摘要：混凝土的主要缺點是抗拉強度低，難以獨立承擔拉應力，易于開裂。而本文正是針對混凝土裂縫形成機理的研究。
關鍵詞：混凝土,裂縫,形成機理
1.混凝土裂縫形成機理
1.1混凝土裂縫的分類情況
混凝土裂縫可按產生原因、有害程度、深度與結構截面尺寸關系等因素進行分類，不同的分類標準表征著不同的意義。
1.1.1按產生原因分類
(l)荷載作用引發的裂縫(結構性裂縫約占10%);
(2)變形作用引發的裂縫(非結構性裂縫約占80%);
(3)混合作用(荷載與變形共同作用)所致的裂縫(約占5%一10%);
(4)堿骨料反應造成的裂縫(AAR、ASR堿硅酸反應、堿碳酸鹽反應，超量CaO，MgO膨脹應力引起的裂縫所占比例小于1%);
(5)慣性力引起的裂縫。
1.1.2按裂縫的有害程度分類
(1)有害裂縫(輕度，其寬度略超規定20%;中度。超規定50%;重度，超規定100%)指貫穿結構截面的裂縫及淺層裂縫(抵達受力鋼筋部位)，對有抗滲、防腐、防輻射有特殊要求的有害裂縫寬度應根據具體要求專門規定;
(2)無害裂縫(微觀裂縫，表面裂縫，一定程度宏觀裂縫)，微觀裂縫屬于混凝土這種脆性材料的固有缺陷，它的寬度只有2月m一5月m，主要有粘著裂縫、水泥石裂縫和骨料裂縫三種，以上三種微觀裂縫，以粘著裂縫和水泥石裂縫居多，而骨料裂縫較少。微觀裂縫在混凝土中的分布是不規則的，沿截面是不貫穿的。因此，有微觀裂縫的混凝土可以承受拉力，但結構物的某些受拉力較大的薄弱環節，微觀裂縫在拉力作用下，很容易申連貫穿全截面，最終導致較早的斷裂。當表面裂縫超過允許寬度，長度較短，斷斷續續，對使用功能有影響時，仍按有害裂縫處理。
1.1.3按裂縫深度(h)與截面厚度(H)關系分類
(l)表面裂縫(h三0.IH)，混凝上內部溫度高、表面溫度低，則形成溫度梯度，使混凝土內部產生壓應力，而表面產生拉應力，當拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時，混凝土表面就會產生裂縫。
(2)淺層裂縫(h<0.5H)，此類裂縫并不會危及結構的安全，但因其有進一步發展的可能性，必須適當加以控制。
(3)深層裂縫 (0.SH三h
(4)貫穿裂縫(h=H)，混凝土澆筑一定時間后，水泥水化熱基本已釋放，混凝土從最高溫度開始逐漸降溫，降溫的結果引起混凝土收縮，再加上混凝土中多余水分蒸發等引起的體積收縮變形，受到地基和結構邊界條件的約束，不能自由變形，導致產生拉應力，當該拉應力超過混凝土即時極限抗拉強度時，混凝土整個截面就會產生貫穿性裂縫。貫穿裂縫是危害最大的一種裂縫，它切斷了結構的全斷面，破壞了結構的整體性、耐久性、防水性等，影響結構的正常使用[27l。所以，應當采取一切措施，堅決控制貫穿裂縫的產生。
2.大體積混凝土溫度裂縫成因分析
大體積混凝土早期溫度裂縫的產生與多種因素相關聯，主要涉及水泥水化熱、內外約束情況、外界氣溫走勢、鹼收縮變形等方面
3.水泥水化熱的影響
水泥在水化反應過程中產生大量的水化熱，這成為大體積混凝土內部溫升的主要熱量來源，試驗證明每克普通硅酸鹽水泥放出的熱量可達500J。由于大體積混凝土截面尺寸大及混凝土導熱性能較差，水化熱集聚在硅結構內部難以散失，所以會引起混凝土結構內部溫度急驟攀升。實測資料顯示l29]，由水化熱引發的溫升值，在水利水電工程中大都集中于15℃一25℃，而在建筑工程中絕大多數在20℃一30℃之間。水泥水化熱引起的混凝土溫升與所采用的水泥品種和水泥用量有關。一般來說，當水泥中的硅酸三鈣和鋁酸三鈣的含量高時，水化熱就會較大，而且集中在早期;混凝土中水泥用量大，水化熱也會隨之增大。大體積混凝土測溫試驗研究表明，水泥水化熱在1一3d內放出的熱量最多，大約占總水化熱量的50%左右，而且在此期間溫升梯度最大;混凝土內部溫度極值一般出現在澆筑完成后的3~5d內。
4.內外約束條件的影響
混凝土內外溫度的升降與必然引起體積變化，在收與縮的變形過程中，限制其自由變形的阻力即來自于約束作用，按照約束因素在混凝土體內與體外的不同，可以將其分為內約束與外約束。大體積混凝土結構與其體外結構之間的約束作用稱為外約束。混凝土內部各單元之間的相互約束稱為內約束。按照約束對混凝土結構的限制程度，可以將外約束分為自由體、彈性約束、全約束三類因閱。
澆筑成型之后的大體積混凝土結構與地基緊密相連，當其由溫度變化所致的體積變形受到下部接觸面層的阻礙時，外約束應力便會立即出現，并且它的大小與結構變形程度成正比。混凝土結構受到早期溫升作用后體積會發生膨脹，此時結構與外約束面之間的約束力為壓應力，由于開始時混凝土的彈性模量較小，應力松弛與徐變相對較大，繼而使得混凝土結構與基礎面層之間的連接不夠緊密，故這一階段的壓應力較小。然而，當砼內部溫度走低時，會產生較大的拉應力，如果大于砼的即時極限抗拉強度值，砼結構必將出現深度垂直裂縫。
當混凝土結構的變形處于全約束的情形下時，結構的形變等于溫差與砼線膨脹系數之積，即 若 :值大于砼的極限拉伸值 ，裂縫便會出現。一般情況下，全約束條件是不可能出現的，加之混凝土尚有徐變變形的影響，因而即使砼結構內外溫差達到25一30℃，也并不一定會產生裂縫。據此可知，設法改善砼結構的約束狀況與其里表溫差，是大體積砼裂控工作的重點內容。
5.外界環境溫度走勢的影響
處于施工期的大體積混凝土結構對外界環境溫度的走勢十分敏感，外界氣溫的波動是大體積混凝土裂縫形成的主要誘因之一[34]。水泥水化熱的絕熱溫升、硅的澆筑溫度及結構物的散熱溫度疊加后構成了混凝土的內部溫度。硅的澆筑溫度與夕卜界環境溫度緊密相關，外界環境溫度值越高，鹼的澆筑溫度也越高;當遇到外界溫度下降的天氣時，混凝上的降溫幅度將會增大，尤其是環境溫度驟降，會大幅度提高混凝土里表的溫差梯度，隨之伴生超限的溫度應力，進而導致大體積混凝土結構產生溫度裂縫。
由于截面尺寸大，水化熱難以散失等不良因素的作用，致使大體積混凝土的內部溫度極值可達到80℃以上，而且持續時間較長閱。因此，研究和采取合理的溫度控制措施，嚴格控制混凝土面層溫度與外界氣溫的差值，是防止混凝土裂縫產生的另一個重要措施。
6.混凝土收縮變形的影響
混凝土收縮變形的影響，主要包括沉縮變形、干縮變形及水泥的合縮三個方面。
6.1混凝土的沉縮變形
混凝土拌合物是固體顆粒(水泥和集料)、水和空氣交混而成的三相體系。澆灌成型后，絕大部分空氣逸出，固體粒子互相接觸，形成一個孔隙中充滿著水的空間構架。
6.2混凝土的干縮變形
混凝土硬化以后，仍然含有相當數量的可以蒸發的水。如果暴露在干燥空氣之中(相對濕度低于95%)，這些水必將逐漸蒸發離去。與此同時，混凝土的外包體積將有相應的減縮。這種體積變化稱為混凝土的干縮。單位體積混凝土發生的體積減縮除以3稱為干縮率。
6.3水泥的合縮
水泥化合物與水化合時，只有一部分水進入反應產物的結構，而另外還需要一部分水用以填補反應物結構中的空格而被耗費掉。
參考文獻：
[1]李志清等.大體積混凝土底板施工裂縫的控制[J].沈陽建筑工程學院學報，2000，16(l):14一16.
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[3]馮乃謙.新實用混凝土大全「M〕.北京:科學出版社，2005:336一338.
