混凝土構(gòu)件在宏觀上產(chǎn)生有害裂縫有三種主要形式。(1)外荷載引起的有害裂縫,這是發(fā)生普遍的一種情況,即按常規(guī)計(jì)算的主要應(yīng)力引起的。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生變形時(shí),在結(jié)構(gòu)的內(nèi)部、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間,都會受到相互影響、相互制約,這種現(xiàn)象稱為約束。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)截面較厚時(shí),其內(nèi)部溫度和濕度分布不均勻,引起內(nèi)部不同部位的變形相互約束,這樣的約束稱之為內(nèi)約束;當(dāng)一個(gè)結(jié)構(gòu)物的變形受到其他結(jié)構(gòu)的阻礙所受到的約束稱為外約束。外約束又可分為自由體、全約束和彈性約束。建筑工程中的大體積混凝土結(jié)構(gòu)所承受的變形,主要是因溫差和收縮而產(chǎn)生的。(2)結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫,這是由于結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)與計(jì)算假設(shè)模型的差異引起的。建筑工程中的大體積混凝土結(jié)構(gòu)中,由于結(jié)構(gòu)截面大,水泥用量多,水泥水化所釋放的水化熱會產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮作用,由此形成的溫度收縮應(yīng)力是導(dǎo)致鋼筋混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。這種裂縫有表面裂縫和貫通裂縫兩種。表面裂縫是由于混凝土表面和內(nèi)部的散熱條件不同,溫度外低內(nèi)高,形成了溫度梯度,使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力,表面產(chǎn)生拉應(yīng)力,表面的拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度而引起的。貫通裂縫是由于大體積混凝土在強(qiáng)度發(fā)展到一定程度,混凝土逐漸降溫,這個(gè)降溫差引起的變形加上混凝土失水引起的體積收縮變形,受到地基和其他結(jié)構(gòu)邊界條件的約束時(shí)引起的拉應(yīng)力,超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)所可能產(chǎn)生的貫通整個(gè)截面的裂縫。這兩種裂縫不同程度上,都屬有害裂縫。(3)變形應(yīng)力引起的裂縫,這是由溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素引起結(jié)構(gòu)變形,當(dāng)變形受到約束時(shí)便產(chǎn)生應(yīng)力,當(dāng)此應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)就產(chǎn)生裂縫。
1)干燥收縮:當(dāng)混凝土在不飽和空氣中失去內(nèi)部毛細(xì)孔和凝膠孔的吸附水時(shí),就會產(chǎn)生干縮,高性能混凝土的孔隙率比普通混凝土低,故干縮率也低。
2)塑性收縮:塑性收縮發(fā)生在混凝土硬化前的塑性階段。高強(qiáng)混凝土的水膠比低,自由水分少,礦物細(xì)摻合料對水有更高的敏感性,高強(qiáng)混凝土基本不泌水,表面失水更快,所以高強(qiáng)混凝土塑性收縮比普通混凝土更容易產(chǎn)生。
3)自收縮:密閉的混凝土內(nèi)部相對濕度隨水泥水化的進(jìn)展而降低,稱為自干燥。自干燥造成毛細(xì)孔中的水分不飽和而產(chǎn)生負(fù)壓,因而引起混凝土的自收縮。
4)溫度收縮:對于強(qiáng)度要求較高的混凝土,水泥用量相對較多,水化熱大,溫升速率也較大,經(jīng)過冷卻容易引起混凝土構(gòu)件的開裂。
5)化學(xué)收縮:水泥水化后,固相體積增加,但水泥-水體系的體積則減小,形成許多毛細(xì)孔縫,高強(qiáng)混凝土水膠比小,外摻礦物細(xì)摻合料,水化程度受到制約,故高強(qiáng)混凝土的化學(xué)收縮量小于普通混凝土。