载对混凝土结构的直接作用；二是混凝土收缩、温差、强迫位移等间接作用。混凝土结构表面的可见裂缝，是由上述外部作用引起内部微裂缝发展、延伸的结果。

混凝土不同于钢材、木材或其他建筑材料，它是多相体的非匀质材料。由于组成成分的多样化，以及特殊的结构成型方式，决定了其不可避免地会存在裂缝，并且在正常情况下，混凝土结构实际上是带裂缝承载受力的。

本次从微观的角度在混凝土材料上阐述裂缝形成的机理。

一、 混凝土材料的特点

作为钢筋混凝土结构基本材料之一的混凝土，与其他建筑材料（钢、木、砌体、塑料等）不同。混凝土是多种相态、多种物质构成的复合体。混凝土的大致组成如下：

1.  固态物质

粗骨料（卵石或碎石等）、细骨料（各类砂子）、已结晶凝固的水泥石、掺合料（粉煤灰、矿渣、硅灰

等），甚至还有少量未被水化的水泥粉团。

2.液态物质

用于搅拌混凝土而未被水化的水、各种外加剂溶液、以及尚未结晶固化而以胶体形式存在的水泥浆体等。

3.气态物质

搅拌混凝土时带入的气泡、主动加入引气剂造成的微气泡、水泥浆胶体结晶固化后体积缩小形成的空隙、以及由于毛细管作用泌水逸出蒸发以后留下的空隙和毛细孔道等。

同时，由于搅拌、运输、泵送、振捣等引起混凝土拌合物的离析、泌水现象，混凝土中各种相态、各种物质的分布完全可能是不均匀的。因此，这种多相态、非匀质、复合型材料的性质，决定了混凝土内部的不连续，形成诸多的微小裂隙。因此，混凝土结构自浇筑成型后，内部就存在裂缝，这也是混凝土材料难以避免裂缝的内在原因。

二、 混凝土的收缩

流态的混凝土拌合物，经浇筑、养护一段时间以后，凝固形成固态混凝土，导致体积减小——收缩，从而引起约束内应力，形成内部裂缝。混凝土的收缩大体可以分为三类：胶凝收缩、干燥收缩和碳化收缩，分别简介如下。

1.胶凝收缩（自收缩）

水泥浆胶体只有结晶固化而形成水泥石，并将粗、细骨料粘结而形成受力骨架以后，才有可能承载受力。在此胶凝（结晶）过程中，混凝土体积大幅度减小。有关研究测试表明，水泥净浆硬结后收缩应变为（1500~6000）με，平均约为3000με（1με=10^-6），由此而引起混凝土体积减小，就形成了混凝土内部的裂隙。这种裂隙大多分布在沿骨料的周边，也可能发生在水泥石中。但由于这种裂隙比较细小，而且互相不连通，因此大多呈弥散状态分布。

2.干燥收缩

水泥水化所需的真正耗水量并不多。在配合比设计时所确定的用水量，除水化作用需要而耗掉的部分以外，其余的多是为了满足搅拌、运输、泵送、振捣时拌合物和易性（工作度）的要求。这部分未被水化消耗掉的水，在浇筑振捣完成以后，有些通过毛细作用泌水蒸发；另一部分则被吸附作用束缚在混凝土内供长期水化之用；其余部分在长期干燥环境中逐渐逸出挥发。失水造成的空隙以及毛细孔内水的表面张力，均造成了混凝土的体积收缩。干燥收缩多发生在结构的表面，这也是混凝土形成表面裂缝的原因之一。

3.碳化收缩

混凝土中的氢氧化钙Ca(OH)₂与空气中的水，二氧化碳 CO₂反应而生成碳酸钙CaCO₃，这个过程称为混凝土的“碳化”。碳化过程长期、持续地由混凝土表面向内发展，最终将消除钢筋表面碱性的钝化膜而使其可能遭受锈蚀，同时碳化作用本身也引起表层混凝土体积的减小而可能造成收缩。

一般认为，对于普通混凝土，干燥收缩占总收缩值的比重较大。影响混凝土收缩的因素主要有水泥品种、水灰比、水泥用量和砂-石含水量、骨料大小、养护条件 、掺合料、环境条件、构件的尺寸和形状等。

三、 混凝土的离析

混凝土拌合物在搅拌以后大致混合均匀，但在浇筑入模并进行振捣以后，拌合物就会发生离析现象。密度、体积较大的粗骨料下沉，密度较小的水泥浆体上浮。伴随这种离析分层的还有泌水现象，即混凝土拌合物中的游离水通过毛细空隙上升，逸出混凝土并聚积于混凝土表层，且形成积水。同时混凝土拌合物中的水和气泡也会逸出并引起混凝土体积减小，使浇筑成形的混凝土下沉。这些都会在混凝土拌合物的内部形成以下缺陷。

1.表层疏松，收缩加大

离析、泌水造成混凝土表层骨料缺少而浆体及游离水增多，因此体积稳定性差。当多量水分从混凝土表层逸出、蒸发以后，体积收缩相对较大。这就造成了表层疏松，并容易引起表面开裂——龟裂裂缝。

2.泌水引起的孔道

泌水通道形成了竖直方向的毛细孔道，孔道内水分的表面张力导致表层混凝土更大的收缩变形。在水分蒸发以后，残存的孔道就成为水、二氧化碳、有害物质（酸雨及其他腐蚀性介质）入侵混凝土内部的途径，并可能成为未来诱发裂缝的薄弱环节。

3.沉降引起的顺筋开裂

混凝土沉降在构件表面配有水平钢筋的区域受到阻挡，在钢筋上方的保护层混凝土中因受拉而引起裂缝。这个裂缝通常为沿钢筋位置纵长方向断续延伸的形态，裂缝深度由混凝土表面直达钢筋上缘。

4.窝水造成的疏松层

混凝土泌水现象不仅造成了表层混凝土疏松，处在构件上部的水平钢筋以及粗骨料的下侧，还会因渗水毛细管阻断而造成泌水积聚。因此，往往在水平钢筋下面或粗骨料（石子）的下侧形成含水量很大的疏松层。这些缺陷都可能成为未来产生混凝土裂缝的诱因。

四、 混凝土的内在缺陷

通过前面的分析可知，混凝土内部并不是连续、紧密的实体，而多处于不连续状态，存在诸多裂缝、空洞、孔道、疏松等缺陷。这些缺陷就成为引发混凝土构件出现裂缝的内在因素。

尽管如此，带有这些缺陷的混凝土结构仍然能够承载受力，这是因为这些缺陷在混凝土内部都处于弥散状态，是间断和不连续的。在一定的受力和变形范围内，只要这些缺陷并未互相连贯，则混凝土受力性能仍能够得到保证。只有当外界作用的影响积累到一定程度以后，彻底改变了上述缺陷的弥散状态，混凝土内的这裂隙发展、延伸、互相连贯，发展到构件的表面，才会形成通常所说的可见的“裂缝”。

五、 混凝土的内应力

前已有述，混凝土在固化过程中会发生体积减小——收缩。无论何种类型的收缩，都只限在胶凝固化以后的水泥石中发生。而作为骨料的石子和砂，体积是稳定不变的。因此，这种收缩就会使骨料受到围箍压力，而骨料之间的水泥石变形受到约束，则会产生拉应力。

这种拉、压应力，在混凝土内部保持了一种自平衡的状态。一旦混凝土受到外界作用，使其内部应力平衡破坏，则沿受拉的方向就极有可能产生裂缝。因此，混凝土内部积聚的潜在拉应力，是导致裂缝的内部条件。

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