混凝土体积变化及裂缝浅析

□苑超俊 □师建新 □侯 俊（淮阳县水利局）

混凝土体积变化及裂缝浅析

□苑超俊 □师建新 □侯 俊（淮阳县水利局）

本文介绍了混凝土受原材料组成和生产工艺及周边环境的影响。从单位用水量、使用原材料、配合比、外加剂、养护条件的影响、温度、碳化、混凝土的早期体积变化等不同方面说明了均能引起混凝土体积变化。对干缩裂缝、沉降裂缝、温度裂缝、塑性收缩裂缝、应力裂缝、施工因素裂缝等多种混凝土裂缝的形成成因和过程及应对措施加以阐述。

混凝土；体积变化；裂缝

混凝土是一种多相分散性的强化型复合材料，它的组成原材料较多，且每一种材料的品种、性能、质量又各有差异，再加上生产工艺和周边环境的影响，现浇混凝土体积发生变化和产生裂缝是经常出现的工程质量问题。

一、现浇混凝上体积的变化

（一）单位用水量引起体积的变化

混凝土的伸长能力很小，引起体积变化主要是干燥收缩，而影响干燥收缩的主要因素是单位用水量。对于一定的水灰比，单位水泥浆量愈少的混凝土，其干燥收缩也愈小。

（二）原材料、配合比、外加剂、养护条件的影响

水泥含铝三钙愈多细度愈大，其干燥收缩也愈大；骨料硬度高的混凝土收缩小，弹性模量大的收缩小；轻骨料由于吸水量大，在混凝土内部提供湿润的水份，因而干缩量小；水泥愈细，用量愈大，干收缩愈大；养护时间愈长，湿度愈大，干收缩愈小；外加剂的不同对混凝土的干收缩影响也不同，因此对外加剂使用要慎重。

（三）温度引起混凝土体积的变化

在自然环境中，现浇混凝土温度升高体积膨胀，温度降低体积收缩，其热胀系数每1℃为10×10-16。

（四）碳化引起混凝土体积的变化

碱化是指水泥水化后生成的氢氧化钙呈碱性，它与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙，使混凝土失去碱性。混凝土里的钢筋不生锈是因为被碱性混凝土包裹的钢筋表面形成钝化膜的保护层。当混凝土碳化后失去碱性，则其钢筋表面的钝化膜也不存在，从而引起钢筋锈蚀，致使混凝土膨胀。

（五）混凝土的早期体积变化

混凝土浇注后水泥和骨料下沉引起泌水，随着初凝下沉停止，单位用水量愈大，下沉量愈大。水平钢筋会局部妨碍混凝土的沉降，引起沉降裂缝，初凝时沉降终止，可在裂缝处重新抹面压实，裂缝闭合。混凝土的早期收缩主要是水泥浆的收缩，从初凝到终凝这段时间就是混凝土早期收缩的过程，即失去塑性的过程。

二、混凝土的裂缝

（一）干缩裂缝

主要是湿度收缩，混凝土中的多余水份蒸发，随着温度的降低体积减小产生收缩；出现干缩裂缝，一般出现在表层或侧面，宽度多在0.05～0.2mm，没有一定规律性，随着湿度和温度变化而逐渐发展。减小水灰比，初凝后终凝前进行二次抹压，延长养护时间均可减少收缩量。

（二）沉降裂缝

新浇注混凝土的不均匀，沉降裂缝多属于贯穿性裂缝，混凝土沉降时受到钢筋等物体的制约迫使混凝土变形；地基基础不牢固，地基产生沉降，引起混凝土裂缝；由于模板支撑不牢固或拆模过早引起裂缝；斜面浇注混凝土易坍落也会产生裂缝。对结构承载力和整体性有较大影响部位应采用粘钢等方式加固处理；对于普通沉降裂缝及时抹平压实即可。

（三）温度裂缝

温度裂缝是由于混凝土内部温度同表面温度相差较大，混凝土内外温差大，减少约束可防止混凝土裂缝，已形成裂缝可用灌浆和表面封闭修补。

（四）塑性收缩裂缝

又称龟裂。由于表面游离水份蒸发过快，模板吸水和漏水，骨料吸水、水泥用量过多及使用粉砂等原因造成未凝固混凝土脱水，引起收缩。收缩又受到模板、钢筋、基础等的约束而引起拉应力，使不具备一定抗拉强度的混凝土产生裂缝。一般是一些细小裂缝，可在表面抹一层薄砂浆处理，以防钢筋锈蚀。

（五）压力裂缝

由于主要受力钢筋的应力而产生垂直于钢筋走向的裂缝，裂缝宽度一般较大，且延长度或深度方向有明显的变化。当超载或地基下沉引起的应力超过混凝土抗拉强度时，也会产生裂缝，可以采用闭合块或微膨胀水泥灌缝等方法解决。

（六）施工因素裂缝

拆模过早易引起大体积混凝土表面产生裂缝；构件过早起吊或加载也会产生垂直于钢筋的横向裂缝。采用滑模或拉模时裂缝多产生于垂直模板移动的方向，模板提升后出现的裂缝宜随时用力抹压平整。

（七）混凝土内部结构变化形成的微裂缝

混凝土中的空隙、水隙是潜在的微裂缝。在受到荷载时会先遭到破坏，这些部分统称为结构缺陷。骨料同砂浆的界面特别容易集中水隙和潜在的微裂缝，成为混凝土的薄弱部位。水灰比愈大、骨料含量愈多、骨料粒径愈大，结构缺陷也愈大。结构缺陷产生于骨料同砂浆界面上的粘结裂缝和砂浆本身产生的裂缝，由于沉陷、水泥浆的水化、碳化、干燥等因素所引起的收缩，提供了骨料界面裂缝产生的机会。界面的粘结裂缝与砂浆裂缝结合而形成连续裂缝，给混凝土结构造成潜在的危险。

（八）钢筋锈蚀引起混凝土膨胀产生的裂缝

混凝土中的碱性成分能使钢筋表面形成保护性的钝化膜，混凝土碱性愈高，即pH值愈大，保护膜能力愈强。碳化作用破坏了钢筋表面的钝膜，引起钢筋锈蚀，最终因混凝土膨胀出现裂缝。

1.氯离子是导致混凝土中钢筋锈蚀的有害物质，氯离子对钢筋的钝化膜产生局部性的破坏，使钢筋表面引起孔蚀。钢筋混凝土不要掺入含有氯离子的添加剂以免钢筋锈蚀。

2.氧对钢筋的腐蚀。铁接触水中含有的溶解氧会被腐蚀，氧又促进阴极反应加速腐蚀。若氧不参与则钢筋不会腐蚀，透水性低的密实混凝土可防止锈蚀。

3.混凝土的透水性。水灰比对混凝土的透水性有很大影响，减小水灰比是降低透水性，提高钢材耐腐蚀性的好办法。

4.酸类的侵蚀。防止混凝土遭受酸性水的侵蚀，可用煤沥青、橡胶、沥青漆等处理混凝土表面形成耐蚀保护层。

5.盐类的侵蚀。盐类对混凝上的侵蚀比酸类弱，但硫酸盐对混凝上侵蚀破坏比较严重。

（九）碱—骨料反应产生的裂缝

碱骨料反应分3类，碱—硅酸（骨料）反应，碱—硅酸盐反应，碱—碳酸盐反应。

2010-05-19