混凝土开裂配方原理是什么

混凝土开裂一直是建筑工程中亟待解决的问题，其配方原理涉及多个复杂因素。以下从多个方面详细阐述混凝土开裂的配方原理。

1. 水泥安定性不佳

水泥中的游离氧化钙或游离氧化镁在高温下煅烧形成晶体颗粒，熟化过程缓慢。在水泥硬化后，这些物质开始熟化，导致周围水泥石固相体积膨胀，进而引发开裂。石膏掺量过多时，会与固态的水化铝酸钙反应生成高硫型水化硫铝酸钙，体积膨胀约1.5倍，同样会导致水泥石开裂。

2. 水泥颗粒级配失衡

水泥颗粒级配的好坏直接影响混凝土的强度。1-3μm的颗粒含量高，虽然3天强度较高，但需水量增加，浇筑性能下降，水化热较大，收缩率较大，易出现早期开裂。这种级配失衡导致混凝土内部温度急剧攀升，形成内外温差，从而在冷却收缩时产生裂缝。

3. 水泥本身其他质量问题

水泥出厂时强度不足、受潮或过期，都可能使混凝土强度不足，导致开裂。受潮的水泥会与空气中的水汽发生化学反应，部分水泥提前水化，使水化反应的充分性和有效性大打折扣，混凝土内部结构变得脆弱。

4. 骨料含泥量大

骨料含泥量过大会降低混凝土骨料界面的粘结强度，削弱混凝土的抗拉强度，增大收缩率，使混凝土结构易出现裂缝。含泥量大的骨料还会降低水泥浆对粗骨料的握裹力，进一步降低混凝土的整体强度。

5. 骨料级配不合理

骨料粒径太小、级配不良会导致空隙率大，水泥和拌和水用量加大，影响混凝土的强度，使混凝土收缩加大而出现开裂。使用超出规定的特细砂，后果更为严重。

6. 骨料质量差

骨料中云母含量较高、有机质和轻物质过多、硫化物存在等，都会削弱水泥与骨料的粘结力，降低混凝土强度，导致开裂。特别是硫化物可与水泥中的铝酸三钙发生化学反应，体积膨胀2.5倍，对混凝土结构的破坏性极大。

7. 碱-骨料反应

某些碱性骨料如蛋白石、安山岩等与碱性很强的水泥起化学反应，生成有膨胀能力的碱-硅凝胶，引起混凝土膨胀破坏，产生裂缝。

8. 水灰比和坍落度过大

水灰比和坍落度直接影响混凝土的强度。泵送混凝土为了满足泵送条件，坍落度大，流动性好，但易产生局部粗骨料少、砂浆多的现象，导致混凝土脱水干缩时产生表面裂缝。

9. 外加剂的影响

外加剂与水泥的适应性不好会使混凝土收缩增大。外加剂选择不当、过期或误用假冒产品，也容易产生裂缝。

10. 矿物掺合料

矿物掺合料的细度越高，混凝土收缩越大；掺量越大，收缩也越大。矿物掺合料可能导致混凝土早期强度差，不足以抵抗早期的内部拉应力而开裂。

11. 荷载引起的裂缝

混凝土在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称为荷载裂缝。直接应力裂缝和次应力裂缝是其主要类型，多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。

12. 温度引起的裂缝

混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化时，混凝土将发生变形。若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。

13. 收缩引起的裂缝

混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。塑性收缩和干缩是混凝土体积变形的主要原因。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。干缩则是因为混凝土表层水分损失快，内部损失慢，产生不均匀收缩，导致表面混凝土承受拉力而开裂。

14. 钢筋锈蚀引起的裂缝

由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，钢筋可能受到二氧化碳侵蚀或氯离子介入而发生锈蚀反应。锈蚀物体积膨胀，对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂。

15. 养护不当引起的裂缝

养护不当也是混凝土开裂的重要原因。过早或过迟养护、后期养护不够、养护初期受冻等都会导致混凝土开裂。特别是在夏、冬两季，因昼夜温差大，养护不当最易产生温差裂缝。

混凝土开裂的配方原理涉及水泥安定性、颗粒级配、骨料质量、水灰比、外加剂、矿物掺合料、荷载、温度、收缩、钢筋锈蚀及养护等多个方面。只有全面考虑这些因素，并采取有效措施加以控制，才能有效减少混凝土开裂的发生。