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摘要：混凝土是目前用量最大的一种建筑材料,广泛应用于工业与民用建筑、农林与城市建设、水利与海港工程。然而,许多混凝土结构在建设与使用过程中出现了不同程度、不同形式的裂缝。这不仅影响建筑物的外观，更危及建筑物的正常使用和结构的耐久性。因此,裂缝问题倍受人们关注。
关键词：结构性裂缝 温度裂缝 收缩裂缝
前言：
近年来，随着预拌混凝土的大力推广应用以及结构形式日趋大型化、复杂化，使得这一问题变得更为突出。然而，混凝土结构的裂缝是一个相当普遍的现象，大量工程实践以及近代科学关于混凝土强度的细观研究都表明结构物的裂缝是不可避免的，它是材料的一种特性。因此，科学地对待裂缝问题是在对裂缝进行分类、研究的基础上，采取有效的措施,将裂缝的有害程度控制在允许的范围内。本文将就混凝土结构中常见裂缝的成因、控制措施以及修补方法作一些浅要分析。
1 混凝土裂缝的分类
根据混凝土裂缝产生的原因，可分为结构性裂缝与非结构性裂缝两大类。
(1)结构性裂缝由各种外荷载引起的裂缝，也称荷载裂缝。它包括由外荷载的直接应力引起的裂缝和在外荷载作用下结构次应力引起的裂缝。
(2) 非结构性裂缝由各种变形变化引起的裂缝。它包括温差，干缩湿胀和不均匀沉降等因素引起的裂缝。这类裂缝是在结构的变形受到限制时引起的内应力造成的。从国内外的研究资料以及大量的工程实践看，非结构性裂缝在工程中占了绝大多数，约为80% ，其中以收缩裂缝为主导。
2 混凝土常见裂缝的成因与控制措施
2.1温度裂缝 温度裂缝是由于混凝土内外温差或季节气温变化过大而形成的。在混凝土浇筑过程中，水泥水化反应将放出大量的热 ，使混凝土内部温度升高并在一定龄期出现温峰，之后下降。由于混凝土内部散热慢而表面散热快，必将在内外形成温差，为协调温度变形，混凝土表面将产生拉应力(即温度应力) ，当超过混凝土抗拉强度后将使之开裂。这种裂缝多为贯穿性的，且较深，严重降低结构的整体刚度；一般在施工结束几个月后出现。此外，在混凝土养护期间，若受到寒流的侵袭，也会在混凝土表面引起裂缝，但较浅，危害性也较小。控制温度裂缝的产生主要是从降低温差入手，可采取以下的防治措施：
(1) 在材料方面，宜采用粉煤灰水泥或C3A和C3S含量低的低热水泥，尽量减少水泥用量，可掺加缓凝高效减水剂；对大体积混凝土,可适当掺入块石；在拌和水中掺冰屑并对骨料进行喷水冷却。
(2) 在施工方面，应合理安排施工工序，改进施工工艺，如浇筑大体积混凝土时，在混凝土中布设水管循环导热或分块分层浇筑；改善结构约束条件，如较长结构要设温度缝或后浇带，在基岩上浇筑时，要铺50～100mm砂层以消除其嵌固作用。
(3) 在设计方面，主要是做好温度应力计算，根据可能产生的温度应力采取相应的构造措施，如适当地配置温度钢筋，分担混凝土温度应力。
2.2收缩裂缝
收缩裂缝是由湿度变化引起的，它占混凝土非结构性裂缝中的主要部分。我们知道,混凝土是以水泥为主要胶结材料，以天然砂、石为骨料加水拌合，经过浇筑成型、凝结硬化形成的人工石材。在施工中，为保证其和易性，往往加入比水泥水化作用所需的水分多4～5 倍的水。多出的这些水分以游离态形式存在，并在硬化过程中逐步蒸发，从而在混凝土内部形成大量毛细孔、空隙甚至孔洞，造成混凝土体积收缩。此外，混凝土硬化过程中水化作用和碳化作用也会引起混凝土体积收缩。根据有关试验测定，混凝土最终收缩量约为0104 %～0106 %。可见，收缩是混凝土固有的物理特性，一般来说，水灰比越大、水泥强度越高、骨料越少、环境温度越高、表面失水越大，则其收缩值越大，也越易产生收缩裂缝。根据收缩裂缝的形成机理与形成时间，工程中常见的收缩裂缝主要有塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝和干燥收缩裂缝三类，此外，还有自身收缩(化学减缩) 裂缝和碳化收缩裂缝。
3.2.1塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝发生在混凝土塑性阶段，终凝之前。其形成原因是混凝土浆体中水分流向表面并迅速蒸发，随着失水的增加，毛细负压产生的收缩力使混凝土表面产生急剧的体积收缩。而此时混凝土尚未形成强度，从而致使混凝土表面开裂。这种裂缝多出现在干热与刮风天气中，裂缝较浅，中间宽、两端细，长短不一，且互不连贯。
3.2.2 沉降收缩裂缝
沉降收缩裂缝约在混凝土浇筑后半小时发生，并在硬化时停止。其形成原因是浆体在浇捣后发生不均匀沉落，粗骨料下沉，水泥净浆上浮，当沉降受抑制(如钢筋或预埋件的阻挡)时使混凝土因剪切而开裂。此外在表面形成的浮浆层也会因泌水而开裂。这种裂缝多出现在混凝土表面，且沿主筋或箍筋通长方向分布，中间宽两端窄，是一种常见的早期裂缝，尤其在泵送施工中更常见。
3.2.3 干燥收缩裂缝
干燥收缩裂缝在混凝土养护完以后才出现。其形成原因主要是由于混凝土硬化后，水分蒸发引起混凝土表面干缩，当干缩变形受到混凝土内部约束时，产生较大的拉应力使混凝土表面被拉裂。干缩裂缝一般产生在表面很浅的位置，多沿构件短方向分布，呈平行线状或网状，严重时可贯穿整个构件截面。
3.2.4 自身收缩裂缝
自身收缩裂缝与外界湿度变化无关，而是由于水泥熟料在水化反应的过程中，反应后生成物的平均密度变小而引起体系的体积收缩(称为化学减缩) 所致。主要是由于自由水转化为水化产物的一部分，使它的比容降低1/4(即0125cm3Pg) 。因此，化学减缩量的大小取决于水泥水化产物中化学结合水量的多少。31115 碳化收缩裂缝碳化收缩裂缝是碳化作用所产生的游离态水蒸发，引起浆体的收缩所致。碳化作用是指大气中的CO2 在有水的条件下与水化产物作用生成CaCO3、铝胶、硅胶以及游离态水，这部分水蒸发引起混凝土体积收缩(称为碳化收缩) ，其实质是碳酸对水泥石的腐蚀作用。一般水泥水化产物的碱度与空气中CO2浓度越高且湿度适中(50%左右) 时，越易发生碳化作用。因此，这种裂缝易出现在干湿交替的环境下，而干燥或水饱和环境下不易出现；且由于裂缝处析出的碳化产物将形成凝胶，阻止CO2进入，故一般仅发生在表面。
对以上收缩裂缝的防治可采取以下措施：
(1) 掺加高效减水剂、泵送剂以尽量降低用水量；施工时，下料不宜过快，并振捣密实。
(2) 对于早期收缩裂缝的防治，除加强早期养护外，宜在混凝土终凝前进行二次抹压，在材料上可掺加促凝剂，且宜采用早期强度高、保水性好的普通硅酸盐水泥；对于干缩裂缝的防治，可以适当延长养护时间，材料上宜选用粉煤灰水泥或中低热水泥等干缩率小的品种。
(3) 尽可能降低水泥用量，增大粗骨料的含量，且宜选用石灰岩作为粗骨料，因为它对收缩的抗裂性优于安山岩和砂岩；应严格控制骨料的含泥量，砂率不宜过大，骨料应具有良好的级配。
(4) 降低自身收缩裂缝的有效方法是尽量使用C3A含量低的水泥，因为硅酸盐水泥熟料中C3A的化学减缩量最大，是C2S的3倍，C4AF的5倍。
(5) 防止碳化收缩裂缝关键是降低生成物的碱度，对新浇混凝土做好湿水养护，而对使用当中的混凝土结构要尽量保持干燥，在CO2等腐蚀性气体含量高的环境下要做好防腐措施。
(6) 混凝土浇筑抹光后要及时用潮湿的草垫或塑料薄膜覆盖，风季施工时应设挡风设施。
小结
混凝土裂缝问题是项技术难题，长期困扰工程界。近年来，随着高早强型水泥的大量使用、商品混凝土泵送施工的大力推广、混凝土强度等级的提高、大体积混凝土的涌现，在取得成效的同时也使裂缝问题更为突出，甚至成为混凝土质量问题的焦点。而目前混凝土裂缝主要是收缩变形和温度变形所致,控制这些裂缝除了广大工程建设人员在设计与施工方面采取相应措施外,也需要科研人员尽快地研制出能减少水泥收缩和水化热的高效材料,从而将裂缝问题降低到最小限度。
参考文献：
[1 ] 王铁梦. 工程结构裂缝控制 北京:中国建筑工业出版社,1997.
[2 ] 李瑞华,梁斌万1 混凝土施工中非结构性裂缝产生原因及防治 施工技术,2002 , (4) 1
[3 ] 鞠丽艳1 混凝土裂缝抑制措施的研究进展[J ]1 混凝土,2002 ,(5) .
关键词：结构性裂缝 温度裂缝 收缩裂缝
前言：
近年来，随着预拌混凝土的大力推广应用以及结构形式日趋大型化、复杂化，使得这一问题变得更为突出。然而，混凝土结构的裂缝是一个相当普遍的现象，大量工程实践以及近代科学关于混凝土强度的细观研究都表明结构物的裂缝是不可避免的，它是材料的一种特性。因此，科学地对待裂缝问题是在对裂缝进行分类、研究的基础上，采取有效的措施,将裂缝的有害程度控制在允许的范围内。本文将就混凝土结构中常见裂缝的成因、控制措施以及修补方法作一些浅要分析。
1 混凝土裂缝的分类
根据混凝土裂缝产生的原因，可分为结构性裂缝与非结构性裂缝两大类。
(1)结构性裂缝由各种外荷载引起的裂缝，也称荷载裂缝。它包括由外荷载的直接应力引起的裂缝和在外荷载作用下结构次应力引起的裂缝。
(2) 非结构性裂缝由各种变形变化引起的裂缝。它包括温差，干缩湿胀和不均匀沉降等因素引起的裂缝。这类裂缝是在结构的变形受到限制时引起的内应力造成的。从国内外的研究资料以及大量的工程实践看，非结构性裂缝在工程中占了绝大多数，约为80% ，其中以收缩裂缝为主导。
2 混凝土常见裂缝的成因与控制措施
2.1温度裂缝 温度裂缝是由于混凝土内外温差或季节气温变化过大而形成的。在混凝土浇筑过程中，水泥水化反应将放出大量的热 ，使混凝土内部温度升高并在一定龄期出现温峰，之后下降。由于混凝土内部散热慢而表面散热快，必将在内外形成温差，为协调温度变形，混凝土表面将产生拉应力(即温度应力) ，当超过混凝土抗拉强度后将使之开裂。这种裂缝多为贯穿性的，且较深，严重降低结构的整体刚度；一般在施工结束几个月后出现。此外，在混凝土养护期间，若受到寒流的侵袭，也会在混凝土表面引起裂缝，但较浅，危害性也较小。控制温度裂缝的产生主要是从降低温差入手，可采取以下的防治措施：
(1) 在材料方面，宜采用粉煤灰水泥或C3A和C3S含量低的低热水泥，尽量减少水泥用量，可掺加缓凝高效减水剂；对大体积混凝土,可适当掺入块石；在拌和水中掺冰屑并对骨料进行喷水冷却。
(2) 在施工方面，应合理安排施工工序，改进施工工艺，如浇筑大体积混凝土时，在混凝土中布设水管循环导热或分块分层浇筑；改善结构约束条件，如较长结构要设温度缝或后浇带，在基岩上浇筑时，要铺50～100mm砂层以消除其嵌固作用。
(3) 在设计方面，主要是做好温度应力计算，根据可能产生的温度应力采取相应的构造措施，如适当地配置温度钢筋，分担混凝土温度应力。
2.2收缩裂缝
收缩裂缝是由湿度变化引起的，它占混凝土非结构性裂缝中的主要部分。我们知道,混凝土是以水泥为主要胶结材料，以天然砂、石为骨料加水拌合，经过浇筑成型、凝结硬化形成的人工石材。在施工中，为保证其和易性，往往加入比水泥水化作用所需的水分多4～5 倍的水。多出的这些水分以游离态形式存在，并在硬化过程中逐步蒸发，从而在混凝土内部形成大量毛细孔、空隙甚至孔洞，造成混凝土体积收缩。此外，混凝土硬化过程中水化作用和碳化作用也会引起混凝土体积收缩。根据有关试验测定，混凝土最终收缩量约为0104 %～0106 %。可见，收缩是混凝土固有的物理特性，一般来说，水灰比越大、水泥强度越高、骨料越少、环境温度越高、表面失水越大，则其收缩值越大，也越易产生收缩裂缝。根据收缩裂缝的形成机理与形成时间，工程中常见的收缩裂缝主要有塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝和干燥收缩裂缝三类，此外，还有自身收缩(化学减缩) 裂缝和碳化收缩裂缝。
3.2.1塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝发生在混凝土塑性阶段，终凝之前。其形成原因是混凝土浆体中水分流向表面并迅速蒸发，随着失水的增加，毛细负压产生的收缩力使混凝土表面产生急剧的体积收缩。而此时混凝土尚未形成强度，从而致使混凝土表面开裂。这种裂缝多出现在干热与刮风天气中，裂缝较浅，中间宽、两端细，长短不一，且互不连贯。
3.2.2 沉降收缩裂缝
沉降收缩裂缝约在混凝土浇筑后半小时发生，并在硬化时停止。其形成原因是浆体在浇捣后发生不均匀沉落，粗骨料下沉，水泥净浆上浮，当沉降受抑制(如钢筋或预埋件的阻挡)时使混凝土因剪切而开裂。此外在表面形成的浮浆层也会因泌水而开裂。这种裂缝多出现在混凝土表面，且沿主筋或箍筋通长方向分布，中间宽两端窄，是一种常见的早期裂缝，尤其在泵送施工中更常见。
3.2.3 干燥收缩裂缝
干燥收缩裂缝在混凝土养护完以后才出现。其形成原因主要是由于混凝土硬化后，水分蒸发引起混凝土表面干缩，当干缩变形受到混凝土内部约束时，产生较大的拉应力使混凝土表面被拉裂。干缩裂缝一般产生在表面很浅的位置，多沿构件短方向分布，呈平行线状或网状，严重时可贯穿整个构件截面。
3.2.4 自身收缩裂缝
自身收缩裂缝与外界湿度变化无关，而是由于水泥熟料在水化反应的过程中，反应后生成物的平均密度变小而引起体系的体积收缩(称为化学减缩) 所致。主要是由于自由水转化为水化产物的一部分，使它的比容降低1/4(即0125cm3Pg) 。因此，化学减缩量的大小取决于水泥水化产物中化学结合水量的多少。31115 碳化收缩裂缝碳化收缩裂缝是碳化作用所产生的游离态水蒸发，引起浆体的收缩所致。碳化作用是指大气中的CO2 在有水的条件下与水化产物作用生成CaCO3、铝胶、硅胶以及游离态水，这部分水蒸发引起混凝土体积收缩(称为碳化收缩) ，其实质是碳酸对水泥石的腐蚀作用。一般水泥水化产物的碱度与空气中CO2浓度越高且湿度适中(50%左右) 时，越易发生碳化作用。因此，这种裂缝易出现在干湿交替的环境下，而干燥或水饱和环境下不易出现；且由于裂缝处析出的碳化产物将形成凝胶，阻止CO2进入，故一般仅发生在表面。
对以上收缩裂缝的防治可采取以下措施：
(1) 掺加高效减水剂、泵送剂以尽量降低用水量；施工时，下料不宜过快，并振捣密实。
(2) 对于早期收缩裂缝的防治，除加强早期养护外，宜在混凝土终凝前进行二次抹压，在材料上可掺加促凝剂，且宜采用早期强度高、保水性好的普通硅酸盐水泥；对于干缩裂缝的防治，可以适当延长养护时间，材料上宜选用粉煤灰水泥或中低热水泥等干缩率小的品种。
(3) 尽可能降低水泥用量，增大粗骨料的含量，且宜选用石灰岩作为粗骨料，因为它对收缩的抗裂性优于安山岩和砂岩；应严格控制骨料的含泥量，砂率不宜过大，骨料应具有良好的级配。
(4) 降低自身收缩裂缝的有效方法是尽量使用C3A含量低的水泥，因为硅酸盐水泥熟料中C3A的化学减缩量最大，是C2S的3倍，C4AF的5倍。
(5) 防止碳化收缩裂缝关键是降低生成物的碱度，对新浇混凝土做好湿水养护，而对使用当中的混凝土结构要尽量保持干燥，在CO2等腐蚀性气体含量高的环境下要做好防腐措施。
(6) 混凝土浇筑抹光后要及时用潮湿的草垫或塑料薄膜覆盖，风季施工时应设挡风设施。
小结
混凝土裂缝问题是项技术难题，长期困扰工程界。近年来，随着高早强型水泥的大量使用、商品混凝土泵送施工的大力推广、混凝土强度等级的提高、大体积混凝土的涌现，在取得成效的同时也使裂缝问题更为突出，甚至成为混凝土质量问题的焦点。而目前混凝土裂缝主要是收缩变形和温度变形所致,控制这些裂缝除了广大工程建设人员在设计与施工方面采取相应措施外,也需要科研人员尽快地研制出能减少水泥收缩和水化热的高效材料,从而将裂缝问题降低到最小限度。
参考文献：
[1 ] 王铁梦. 工程结构裂缝控制 北京:中国建筑工业出版社,1997.
[2 ] 李瑞华,梁斌万1 混凝土施工中非结构性裂缝产生原因及防治 施工技术,2002 , (4) 1
[3 ] 鞠丽艳1 混凝土裂缝抑制措施的研究进展[J ]1 混凝土,2002 ,(5) .