摘要：從變形和收縮的角度對混凝土裂縫成因加以分析，提出了相應的控制措施。
　　關鍵詞：混凝土；裂縫；控制
　　0前言
　　混凝土外觀質量是目前工程施工中必須嚴格控制的，特別是隨著國家不斷加大城市基礎設施和高速公路建設的投資規模,混凝土工程越來越多,業主對混凝土外觀質量的要求也越來越高｡如何提高混凝土的外觀質量,已經成為土建施工中的一個重要課題｡而裂縫是混凝土外觀質量的一個重要指標。
　　公路工程中，小橋涵結構物眾多，在公路建設中采用的鋼筋混凝土蓋板型通道涵洞，其涵臺多采用素混凝土結構，在工程建設過程中，筆者發現，一定數量的混凝土涵臺，尚未加載，已發生表面微小裂紋，假以時日，加之涵洞完成后荷載的影響，裂紋將會發展擴大，給結構的安全性帶來隱患。本文僅從變形和收縮的角度對混凝土裂縫成因加以分析。
　　1裂縫的成因
　　現代混凝土科學已經證實，在尚未受荷的混凝土結構中存在肉眼不可見的微觀裂縫，據此有些學者建立了混凝土構造模型，并通過彈性理論計算，從理論上證明變形約束應力可以引起微裂縫。一般認為，混凝土的裂縫主要有以以下三種形式存在[1]：
　　（1） 粘著裂縫：骨料與水泥石的粘結面上的裂縫，主要沿骨料周圍出現；
　　（2） 水泥石裂縫：水泥漿中裂縫，出現在骨料與骨料之間；
　　（3） 骨料裂縫：骨料本身的裂縫。
　　混凝土的微裂縫主要指粘著裂縫和水泥石裂縫，微裂縫是肉眼不可見的，肉眼可見裂縫范圍一般以0.05mm為界，大于或等于0.05mm的微裂縫稱為宏觀裂縫，宏觀裂縫是微觀裂縫擴展的結果。
　　1.1干燥收縮引起裂縫
　　混凝土的干燥收縮指混凝土停止養護后，在不飽和空氣中失去內部毛細孔和凝膠孔的吸附水而發生的不可逆收縮。水泥石中的凝膠體在范德華力作用下，吸引周圍的凝膠顆粒，并使其相鄰表面緊密接觸。當凝膠體表面吸附水時，產生拆開壓力。拆開壓力隨吸附水膜的厚度的增加（相對濕度增加）而增大，當拆開壓力超過范德華力時，拆開壓力迫使凝膠顆粒分開引起膨脹；相對濕度降低時，拆開壓力減小，凝膠顆粒繼續在范德華力的作用下吸引在一起，產生收縮。干燥收縮是造成早期開裂的重要原因。
　　1.2溫度收縮引起裂縫
　　溫度收縮主要是由于混凝土內部溫度隨水泥水化而升高，最后又冷卻到環境溫度時產生的收縮。可表述為：
　　
　　式中：εt——混凝土的溫度變形；
　　αt——混凝土的熱膨脹系數；
　　ΔT——混凝土的溫度變化。
　　假定混凝上的熱膨脹系數為10×10-6/℃，則溫度下降15℃造成的熱收縮量為150×10-6，如果混凝土的彈性模量為20GPa，熱應變受完全約束所產生的彈性拉應力為3.0MPa。
　　1.3化學收縮引起裂縫。
　　水泥水化后，固相體積增加，但水泥—水體系的絕對體積則減小，其原因是水化產物與反應物的密度不同。大部分硅酸鹽水泥漿體完全水化后，體積的減縮總量為7～9％。在硬化前，所增加的固相體積填充原來被水所占據的空間，使水泥石密實，而宏觀體積減縮；在硬化后，宏觀體積不變而水泥—水體系減縮后形成內部孔隙。[2]
　　1.4塑性收縮引起裂縫。
　　塑性收縮是指混凝土由于表面失水而產生的收縮，發生在混凝土硬化的塑性階段。
　　混凝土在新拌狀態下，拌合物的顆粒之間充滿著水，如果養護不足，表面失水（蒸發）速率超過內部水向表面遷移的速率時，就會使毛細管中產生負壓，漿體產生塑性收縮。在干燥前，新拌混凝土粒子間充滿水分，澆注后，固體粒子沉降水分上升（泌水），形成一層表面水。水泥凈漿浮至混凝土表面產生外分層，水泥漿浮至粗集料下方，產生內分層。如果沉降均勻發展就不會產生裂縫，但事實上往往由于粗集料的阻礙會產生差異沉降而開裂。
　　2裂縫的控制措施
　　2.1低水灰比抑制干縮
　　混凝土的干縮比其他各種收縮都重要。水泥凈漿的收縮和水泥的細度及水灰比有關，較粗的熟料顆粒水化不完全的核心有類似于集料抑制混凝土收縮的作用。細顆粒的熟料水化較完全，細顆粒較多時，凝膠產生得更多，可增加收縮。當水灰比很低時，未水化的水泥顆粒較多，對干縮是有抑制作用的。在混凝土的配合比設計中，在保證施工和易性的前提下，采用較低的水灰比，有利于抑制干縮。
　　2.2高集灰比抑制收縮
　　混凝土的收縮Sc與水泥凈漿收縮Sp之比取決于集料的含量a，即
　　Sc=Sp（1-a）n
　　式中n——經驗系數，變動于1.2-1.7之間。
　　在配合比和其他條件相同的條件下，集料彈性模量不同時，混凝土的收縮值也不同。在一定范圍內提高混凝土的集灰比無疑有利于抑制收縮。
　　2.3降低混凝土溫度、延緩混凝土的凝結速率控制塑性收縮和溫度收縮。
　　澆搗成型后，采取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進行養護，以防止由于混凝土內外溫差過大而引起的溫度裂縫。
　　3工程實例
　　以正在建設中的湖南省衡陽至桂陽高速公路某合同段通道涵洞臺身為例，該合同段通道涵洞臺身設計為C30混凝土。表一列出了2種C30混凝土不同配合比。
　　表一
　　

　　在施工過程中，施工單位注意加強質量控制，強調精細化施工，澆搗成型后，蓄水保溫措施得力，表面覆蓋濕麻袋加強混凝土養護。該2種配合比的混凝土臺身表觀質量良好，均未見微裂紋。
　　表中1號混凝土與2號混凝土，其水灰比均為0.43，作為C30混凝土而言，該水灰比均屬于較低；1號混凝土集灰比為5.02，2號混凝土集灰比為4.24，1號混凝土集灰比較2號混凝土稍高，這無疑利于該混凝土抑制收縮。加之減水劑的減水效果，1號混凝土比2號混凝土的外觀質量更好。
　　4結語
　　從上述影響混凝土開裂的各種因素可知，收縮在混凝土的開裂中處于舉足輕重的地位，在現場施工環境中，應對混凝土的收縮開裂進行綜合分析。同時，為了使混凝土結構具有最小的開裂危險，要求材料具有以下特性：
　　（1） 較低的彈性模量，以使一定收縮量所引起的彈性拉伸應力較小；
　　（2） 較高的抗拉強度，以使拉應力超過材料的抗拉強度而使材料開裂的危險減小；
　　（3） 較高的斷裂韌性，以使微裂縫的擴展變的困難。
　　
　　參考文獻：
　　[1]王鐵夢.工程結構裂縫控制.中國建筑工業出版社,1997
　　[2]吳中偉，廉惠珍.高性能混凝土.北京：中國鐵道出版社，1999