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开裂问题是混凝土工程的通病，开裂影响结构使用安全、影响服役寿命，且造成巨大经济损失。 工程出现裂缝后，往往出现以下情形： 谁的问题：设计？材料？施工？监管？ 图1 现状：裂缝出现说不清，不可控 本文将回答以下三个问题： （1）混凝土裂缝产生主要原因是什么？ （2）为什么现代混凝土更容易开裂？ （3）混凝土技术发展这么多年仍无法解决裂缝问题？ （4）混凝土裂缝可控么？ 一、混凝土裂缝产生主要原因是什么 混凝土开裂一般由拉应力引起，即当混凝土所受的拉应力大于其抗拉强度时则会产生裂缝。就具体原因而言，如图2所示，混凝土的收缩是引起开裂的主要原因。 图2 混凝土开裂的主要原因
下面具体介绍收缩变形引起的开裂。
该阶段可分为沉降收缩和塑性收缩两类。 沉降收缩：混凝土成型后，颗粒沉降产生的体积收缩。这种收缩在骨料级配较差、加水量过多、混凝土结构厚度较大、硬化较慢以及振捣不足的情况下容易产生，该类裂缝一般平行于钢筋（图3）； 图3 沉降裂缝 塑性收缩：由于水分蒸发引起的收缩，该类裂缝出现在混凝土表层，取向较乱或无明显规律（图4）。 图4 塑性收缩裂缝 干燥收缩裂缝 干燥收缩主要是指在硬化阶段混凝土中水分蒸发引起。其产生机理和塑性收缩基本一致，最大的区别在于二者发生的时间。干燥裂缝如图5所示，其出现时间一般较晚（可长达数年），且裂缝形态受结构尺寸、环境条件影响较大。 图5 干燥开裂 自收缩/温度收缩裂缝 之所以将自收缩和温度收缩放到一起，主要是由于在早期开裂过程中（特别是高强混凝土中）二者往往相互叠加。 自收缩：浇筑成型以后的混凝土在密封条件下表观体积的减小，其根本原因是水泥在水化过程中，体系总体积减小。 温度收缩：混凝土中热量的散失或温度下降引起的收缩。水泥等水化时将会产生放热反应，水泥的水化放热量越大，放热速率越快，混凝土的内外温差越大，产生的收缩量也越大。 图6 温度和自收缩叠加引起的裂缝 图7 温度裂缝（低强混凝土） 温度裂缝、温度和自收缩叠加引起的裂缝较为类似，其特征如下：温降阶段出现，间距较规整；往往为贯穿性裂缝。 二、为什么现代混凝土更容易开裂？ 工程技术人员往往有以下直观印象“现代混凝土更容易裂了”。这主要由于两个方面原因：（1）水泥物理及化学性能变化；（2）混凝土组成及性能变化。 近半个世纪以来，水泥细度的细度翻了一倍（图8），C3A和C3S含量也显著提升，导致水泥放热集中（30cm厚墙体即有较大温升和温降，图9），收缩增大，开裂风险显著增加。 图8 水泥性能变化 图9 墙体结构监测结果 与此同时，水胶比的降低、超细掺合料的使用、强度等级的提升导致混凝土自收缩显著增大，水化放热总量增加，脆性增大，也导致现代混凝土更容易开裂。 三、混凝土技术发展这么多年仍无法解决裂缝问题？ 既然混凝土开裂机理及原因已经较为明确，那为什么裂缝问题仍然无法解决？ （1）虽然知道每种裂缝的原因，但工程现场影响因素太复杂（结构尺寸、环境、原材料、施工等等），缺乏科学、量化的评估方法。 （2）设计上：目前只有大体积混凝土（特别是水工大体积混凝土）有专门的裂缝控制规范。普通混凝土结构往往根据承载力进行设计，主要控制荷载下的裂缝宽度，而基本不考虑材料收缩开裂。 （3）技术上：部分裂缝控制还缺乏有效的关键技术手段。此外，还存在部分材料供应商虚假宣传、以次充好等问题。 四、混凝土裂缝可控么？ 如上所述，裂缝控制问题关键在于以下两个方面：（1）科学的设计方法；（2）抗裂性提升关键技术。针对上述两个问题，江苏苏博特新材料股份有限公司依托高性能土木工程材料国家重点实验室，经过近20年的公关及努力，形成了具有特色的裂缝控制成套技术及方案。
将工程中影响混凝土开裂的各种复杂因素提炼为“水化-温度-湿度-约束多场耦合”这一科学问题，并开发相关计算软件，实现混凝土原材料、结构尺寸、外界条件等因素对抗裂性影响的定量评估。 图10 抗裂性设计方法 在抗裂性提升关键技术方面 形成了针对不同龄期、不同结构形式的抗裂性关键技术（将在后面几期单独进行介绍）。 五、结语 混凝土裂缝控制是一项复杂技术问题，任何技术都应放在“设计-材料-施工-检测”整个过程中综合考虑，而非随便拍着胸脯说“我们可以保证不裂”。与此同时，在科学研究及实践基础上，有信心说：“混凝土裂缝也是可控的”。 未来混凝土裂缝控制应该体现在“抗裂可设计、材料可制备、性能可检测”三个方面，江苏苏博特新材料股份有限公司也正沿着这条路不断深入，接下来几期我们也将针对不同结构形式，结合抗裂性设计方法及关键技术，用4个相关课程进行分别介绍，敬请期待！
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