混凝土为什么收缩变形（为什么混凝土收缩会引起开裂？）

一、混凝土收缩的原因

由于混凝土组成、配比、养护工艺等原因，混凝土在凝结过程中体积会收缩，硬化初期的收缩主要是水泥水化凝结过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内自由水份蒸发而引起的干缩。

混凝土收缩后形成的表面龟裂

混凝土收缩后形成的竖向裂纹

其中混凝土的组成、配比是影响混凝土收缩的重要因素，水泥的用量多，水灰比大，收缩就越大。骨料的级配好、密度大、弹性模量高、粒径大可减小混凝土的收缩。这是因为骨料对水泥凝结时的收缩有制约作用。粗骨料所占体积越大、强度越高，对收缩的制约作用就越大。另外，混凝土干燥失水也是引起混凝土收缩的重要原因，所以混凝土的养护条件，使用环境的湿度，以及凡是影响混凝土中水份保持的因素，都会对混凝土的收缩有影响。

二、约束形式对混凝土收缩性质和裂纹形成的影响

当混凝土自发收缩变形受到外部或内部约束时，混凝土会产生拉应力。如果混凝土强度又低，那么混凝土开裂的可能性就很大。混凝土构件会产生一些肉眼可见的裂纹或一些隐性裂纹，这样会对混凝土的强度和混凝土构件的力学性能产生不利影响。下面我们就通过一些简单的动画，针对不同约束单独作用时对混凝土收缩性质及裂纹形成的影响做一个简单的阐述。

1、首先我们先了解混凝土在理想状态下的自由收缩性质，假如混凝土的体积不大，收缩时没有受到任何外力的制约和约束，混凝土的匀质性也很好，表面和内部失水也基本均匀，湿度一致。那么混凝土在收缩时就不会产生拉应力，混凝土表面和内部不会出现裂纹。

在理想状态时混凝土的自由收缩

2、体积比较大的混凝土成型后，如果养护不当，受到风吹日晒，混凝土表面水分散失很快，收缩大，而混凝土内部水分散失很小，湿度变化小，收缩也小，因而混凝土表面收缩变形受到内部混凝土的约束，表面产生拉应力，引起混凝土表面开裂。

体积比较大的混凝土表面失水快，收缩大，而内部湿度变化小，收缩也小，表面收缩受到内部混凝土的制约

3、混凝土在硬化过程或因养护不当失水时，如果混凝土收缩时没有受到地面或模具的任何约束，混凝土内外湿度相差也不大，那么混凝土的上下表面与内部就会收缩一致，不会产生拉应力，也不会出现裂纹。

混凝土构件没有受到地面和模具约束时的收缩

4、混凝土在硬化过程或因养护不当失水时，由于下部混凝土收缩时受到地面约束，收缩小，上部表面混凝土收缩时未受到约束，收缩大。因而上部表面混凝土的收缩变形受到下部混凝土的制约，上下收缩不一致，上部混凝土的表面出现拉应力，引起上部混凝土表面开裂。

混凝土构件下部受到地面的约束，上部表面未受到约束时的收缩

5、混凝土在硬化过程或因养护不当失水时，如果混凝土与钢筋之间没有粘接力，混凝土收缩时内部没有受到钢筋的内约束，外部也没有受到任何外约束，混凝土内外湿度相差也不大，那么混凝土沿轴线方向收缩一致，不会产生拉应力，表面也不会出现裂纹。

混凝土构件内部没有受到钢筋的内约束，外部也没有受到任何外约束时的收缩

6、混凝土在硬化过程或因养护不当失水时，由于混凝土与钢筋之间有粘接力，混凝土内部沿轴线方向收缩时受到钢筋的约束，收缩小，外部表面混凝土收缩时未受到任何外约束，收缩大。因而外部表面混凝土收缩变形受到沿钢筋轴线方向内部混凝土的制约，收缩不一致，外部表面混凝土出现拉应力，引起外部表面混凝土开裂。

混凝土构件内部受到钢筋的内约束，外表面没有受到任何约束时的收缩

7、混凝土在硬化过程或因养护不当失水时，由于圆形混凝土外壁收缩受到钢模的约束，收缩小，圆形混凝土内壁没有受到任何约束，收缩大，因而混凝土内壁收缩变形受到外壁混凝土的制约，内外壁收缩不一致，混凝土内壁出现拉应力，引起混凝土内壁表面开裂。

混凝土外壁受到钢模的外约束，内壁没有受到任何约束时的收缩

8、混凝土在硬化过程或因养护不当失水发生收缩时，钢筋保护层厚度越大，分布钢筋间距越大，钢筋对外部混凝土收缩的制约作用就越小，混凝土表面出现裂纹的数量、宽度，深度就越大。钢筋保护层厚度越小，分布钢筋间距越小，钢筋对外部混凝土收缩的制约作用就越大，混凝土表面出现裂纹的数量、宽度，深度就越小。当然钢筋保护层厚度还需考虑对混凝土构件耐久性的影响，厚度应符合规范或设计要求。

钢筋保护层厚度大小和分布钢筋间距对混凝土收缩裂纹的数量、宽度、深度的影响

9、混凝土收缩和裂纹出现的位置、性状，除了和约束形式和条件有关外，还和混凝土构件的体积与表面面积的比值、混凝土构件的长宽比值有关，如下图所示。

混凝土构件的体积与表面面积的比值、长宽比值、受约束的条件对收缩裂纹性状的影响

10、在混凝土凝结初期，混凝土的匀质性，粗骨料粒径大小对混凝土的收缩和骨料与水泥石的粘接也有影响。如果灌注成型后混凝土的匀质性差，粗骨料粒径过大，混凝土在凝结初期由于水泥石的收缩及泌水等原因，在骨料与水泥石的接触面上易形成微裂纹，也称为粘接裂纹。

混凝土的匀质性和骨料粒径大小对收缩过程和微裂纹的影响

三、混凝土收缩裂纹的预防措施

以上我们分析了各种约束形式单独作用时对混凝土收缩裂纹的影响。但在施工过程中混凝土不可避免会发生收缩，收缩有可能会受到多种约束形式的制约，这就要求我们在混凝土施工过程中要综合考虑混凝土在多种约束作用时对收缩裂纹的影响，从多方面采取有效措施，预防混凝土收缩裂纹的出现，尤其是对混凝土的强度、耐久性和混凝土构件抗裂性要求比较高的工程和构件，更应引起足够的重视，只有这样才能保证混凝土工程和构件的质量，具体预防措施如下：

1、配制混凝土时，应使用高效减水剂，减小水灰比，选择级配良好的砂石骨料，减小空隙率和砂率。大石子粒径应符合要求，粒径不应超标，符合规范要求。在施工过程中要严格控制水灰比和水泥用量，混凝土的和易性要满足施工要求，同时要加强混凝土的振捣，确保混凝土的密实性和匀质性，以减少混凝土的收缩量，必要时可根据需要在混凝土中添加膨胀剂。

2、加强混凝土的早期养护，混凝土灌注完毕，应及时对裸露的表面用潮湿材料覆盖或入坑养护，使裸露表面保持湿润，防止混凝土失水。尤其在气温高、风速大的天气施工，更应重视混凝土的养护，保证混凝土内外湿度一致。

铁路T梁脱模后洒水养护

3、混凝土脱模强度不应过低，脱模强度应符合规范或设计要求，脱模后应及时对混凝土表面进行洒水养护，使混凝土表面保持湿润，养护时间应符合规定要求，必要时也可用塑料薄膜覆盖。后张法预应力混凝土构件脱模后应及时对其施加预应力，防止混凝土构件开裂。

4、严格按图纸设计要求控制钢筋保护层的厚度和分布钢筋间距。

铁路T梁桥面钢筋绑扎