桂林理工大学博文管理学院 广西桂林 541006
摘要：混凝土结构的裂缝问题是一个复杂、常见而又难以控制的问题。随着混凝土施工技术的发展，混凝土结构的应用范围日益扩大，高强、特种混凝土不断推广使用，并且大体积、一次性浇筑混凝土结构日趋增多，使得混凝土裂缝的控制变得更为复杂。因此，分析混凝土非结构性裂缝发生的因素和发展的趋势，从组成材料、施工技术和施工环境等方面加以控制是十分必要的。
关键词：混凝土；抗腐蚀性；耐久性；裂缝成因；控制措施
前言
混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶凝材料，颗粒状集料（也称为骨料），水，以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材。对于国内混凝土裂缝成因和控制的情况来说，在《混凝土结构设计规范》（GB50010.2002）中，已对我国混凝土结构设计中所要求的混凝土材料以及强度等级有了很明确的研究说明，对于我国的混凝土裂缝成因和控制更注重于混凝土所使用的方法以及其基础构造的研究，通过从基本的混凝土形成研究着手，探讨是否能从各项材料亦或者是施工方面加强混凝土的强度以及耐久性等控制裂缝成因的重要方面，以此来加强混凝土的稳定性，进而研究混凝土的裂缝成因以及对混凝土裂缝起到有效的控制作用。
1.混凝土的变形性能
混凝土的变形包括非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。非荷载下的变形，分为混凝土的化学收缩、干湿变形及温度变形，也称为体积变形；；荷载作用下的变形，分为短期荷载作用下的变形——徐变，多次重复加载作用下以及荷载长期作用下的变形。
1.1 混凝土的收缩、膨胀及温度变形
混凝土在空气中结硬时其体积会缩小，这种现象称为混凝土的收缩；而混凝土在水中结硬时体积会膨胀，称为混凝土的膨胀。收缩和膨胀是混凝土在不受力情况下因体积变化而产生的变形。混凝土产生收缩的原因，-般认为是凝胶体本身的体积收缩（凝缩）以及混凝土因失水产生的体积收缩（干缩）共同造成的。图所示为原铁道部科学研究院对混凝土自由收缩所作的试验曲线，可见收缩变形也是随时间而增长的。结硬初期收缩变形发展很快，以后逐渐减慢，整个收缩过程可延续两年左右。蒸汽养护时，由于高温高湿条件能加速混凝土的凝结和硬化过程，减少混凝土中水分的蒸发，因而混凝土的收缩值比常温养护时小。一般情况下，普通混凝土的最终收缩应变[21]约为（4~8）X10-4，是其轴心受拉峰值应变的3~5倍，成为其内部微裂缝和外表宏观裂缝发展的主要原因。
当混凝土受到各种制约不能自由收缩时，将在混凝土中产生拉应力，甚至导致混凝土产生收缩裂缝。在钢筋混凝土构件中，钢筋因混凝土收缩受到压应力，而混凝土则受有拉应力，当混凝土收缩较大、构件截面配筋又较多时，混凝土构件将产生收缩裂缝。
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2.简单受力状态下混凝土的强度
2.1轴心抗压强度
由于压力试验机压板对于试件的边界约束影响区域有限，当立方抗压强度试件的高度增加时，试件中部所受的影响逐渐减小，试件受压破坏的强度指标逐渐降低。在试验中发现，当试件高度增加至宽度的3倍以上时，试件的强度指标不再降低，而是趋于稳定，说明此时试件中部受压破坏截面已经不再受边界约束的影响，其破坏体现出混凝土材料本身的破坏强度。
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2.2抗拉强度
与受压强度相比，混凝土的抗拉强度很低，虽然有一定的强度，但一般不作为计算依据。在实际结构设计中，凡是混凝土的受拉区均配有钢筋来承担拉应力，也不考虑混凝土的抗拉强度，在拉力的作用下，混凝土是开裂的，钢筋混凝土是带裂缝工作的。但是对于特殊建筑物，如抗渗型要求较高的水池、地下室的外墙等，混凝土的抗裂性的高低是保证不发生渗漏的主要因素，此时特别需要使用混凝土的受拉强度进行抗裂计算。
3.高性能混凝土产生裂缝的原因
3.1温度裂缝
混凝土施工中，浇筑捣实后的混凝土，在早期凝结硬化阶段，受到急剧升温或急剧降温，混凝土产生温差变化，现在施工的高强度混凝土没有采取测温手段来掌握混凝土的中心温度与环境温度与混凝土表面温度的温差变化大小，而只是依靠混凝土强度来控制拆模时间，这样很容易造成混凝土的温差裂缝影响混凝土的耐久性能。
3.2沉陷裂缝
在桥梁台座设计时，地基承载力设计有偏差造成地基在荷载的作用下承载力下降，或者桥梁台座长时间受到水的浸泡也会使地基承载力下降，桥梁台座中间地基沉陷，裂缝发生在梁体的中部，两端沉陷裂缝会在距梁端的三分之一至四分之一范围内。
3.3干湿变形裂缝
高性能混凝土周围环境的温度变化，会产生干缩湿胀缝这种变形是由于混凝土中水分的变化所致，混凝土中的水分为凝胶粒子表面的吸附水、自由水、毛细管水等3种，当毛细管水和粒子表面的吸附水发生变化时，混凝土就会产生干湿变形，由此产生附加应力，当这种应力超过混凝土的抗拉强度时就会产生裂缝。
3.4塑性裂缝
俗称龟裂，当混凝土本身温度与外界温度相差悬殊，或本身温度长时间过高，而气候又很干燥时，便会出现塑性裂缝。
3.5施工不当造成的裂缝
如横板支撑刚度不足或拆模过早，均可能引起混凝土开裂；混凝土养护不当，浇筑振捣过程中振捣时间长，特别是早期养护不及时也能产生裂缝。
4.裂缝控制预防措施
4.1温度裂缝预防
主要是原材料的选择和施工工艺控制，选用水化热较低的水泥，在满足混凝土强度的前提下，减少水泥用量，适当加入矿物掺和料（粉煤灰、硅粉、矿渣超细粉等）可明显降低水泥水化热，降低混凝土内部升温，有利于改善混凝土的和易性，矿物掺和料在混凝土中主要起填充作用，加强了混凝土的密实性，提高了混凝土的工作性、耐久性、强度，降低了混凝土的弹性模量以减少混凝土的收缩。
4.2沉陷裂缝预防措施
准确确定桥梁台座在不利情况下的承载力，桥梁台座必须配置钢筋，防止桥梁台座断裂沉陷。
4.3干湿裂缝预防措施
尽量减少单方混凝土水泥用量，降低水灰比，减少用水量、减少混凝土的自身收缩。
4.4施工不当造成的裂缝预防措施
横板和支撑要求有足够的刚度，防止施工荷载作用下模板变形大造成开裂。加强混凝土的早期养护，适当延长养护时间。养护及时能提高混凝土的抗拉强度和极限拉伸应变。要掌握气候变化，特别在气温高，湿度低或风大的情况下需要采取覆盖措施减少水分蒸发。高性能混凝土水灰比低，流动性大，在浇筑振捣过程中应防止过振，适当减少振捣时间，拉大振捣间距可以避免粗骨料下沉造成的混凝土内部结构的改变，从而避免桥梁腹部产生裂缝。
5.总结
高强度混凝土的裂缝不但会影响结构的耐久性能，疲劳强度还会使预应力混凝土发生预应力损失以及使一些超静定结构产生不利的影响。其产生原因既有必然性也有偶然性，必然性是指其本身的一些特性，偶然性是指人为因素造成的一些特性，要针对不同的原因采取不同的措施，对症下药。在施工过程中，从原材料的选用到施工工艺技术的改进，层层把关就会避免混凝土结构产生裂缝，保证高性能混凝土结构的安全。
参考文献：
[1]混凝土结构设计原理（按规范GB 50010 -2010 及局部修订编写）.-3版，中国建筑工业出版社（2015）
[2]牛旭婧.聚丙烯粗纤维对高强混凝土高温后性能影响[D]，燕山大学（2013）
[3]《混凝土结构设计规范》（按规范GB50010-2010及局部修订编写）.-1版，武汉理工大学出版社出（2010）
[4]混凝土结构设计原理（按规范GB 50010 -2010 及局部修订编写）.-2版.中国建筑工业出版社（2011）